अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त ऑक्सीडेटिव डिसल्फराइजेशन (UAODS)
कच्चे तेल, पेट्रोलियम, डीजल और अन्य ईंधन तेलों में सल्फर युक्त यौगिकों में सल्फाइड, थियोल्स, थियोपेन, प्रतिस्थापित बेंजो- और डिबेंजोथियोफेन (बीटी और डीबीटी), बेंज़ोनाफ्थोथियोफीन (बीएनटी), और कई और जटिल अणु शामिल हैं, जिसमें संघनित थियोपेन्स सबसे आम रूप हैं। Hielscher अल्ट्रासोनिक रिएक्टर आज के कड़े पर्यावरणीय नियमों और अल्ट्रा-लो सल्फर डीजल (ULSD, 10ppm सल्फर) विनिर्देशों को पूरा करने के लिए आवश्यक ऑक्सीडेटिव गहरी डिसल्फराइजेशन प्रक्रिया की सहायता करते हैं।
ऑक्सीडेटिव डिसल्फराइजेशन (ODS)
हाइड्रोजन पेरोक्साइड और बाद में विलायक निष्कर्षण के साथ ऑक्सीडेटिव डिसल्फराइजेशन ईंधन तेलों में ऑर्गोसल्फर यौगिकों की मात्रा को कम करने के लिए एक दो-चरण गहरी डिसल्फराइजेशन तकनीक है। हिल्स्चर अल्ट्रासोनिक रिएक्टरों का उपयोग दोनों चरणों में चरण-हस्तांतरण प्रतिक्रिया कैनेटीक्स और तरल-तरल चरण प्रणालियों में घुलने की दरों में सुधार के लिए किया जाता है।
Ultrasonically सहायता प्राप्त ऑक्सीडेटिव Desulfurization के लिए फ़्लोचार्ट – 2 चरणों
अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त ऑक्सीडेटिव डिसल्फराइजेशन के पहले चरण में, हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग सल्फर युक्त अणुओं को चुनिंदा रूप से ऑक्सीकरण करने के लिए ऑक्सीडेंट के रूप में किया जाता है जो ईंधन तेलों में उनके संबंधित सल्फोक्साइड या सल्फोन को हल्के परिस्थितियों में मौजूद होते हैं ताकि ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में उनकी घुलनशीलता बढ़ सके। 
इस स्तर पर, ध्रुवीय जलीय चरण और नॉनपोलर कार्बनिक चरण की अघुलनशीलता ऑक्सीडेटिव डिसल्फराइजेशन की प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण समस्या है क्योंकि दोनों चरण केवल इंटरफेज़ पर एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। अल्ट्रासोनिक्स के बिना, इसके परिणामस्वरूप कम प्रतिक्रिया दर और इस दो-चरण प्रणाली में ऑर्गोसल्फर का धीमा रूपांतरण होता है।
रिफाइनिंग प्रतिष्ठानों को भारी शुल्क वाले औद्योगिक उपकरण की आवश्यकता होती है, जो उच्च मात्रा प्रसंस्करण 24/7 के लिए फिट होते हैं। एक Hielscher जाओ!
अल्ट्रासोनिक पायसीकरण
तेल चरण और जलीय चरण को मिश्रित किया जाता है और एक स्थिर मिक्सर में पंप किया जाता है ताकि एक निरंतर वॉल्यूमेट्रिक अनुपात का मूल पायस उत्पन्न किया जा सके जो तब अल्ट्रासोनिक मिश्रण रिएक्टर को खिलाया जाता है। वहां, अल्ट्रासोनिक कैविटेशन उच्च हाइड्रोलिक कतरनी पैदा करता है और जलीय चरण को उप-माइक्रोन और नैनोसाइज बूंदों में तोड़ देता है। चूंकि चरण सीमा का विशिष्ट सतह क्षेत्र प्रतिक्रिया की रासायनिक दर के लिए प्रभावशाली है, छोटी बूंद व्यास में यह महत्वपूर्ण कमी प्रतिक्रिया कैनेटीक्स में सुधार करती है और चरण-हस्तांतरण एजेंटों की आवश्यकता को कम या समाप्त करती है। अल्ट्रासोनिक्स का उपयोग करके, पेरोक्साइड का वॉल्यूम प्रतिशत कम किया जा सकता है, क्योंकि तेल चरण के साथ समान संपर्क सतह प्रदान करने के लिए महीन पायस को कम मात्रा की आवश्यकता होती है।
अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त ऑक्सीकरण
अल्ट्रासोनिक कैविटेशन तीव्र स्थानीय हीटिंग (~ 5000K), उच्च दबाव (~ 1000atm), भारी हीटिंग और शीतलन दर (>109 sec), और तरल जेट धाराएँ (~ 1000 किमी / यह अत्यंत प्रतिक्रियाशील वातावरण तेल चरण में थियोपेन्स को तेजी से और अधिक पूरी तरह से अधिक ध्रुवीय सल्फ़ोक्साइड और सल्फोन में ऑक्सीकरण करता है। उत्प्रेरक आगे ऑक्सीकरण प्रक्रिया का समर्थन कर सकते हैं लेकिन वे आवश्यक नहीं हैं। एम्फीफिलिक पायस उत्प्रेरक या चरण-हस्तांतरण उत्प्रेरक (पीटीसी), जैसे कि जलीय और कार्बनिक तरल पदार्थ दोनों में घुलने की अपनी अनूठी क्षमता के साथ चतुर्धातुक अमोनियम लवण को ऑक्सीडेंट के साथ शामिल करने और इसे इंटरफ़ेस चरण से प्रतिक्रिया चरण तक ले जाने के लिए दिखाया गया है, जिससे प्रतिक्रिया दर में वृद्धि होती है। फेंटन के अभिकर्मक को डीजल ईंधन के लिए ऑक्सीडेटिव डिसल्फराइजेशन दक्षता बढ़ाने के लिए जोड़ा जा सकता है और यह सोनो-ऑक्सीकरण प्रसंस्करण के साथ एक अच्छा सहक्रियात्मक प्रभाव दिखाता है।
पावर-अल्ट्रासाउंड द्वारा एन्हांस्ड मास-ट्रांसफर
जब ऑर्गोसल्फर यौगिक एक चरण सीमा पर प्रतिक्रिया करते हैं, तो सल्फोक्साइड और सल्फोन जलीय छोटी बूंद की सतह पर जमा होते हैं और अन्य सल्फर यौगिकों को जलीय चरण में बातचीत करने से रोकते हैं। कैविटेशनल जेट धाराओं और ध्वनिक स्ट्रीमिंग के कारण हाइड्रोलिक कतरनी के परिणामस्वरूप अशांत प्रवाह और सामग्री परिवहन होता है और छोटी बूंदों से और बाद में सहवास होता है। जैसे-जैसे ऑक्सीकरण समय के साथ बढ़ता है, सोनिकेशन अभिकर्मकों के जोखिम और बातचीत को अधिकतम करता है।
सल्फोनों का चरण स्थानांतरण निष्कर्षण
ऑक्सीकरण और जलीय चरण (एच 2 ओ 2) से अलग होने के बाद, सल्फोन को ध्रुवीय विलायक का उपयोग करके निकाला जा सकता है, जैसे कि दूसरे चरण में एसीटोनिट्राइल। सल्फोन अपनी उच्च ध्रुवीयता के लिए दोनों चरणों के बीच चरण सीमा पर विलायक चरण में स्थानांतरित हो जाएंगे। पहले चरण की तरह, Hielscher अल्ट्रासोनिक रिएक्टर तेल चरण में विलायक चरण के एक ठीक आकार के अशांत पायस बनाकर तरल-तरल निष्कर्षण को बढ़ावा देते हैं। यह चरण संपर्क सतह को बढ़ाता है और निष्कर्षण और विलायक उपयोग को कम करता है।
लैब परीक्षण से पायलट पैमाने और उत्पादन तक
Hielscher Ultrasonics किसी भी पैमाने पर इस तकनीक का परीक्षण, सत्यापन और उपयोग करने के लिए उपकरण प्रदान करता है। मूल रूप से यह केवल 4 चरणों में किया जाता है।
- H2O2 के साथ तेल मिलाएं और सल्फर यौगिकों को ऑक्सीकरण करने के लिए सोनियाकेट करें
- जलीय चरण को अलग करने के लिए अपकेंद्रित्र
- सल्फोन निकालने के लिए विलायक और सोनियाकेट के साथ तेल चरण मिलाएं
- सल्फोन के साथ विलायक चरण को अलग करने के लिए अपकेंद्रित्र
प्रयोगशाला पैमाने पर, आप अवधारणा को प्रदर्शित करने और बुनियादी मापदंडों को समायोजित करने के लिए UP200Ht का उपयोग कर सकते हैं, जैसे पेरोक्साइड एकाग्रता, प्रक्रिया तापमान, सोनिकेशन समय और तीव्रता के साथ-साथ उत्प्रेरक या विलायक उपयोग।
बेंच-टॉप स्तर पर UIP1000hdT या UIP2000hdT जैसे एक शक्तिशाली sonicator 100 से 1000L/hr (25 से 250 gal/hr) तक प्रवाह दरों पर स्वतंत्र रूप से दोनों चरणों का अनुकरण करने और प्रक्रिया और sonication मापदंडों को अनुकूलित करने की अनुमति देता है। Hielscher अल्ट्रासोनिक उपकरण पायलट या उत्पादन पैमाने पर बड़े प्रसंस्करण संस्करणों के लिए रैखिक पैमाने पर तैयार किया गया है। Hielscher प्रतिष्ठानों ईंधन शोधन सहित उच्च मात्रा प्रक्रियाओं के लिए मज़बूती से काम करने के लिए सिद्ध कर रहे हैं। Hielscher कंटेनरीकृत सिस्टम का उत्पादन करता है, जो आसान एकीकरण के लिए क्लस्टर में हमारे कई उच्च शक्ति 10kW या 16kW उपकरणों को जोड़ता है। खतरनाक पर्यावरण आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए डिजाइन भी उपलब्ध हैं। नीचे दी गई तालिका प्रसंस्करण संस्करणों और अनुशंसित उपकरण आकारों को सूचीबद्ध करती है।
| बैच वॉल्यूम | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 5 से 200mL | 50 से 500mL/मिनट | यूपी200एचटी, यूपी400एस |
| 0.1 से 2L | 0.25 से 2 मी3/घंटा | यूआईपी1000एचडी, यूआईपी2000एचडी |
| 0.4 से 10L | 1 से 8 मी3/घंटा | UIP4000 |
| एन.ए. | 4 से 30 मी3/घंटा | UIP16000 |
| एन.ए. | 30 मी से ऊपर3/घंटा | का क्लस्टर UIP10000 नहीं तो UIP16000 |
कच्चे तेलों के डिसल्फराइजेशन के लिए 192 kW हाई-पावर सोनिकेटर्स के साथ स्थापना
- एसिड एस्टरीफिकेशन
- क्षारीय ट्रांसएस्टरीफिकेशन
- एक्वाफ्यूल्स (पानी/तेल)
- ऑफ-शोर तेल सेंसर सफाई
- ड्रिलिंग तरल पदार्थ की तैयारी
अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग करने के लाभ
यूएओडीएस एचडीएस की तुलना में महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है। थियोपेन्स, प्रतिस्थापित बेंजो- और डिबेंजोथियोपेन्स कम तापमान और दबाव की स्थिति में ऑक्सीकरण होते हैं। इसलिए, महंगे हाइड्रोजन की आवश्यकता नहीं है, जिससे यह प्रक्रिया छोटी और मध्यम आकार की रिफाइनरियों, या हाइड्रोजन पाइपलाइन के करीब स्थित पृथक रिफाइनरियों के लिए अधिक उपयुक्त नहीं है। बढ़ी हुई प्रतिक्रिया दर और हल्के प्रतिक्रिया तापमान और दबाव महंगे निर्जल या एप्रोटिक सॉल्वैंट्स के रोजगार से बचते हैं।
एक पारंपरिक हाइड्रोट्रीटिंग इकाई के साथ एक अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त ऑक्सीडेटिव डिसल्फराइजेशन (यूएओडीएस) इकाई को एकीकृत करने से कम और / या अल्ट्रा-लो सल्फर डीजल ईंधन के उत्पादन में दक्षता में सुधार हो सकता है। सल्फर स्तर को कम करने के लिए पारंपरिक हाइड्रोट्रीटमेंट से पहले या बाद में इस तकनीक का उपयोग किया जा सकता है।
UAODS प्रक्रिया एक नए उच्च दबाव वाले हाइड्रोट्रीटर की लागत की तुलना में अनुमानित पूंजी लागत को आधे से अधिक कम कर सकती है।
हाइड्रोडिसल्फराइजेशन (एचडीएस) के नुकसान
While hydrodesulfurization (HDS) is a highly efficient process for the removal of thiols, sulfides, and disulfides, it is difficult to remove refractory sulfur-containing compounds such as dibenzothiophene and its derivatives (e.g. 4,6-dimethydibenzothiophene 4,6-DMDBT) to an ultra-low level. High temperatures, high pressures, and high hydrogen consumption are driving up the capital and operating costs of HDS for the ultra-deep desulfurization. High capital and operating costs are inevitable. Remaining trace levels of sulfur can poison the noble metal catalysts used in the re-forming and transforming process or the electrode catalysts used in fuel cell stacks.[/two_thirds]
साहित्य/सन्दर्भ
- Jiyuan Fan, Aiping Chen, Saumitra Saxena, Sundaramurthy Vedachalam, Ajay K. Dalai, Wen Zhang, Abdul Hamid Emwas, William L. Roberts(2021): Ultrasound-assisted oxidative desulfurization of Arabian extra light oil (AXL) with molecular characterization of the sulfur compounds. Fuel, Volume 305, 2021.
- Zhilin Wu, Bernd Ondruschka (2010): Ultrasound-assisted oxidative desulfurization of liquid fuels and its industrial application. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 17, Issue 6, 2010. 1027-1032.
- Ashutosh Kumar Prajapati, Sunil Kumar Singh, Shashi Prakash Gupta, Ashutosh Mishra (2018): Desulphurization of Crude Oil by Ultrasound Integrated Oxidative Technology. IJSRD – International Journal for Scientific Research & Development, Vol. 6, Issue 02, 2018.