अल्ट्रासोनिक समुद्री ईंधन Desulphurization
- समुद्री ईंधन नए विनियमों से प्रभावित होते हैं, जिनमें 05% मीटर या उससे कम की सल्फर सामग्री की आवश्यकता होती है।
- अल्ट्रासाउंड की मदद से ऑक्सीडेटिव desulfurization (UAOD) ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया accelerates और एक किफायती और सुरक्षित प्रक्रिया है कि एक स्थापित विधि है।
- UAOD प्रक्रियाओं परिवेश तापमान और वायुमंडलीय दबाव पर चलाया जा सकता है और हाइड्रोकार्बन ईंधन से सल्फर यौगिकों की एक चयनात्मक हटाने के लिए अनुमति देते हैं.
- Hielscher उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक सिस्टम स्थापित करने के लिए आसान और पर बोर्ड या किनारे पर संचालित करने के लिए सुरक्षित कर रहे हैं।
कम सल्फर समुद्री ईंधन
अंतर्राष्ट्रीय समुद्री संगठन (आईएमओ) ने नए विनियम लागू किए हैं जिनके द्वारा जनवरी 2020 से शुरू होने वाले 05%m/m की सल्फर सामग्री के साथ दुनिया भर में समुद्री जलयानों को समुद्री र्इंधनों का उपयोग करने की आवश्यकता है। इन नए विनियमों में समुद्री र्इंधनों के प्रसंस्करण में गहन परिवर्तन की मांग की गई है: कम सल्फर ईंधनों के लिए नए मानदंडों को पूरा करने के लिए, एक कुशल विसल्फ्यूराइजेशन प्रक्रिया की आवश्यकता है।
पेट्रोल, नाफ्था, डीजल, समुद्री ईंधन, आदि जैसे तरल हाइड्रोकार्बन ईंधन ों की अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता से ऑक्सीडेटिव desulphurization (UAOD) भारी ईंधन की बड़ी मात्रा में धाराओं से सल्फर को दूर करने के लिए एक अत्यधिक कुशल और व्यवहार्य तरीका है।
2-चरण अल्ट्रासोनिक ऑक्सीडेटिव desulphurization के प्रवाह चार्ट
ऑक्सीडेटिव डिसल्फ्यूराइजेशन
ऑक्सीकरणीय Desulphurization (ODS) hydrodesulphurization के लिए एक पर्यावरण के अनुकूल और किफायती विकल्प है (एचडीएस) के बाद से ऑक्सीकरण सल्फर यौगिकों काफी आसान भारी ईंधन तेलों से अलग किया जा सकता है. ऑक्सीडेटिव विशुीकरण चरण के बाद, निकाले गए सल्फर यौगिकों को भौतिक विधियों से अलग किया जाता है, उदा. गैर-मिश्रध्रुवीय विलायक और बाद में गुरुत्वाकर्षण, अधिशोषण या अपकेंद्रण पृथक्करण का उपयोग करते हुए। वैकल्पिक रूप से, थर्मल अपघटन ऑक्सीकरण सल्फर को दूर करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।
ऑक्सीडेटिव विसल्फ्यूराइजेशन प्रतिक्रिया के लिए, एक ऑक्सीडेंट (उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन एच2हे2, सोडियम क्लोराइट NaClO2, नाइट्रस ऑक्साइड एन2हे, सोडियम periodate NaIO4), एक उत्प्रेरक (जैसे, एसिड) के रूप में के रूप में अच्छी तरह से एक चरण हस्तांतरण अभिकर्मक की आवश्यकता है. चरण हस्तांतरण अभिकर्मक जलीय और तेल चरणों, जो ODS प्रतिक्रिया की दर सीमित कदम है के बीच विषम प्रतिक्रिया को बढ़ावा देने में मदद करता है.
- अत्यधिक कुशल – अप करने के लिए 98% desulfurization
- आर्थिक: कम निवेश, कम परिचालन लागत
- कोई उत्प्रेरक विषाक् तन
- आसान, रैखिक स्केल-अप
- काम करना सुरक्षित
- तटवर्ती & अपतटीय (ऑनबोर्ड) स्थापना
- फास्ट रोआई
Ultrasonically-सहायता प्राप्त ऑक्सीडेटिव Desulphurization
Whilst hydrodesulphurization (HDS) उच्च निवेश लागत की आवश्यकता है, 400oC तक की उच्च प्रतिक्रिया तापमान, और रिएक्टरों में 100atm तक के उच्च दबाव, अल्ट्रासाउंड की मदद से ऑक्सीडेटिव desulfurization प्रक्रिया (UAOD) बहुत अधिक सुविधाजनक है, कुशल और हरियाली. यूएओडी उत्प्रेरक सल्फर हटाने की प्रतिक्रिया को बहुत बढ़ाता है और एक ही समय में कम परिचालन लागत, उच्च सुरक्षा और पर्यावरण संरक्षण प्रदान करता है। औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रवाह रिएक्टर सिस्टम एक अत्यधिक प्रभावी फैलाव के कारण desulfurization दर में वृद्धि और इस तरह प्रतिक्रिया गतिज में सुधार हुआ। चूंकि अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण नैनो पैमाने पर dispersions प्रदान करता है, विषम प्रतिक्रिया में विभिन्न चरणों के बीच बड़े पैमाने पर स्थानांतरण काफी बढ़ जाती है।
अल्ट्रासोनिक (ध्वनिक) गुहिकायन चरम स्थितियों द्वारा प्रतिक्रिया दर और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण बढ़ जाती है, जो गुहिकायन हॉट स्पॉट के भीतर पहुंच जाती है। गुहिकायन बुलबुला implosion के दौरान, लगभग 5,000K के बहुत उच्च तापमान, बहुत तेजी से ठंडा दर, लगभग 2,000atm के दबाव और तदनुसार चरम तापमान और दबाव अंतर स्थानीय रूप से पहुँच रहे हैं. गुहिकायन बुलबुला के आवेग भी अप करने के लिए 280m/s वेग है, जो बहुत उच्च कतरनी बलों बनाता है के तरल जेट विमानों में परिणाम है। इन असाधारण यांत्रिक बलों ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया समय में तेजी लाने और सेकंड के भीतर सल्फर रूपांतरण दक्षता में वृद्धि.
अधिक पूरा सल्फर हटाने
Whilst mercaptans, थायोथेर्स, सल्फाइड्स और disulfides पारंपरिक hydrodesulphurization (HDS) प्रक्रिया द्वारा हटाया जा सकता है, थायोफेन्स को हटाने के लिए, बेंजोथियोफेन्स (बीटी), dibenzothiophenes (डीबीटी) और 4,6-dididibenzothiophenes (4,6-DMDB) a अधिक परिष्कृत विधि की आवश्यकता है. अल्ट्रासोनिक ऑक्सीडेटिव desulphurization अत्यधिक प्रभावी है जब यह भी शायद ही हटाने योग्य सल्फर रिफ्रैक्टरी यौगिकों (जैसे, 4,6-dimethyldibenzothiophene और अन्य alkyl-substituted थायोफेन डेरिवेटिव) को हटाने के लिए आता है। इब्राहीमी एट अल (2018) रिपोर्ट एक एक Hielscher sonoreacter का उपयोग कर 98.25% तक desulfurization दक्षता सल्फर हटाने के लिए अनुकूलित. इसके अलावा, ultrasonically ऑक्सीकरण सल्फर यौगिकों एक बुनियादी पानी धोने के माध्यम से अलग किया जा सकता है।
इष्टतम मापदंडों पर बहु कदम UAOD प्रक्रिया का प्रभाव
UP400S के साथ अल्ट्रासोनिक Desulphurization व्यवहार्यता परीक्षण
Shayegan एट अल. 2013 संयुक्त ultrasonication (UP400S) ऑक्सीडेंट के रूप में हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ, उत्प्रेरक के रूप में FeSO, पीएच समायोजक के रूप में एसिटिक एसिड और गैस तेल की सल्फर राशि को कम करने के क्रम में विलायक विलायक के रूप में मेथनॉल।
ऑक्सीडेटिव desulphurization के दौरान प्रतिक्रिया दर स्थिरांक बहुत उत्प्रेरक के रूप में धातु आयनों जोड़कर और sonication का उपयोग करके बढ़ाया जा सकता है। अल्ट्रासाउंड ऊर्जा प्रतिक्रिया के सक्रियण ऊर्जा को कम कर सकते हैं। ultrasonication उपचार ठोस उत्प्रेरक और अभिकर्मकों के बीच सीमा परत टूट जाता है और उत्प्रेरक और अभिकर्मक की एक सजातीय मिश्रण प्रदान करता है – इस से प्रतिक्रिया गतिकी में सुधार.
सल्फर निष्कर्षण प्रक्रिया desulphurized गैस तेल की कुल मात्रा को ठीक करने के लक्ष्य के साथ desulphurization के दौरान एक महत्वपूर्ण कदम है। विलायक के रूप में मेथनॉल का उपयोग कर एक तरल-तरल निष्कर्षण का उपयोग करना एक सरल निष्कर्षण प्रक्रिया है, लेकिन एक उच्च दक्षता को सुनिश्चित करने के लिए अमिश्रणीय चरणों का एक कुशल मिश्रण आवश्यक है। केवल जब एक अधिकतम इंटरफ़ेस और बाद में अधिकतम बड़े पैमाने पर स्थानांतरण चरणों के बीच जगह ले, एक उच्च निष्कर्षण दर हासिल की है. Ultrasonication और ध्वनिक गुहिकायन की पीढ़ी reactant चरणों के तीव्र मिश्रण प्रदान करता है और प्रतिक्रिया के सक्रियण ऊर्जा को कम करती है।
समुद्री ईंधन Desulphurization के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक इकाइयों
Hielscher Ultrasonics औद्योगिक पैमाने पर UAOD जैसे अनुप्रयोगों की मांग के लिए उच्च शक्ति अल्ट्रासोनिक सिस्टम के बाजार नेता है। 200 डिग्री तक के उच्च आयाम, पूर्ण लोड और भारी शुल्क के तहत 24/ विभिन्न शक्ति वर्गों और इस तरह के sonotrodes और प्रवाह रिएक्टर geometries के रूप में विभिन्न सामान की अल्ट्रासोनिक सिस्टम अपने विशिष्ट ईंधन, प्रसंस्करण क्षमता और पर्यावरण के लिए अल्ट्रासोनिक प्रणाली का सबसे उपयुक्त अनुकूलन के लिए अनुमति देते हैं।
नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच वॉल्यूम | प्रवाह की दर | अनुशंसित उपकरणों |
|---|---|---|
| 10 से 2000 मील | 20 से 400 एमएल / मिनट | UP400St |
| 0.1 से 20 एल | 0.2 से 4 एल / मिनट | UIP2000hdT |
| 10 से 100 एल | 2 से 10 एल / मिनट | UIP4000hdT |
| एन.ए. | 10 से 100 एल / मिनट | UIP16000 |
| एन.ए. | बड़ा | के समूह UIP16000 |
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प्रयोगशाला से पायलट और औद्योगिक पैमाने पर उच्च शक्ति अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर।
साहित्य/संदर्भ
- Ebrahimi, S.L.; Khosravi-Nikou, M.R.; Hashemabadi, S.H. (2018): Sonoreactor optimization for ultrasound assisted oxidative desulfurization of liquid hydrocarbon. Petroleum Science and Technology Vol. 36, Issue 13, 2018.
- Prajapati, A.K.; Singh, S.K.; Gupta, S.P.; Mishra, A. (2018): Desulphurization of Crude Oil by Ultrasound Integrated Oxidative Technology. IJSRD – International Journal for Scientific Research & Development Vol. 6, Issue 02, 2018.
- Shayegan, Z.; Razzaghi, M.; Niaei, A.; Salari, D.; Tabar, M.T.S.; Akbari, A.N. (2013): Sulfur removal of gas oil using ultrasound-assisted catalytic oxidative process and study of its optimum conditions. Korean J. Chem. Eng., 30(9), 2013. 1751-1759.
- Štimac, A.; Ivančević, B.; Jambrošić, K. (2001): Characterization of Ultrasonic Homogenizers for Shipbuilding Industry.
Ultrasonically-सहायता प्राप्त ऑक्सीडेटिव Desulphurization पर अनुसंधान परिणाम (UAOD)
प्रजापति एट अल. (2018): अल्ट्रासाउंड एकीकृत ऑक्सीडेटिव प्रौद्योगिकी द्वारा कच्चे तेल का Desulphurization. आईजेएसआरडी – वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए अंतर्राष्ट्रीय जर्नल & विकास Vol. 6, अंक 02, 2018.
प्रजापति एट अल (2018) अल्ट्रासाउंड-असिस्टेड ऑक्सीडेटिव डीसल्फराइजेशन (यूएओडी) के लिए एक हिल्सचर अल्ट्रासोनिक रिएक्टर के लाभों का वर्णन करते हैं। UAOD पारंपरिक हाइड्रोट्रीटिंग के लिए एक व्यवहार्य वैकल्पिक प्रौद्योगिकी बन गया है, जो उच्च दबाव, उच्च तापमान हाइड्रोडेसल्फराइजेशन उपकरण, बॉयलर, हाइड्रोजन संयंत्रों के कारण महत्वपूर्ण निवेश और परिचालन लागत से बिगड़ा हुआ है, और सल्फर रिकवरी यूनिट्स। अल्ट्रासाउंड-सहायता प्राप्त ऑक्सीडेटिव डीसल्फराइजेशन बहुत मामूली परिस्थितियों में सल्फर को गहराई से हटाने के लिए प्रक्रिया को अंजाम देने की अनुमति देता है, तेज, सुरक्षित और अधिक आर्थिक रूप से।
अल्ट्रासाउंड की मदद से ऑक्सीडेटिव desulfurization (UAOD) प्रक्रिया डीजल तेल और पेट्रोलियम उत्पाद feedstock मॉडल सल्फर यौगिकों युक्त करने के लिए लागू किया गया था (benzothiophene, dibenzothiophene और dimethyldibenzothiophene). ऑक्सीडेंट राशि का प्रभाव, निष्कर्षण कदम, समय और अल्ट्रासाउंड उपचार के तापमान के लिए विलायक की मात्रा (UIP1000hdT, 20 kHz, 750 डब्ल्यू, 40% पर परिचालन) जांच की गई थी। UAOD के लिए अनुकूलित शर्तों का उपयोग करते हुए, सल्फर हटाने तक 99% पेट्रोलियम उत्पाद feedstock में मॉडल यौगिकों के लिए एच के लिए एक मोलर अनुपात का उपयोग कर हासिल किया गया था2हे2:एसिटिक एसिड: 64:300:1 के सल्फर, 90oC पर अल्ट्रासाउंड उपचार के 9min के बाद, मेथनॉल के साथ निष्कर्षण के बाद (अनुकूलित विलायक और 0.36 के तेल अनुपात)। एक ही अभिकर्मक राशि और अल्ट्रासाउंड के 9 मिनट का उपयोग डीजल तेल के नमूनों के लिए सल्फर को हटाने 75% से अधिक था।
उच्च अल्ट्रासोनिक आयाम का महत्व
कच्चे तेल के वाणिज्यिक पैमाने पर ऑक्सीडेटिव desulfurization के अल्ट्रासोनिक तीव्रता के बारे में उच्च कंपन आयाम बनाए रखने में सक्षम एक औद्योगिक आकार प्रवाह के माध्यम से अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर के उपयोग की आवश्यकता है 80 – 100 माइक्रोनs. आयाम सीधे अल्ट्रासोनिक cavitations उत्पन्न कतरनी बलों की तीव्रता से संबंधित हैं और कुशल होने के लिए मिश्रण के लिए एक पर्याप्त उच्च स्तर पर बनाए रखा जाना चाहिए।
प्रजापति एट अल द्वारा किए गए प्रयोगों से पता चलता है कि ultrasonication desulfurization प्रतिक्रिया को बढ़ाता है। Desulfurization दक्षता के बारे में 93.2% था जब उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासाउंड लागू किया जाता है।
Shayegan एट अल. (2013): अल्ट्रासाउंड की मदद से उत्प्रेरक ऑक्सीडेटिव प्रक्रिया और अपने इष्टतम स्थितियों के अध्ययन का उपयोग कर गैस तेल का सल्फर हटाने. कोरियन जर्नल ऑफ केमिकल इंजीनियरिंग 30(9), सितंबर 2013. 1751-1759.
अल्ट्रासाउंड की मदद से ऑक्सीडेटिव desulfurization प्रक्रिया (UAOD) सल्फर सामग्री के विभिन्न प्रकार युक्त गैस तेल के सल्फर यौगिकों को कम करने के लिए लागू किया गया था। पर्यावरण विनियमन सल्फर यौगिकों को खत्म करने के लिए एक बहुत गहरी desulfurization की आवश्यकता है। UAOD कम परिचालन लागत और उच्च सुरक्षा और पर्यावरण संरक्षण के साथ एक आशाजनक तकनीक है. पहली बार के लिए ठेठ चरण हस्तांतरण एजेंट (tetraoctyl-ammonium-bromide) आइसोब्यूटेनॉल के साथ बदल दिया गया था क्योंकि isobutanol का उपयोग कर TOAB की तुलना में अधिक किफायती है, कोई संदूषण लगाने. प्रतिक्रिया विभिन्न तापमान के साथ इष्टतम बिंदु पर किया गया था, एकल में, दो और तीन कदम प्रक्रिया, एच के क्रमिक वृद्धि के प्रभाव की जांच2हे2 और TOAB isobutanol के बजाय इस्तेमाल किया जा रहा है. तेल चरण में कुल सल्फर एकाग्रता एएसटीएम-D3120 विधि द्वारा विश्लेषण किया गया था। गैस तेल के लिए लगभग 90% की उच्चतम हटाने 9,500 मिलीग्राम/2हे2 इस्तेमाल किया गया था और मेथनॉल द्वारा किया निष्कर्षण।
अकबरी एट अल. (2014): एमओओ पर मॉडल डीजल के ऑक्सीडेटिव desulfurization में लागू अल्ट्रासाउंड की प्रक्रिया चर और तीव्रीकरण प्रभाव की जांच3/अल2हे3 उत्प्रेरक. Ultrasonics Sonochemistry 21(2), मार्च 2014. 692–705.
एक नई विषमांगी सोनोकैटाली प्रणाली जिसमें एक एमओओ शामिल है3/अल2हे3 उत्प्रेरक और एच2हे2 ultrasonication के साथ संयुक्त सुधार और डीजल के मॉडल सल्फर यौगिकों के ऑक्सीकरण में तेजी लाने के लिए अध्ययन किया गया था, प्रक्रिया दक्षता में एक महत्वपूर्ण वृद्धि में जिसके परिणामस्वरूप। गुण, गतिविधि और उत्प्रेरक की स्थिरता पर अल्ट्रासाउंड के प्रभाव जीसी-एफआईडी, PSD, SEM और शर्त तकनीकों के माध्यम से विस्तार से अध्ययन किया गया था। मॉडल डीजल में डीबीटी के 98% से ऊपर रूपांतरण जिसमें 1000 ग्राम/जी सल्फर है, एच में नए अल्ट्रासाउंड-सहायता प्राप्त desulfurization द्वारा प्राप्त किया गया था2हे2/सल्फर मोलर अनुपात 3, 318 K का तापमान और 30 मिनट प्रतिक्रिया के बाद 30 ग्राम/एल की उत्प्रेरक खुराक, मौन प्रक्रिया के दौरान प्राप्त 55% रूपांतरण के विपरीत। यह सुधार काफी आपरेशन पैरामीटर और उत्प्रेरक गुणों से प्रभावित था. मुख्य प्रक्रिया चर के प्रभाव ultrasonication की तुलना में चुप प्रक्रिया में प्रतिक्रिया सतह पद्धति का उपयोग कर जांच की गई। अल्ट्रासाउंड हाइड्रोजन बंधन और तेल चरण में उनमें से deagglomeration के टूटने से उत्प्रेरक और ऑक्सीडेंट का एक अच्छा फैलाव प्रदान की। उत्प्रेरक की सतह पर अशुद्धियों के जमाव ने साइसायकल उत्प्रेरक द्वारा मूक प्रतिक्रिया के 6 चक्रों के बाद डीबीटी ऑक्सीकरण के केवल 5% के परिणामस्वरूप मूक प्रयोगों में त्वरित निष्क्रियकरण का कारण बना। डीबीटी के 95% से ऊपर ultrasonication के दौरान सतह की सफाई से स्थिरता में एक महान सुधार दिखा 6 अल्ट्रासाउंड की मदद चक्र के बाद ऑक्सीकरण किया गया था। एक काफी कण आकार में कमी भी मॉडल ईंधन में उत्प्रेरक के अधिक फैलाव प्रदान कर सकता है कि 3h sonication के बाद मनाया गया.
अफज़ालिनिया एट अल. (2016): फॉस्फोटंगस्टिक एसिड द्वारा तरल ईंधन की अल्ट्रासाउंड की सहायता से ऑक्सीडेटिव डिसल्फ्यूराइजेशन प्रक्रिया एक अंतर-प्रेंटीनेटिंग amine-functionalized n(II)- आधारित MOF उत्प्रेरक के रूप में. अल्ट्रासोनिक्स सोनोकेमिस्ट्री 2016
इस काम में, अल्ट्रासाउंड की मदद से ऑक्सीडेटिव desulfurization (UAOD) तरल ईंधन के एक उपन्यास विषम अत्यधिक फैला हुआ केगिन-प्रकार फॉस्फोतुंगस्टिक एसिड (एच के साथ प्रदर्शन किया3Pw12हे40, पीटीए) उत्प्रेरक है कि एक एमिनो कार्यात्मक MOF (TMU-17 -NH2) में encapsulated. तैयार समग्र मॉडल ईंधन के ऑक्सीडेटिव desulfurization में उच्च उत्प्रेरक गतिविधि और reusability दर्शाती है. अल्ट्रासाउंड की मदद से ऑक्सीडेटिव desulfurization (UAOD) हल्के परिस्थितियों में तेजी से, आर्थिक, पर्यावरण के अनुकूल और सुरक्षित रूप से सल्फर-कंटीले यौगिकों के ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया प्रदर्शन करने के लिए एक नया तरीका है। अल्ट्रासाउंड तरंगों प्रतिक्रिया समय को कम करने और ऑक्सीडेटिव desulfurization प्रणाली के प्रदर्शन में सुधार करने के लिए एक कुशल उपकरण के रूप में लागू किया जा सकता है। PTA]TMU-17-NH2 पूरी तरह से उत्प्रेरक के 20 मिलीग्राम द्वारा मॉडल तेल के desulfurization किया जा सकता है, हे / प्राप्त परिणामों से पता चला है कि डीबीटी के डीबीटी से डीबीटी 2 में परिवर्तन परिवेशकेन तापमान में 15 मिनट के बाद 98% प्राप्त होता है। इस कार्य में, हमने पहली बार अल्ट्रासाउंड विकिरण द्वारा टीएमयू-17-एनएच2 और पीटीए/टीएमयू-17-एनएच 2 समग्र तैयार किया और यूएओडी प्रक्रिया में कार्यरत किया। तैयार उत्प्रेरक पीटीए leaching और गतिविधि के नुकसान के बिना एक उत्कृष्ट reusability प्रदर्शन.