Spojevi koji sadrže sumpor u sirovoj nafti, nafte, dizel goriva i drugih ulja uključuju sulfide, tiola, tiofene, supstituirani benzo (i dibenzotiofena i BTS DBTs), Benzonaphthothiophene (BNT), i mnogo više složene molekule, u kojima su kondenzirane tiofeni su najčešći oblici. Hielscher ultrazvučni reaktori pomoći joj oksidativno duboke desumporizacije Proces je potrebno kako bi se zadovoljile današnje stroge ekološke propise i ultra-niske sumpora dizel (ULSD, 10 ppm sumpora) specifikacije.

Oksidativno desulfurizacije (ODS)

Odsumporavanje oksidativno s vodikovim peroksidom i zatim ekstrakcijom s otapalom je dvostupanjski duboke desumporizacije tehnologiju kako bi se smanjila količina sa organskih spojeva u loživih ulja. Hielscher ultrazvučni prigušnice u obje faze za poboljšanje prijenosa faze kinetika reakcije i otapanje stope fazne sustave tekuće-tekuće.

Dijagram toka za minimalno potpomognutoj Oksidativni odsumporavanja – Faze 2

U prvoj fazi ultrazvučno uz pomoć oksidacijskog odsumporavanja, vodikov peroksid koristi kao oksidans da selektivno oksidira molekula koji sadrže sumpor koji su prisutni u loživog ulja na odgovarajuće sulfokside i sulfone pod blagim uvjetima da se poveća topljivost u polarnim otapalima, s povećanjem u njihovom polaritetu. U ovoj fazi je Netopivost polarnog vodene faze i nepolarnim organskim faza je značajan problem u procesu oksidativne desulfurizacije su obje faze reagiraju međusobno samo na interfaze. Bez ultrazvuka, to rezultira niskom brzine reakcije i sporog pretvorbe organosulfatnih u ovom dvofazni sustav.

Ultrazvučno Emulgiranje

Se uljna i vodena faza se miješaju se pumpa u statičkoj miješalici kako bi se dobilo osnovni emulziju konstantnim volumnim omjerima koji se zatim puni u ultrazvučnom reaktoru za miješanje. Unutra, ultrazvučne kavitacije proizvodi visoke hidrauličkog smicanje i prekida vodene faze u sub-mikronskim i nano kapljica. Kao specifične površine granici faza je utjecajan za kemijske brzine reakcije to značajno smanjenje promjera kapljica poboljšava kinetiku reakcije i smanjuje ili eliminira potrebu za sredstvima za faze prijenosa. Korištenje ultrazvuka, postotak volumen peroksid može spustiti, jer je finije emulzije potrebno manje količine kako bi osigurao istu kontaktnu površinu s uljnoj fazi.

Ultrazvučno Assisted oksidacija

Ultrazvučno kavitacija proizvodi intenzivno lokalno zagrijavanje (~ 5000K), visoki tlak (~ 1000atm), ogromne grijanje i hlađenje stope (>10⁹ K / s) i tekućih mlaza (~ 1000 km / h). Ovo izrazito reaktivno okruženje brže i potpunije oksidira tiofene u uljnoj fazi u veći polarni sulfoksid i sulfone. Katalizator može dodatno podržati proces oksidacije, ali nije bitan. Pokazano je da se katalizatori amfifilnih emulzija ili katalizatori faznog prijenosa (PTC), kao što su kvaterne amonijeve soli sa svojom jedinstvenom sposobnošću otapanja u vodenim i organskim tekućinama, ugrađuju s oksidansom i prenose je iz faze sučelja u reakcijsku fazu, pojačavajući brzinu reakcije. Fentonov reagens može se dodati kako bi se povećala učinkovitost oksidacijske desulfurizacije dizelskih goriva i pokazuje dobar sinergijski učinak s procesom oksidacije.

Poboljšana Mass-Transfer

Kada organosumporni spojevi reagiraju na granici faza, se sulfoksidi i sulfoni akumulirati na vodene kapljice površine i blokirati interakciju između sumpornih spojeva u vodenoj fazi. Hidraulični shear uzrokovana kavitacijskim mlaznih struja i akustičnog streaming rezultat u turbulentno strujanje i tvari iz te kapljica površina i dovodi do stapanja ponovljenog i zatim stvaranje novih kapljica. Kao i oksidacija napreduje tijekom vremena, sonikaciju povećava izloženost i interakciju reagensa.

Faza Prijenos Vađenje sulfonali

Nakon oksidacije i odvajanja vodene faze od (H₂O₂), A sulfone može se izdvojiti uz upotrebu polarnog otapala, kao što je acetonitril u drugom stupnju. Sulfoni se prenijeti na granici faza između obje faze u fazu otapala za njihovo veće polarnosti. Slično u prvoj fazi, Hielscher ultrazvučni reaktor pojačati tekućina-tekućina ekstrakciju tako stvaranje fine veličine turbulentnu emulziju faze otapala u uljnoj fazi. To povećava faza dodirna površina i rezultati ekstrakcije i smanjenje korištenja otapala.

Od Lab testiranje na pilot i proizvodnja

Hielscher Ultrasonics nudi opremu za testiranje, provjeru i koristiti ovu tehnologiju u bilo kojem mjerilu. U osnovi je to učinjeno u 4 koraka, samo.

1. Pomiješati ulje H₂O₂ i sonificira za oksidaciju sumpornih spojeva
2. Centrifuga za odvajanje vodene faze
3. Pomiješati uljnu fazu s otapalom i sonificira za ekstrakciju sulfona
4. Centrifuga za odvajanje faza otapala s sulfoni

U laboratoriju skali, možete koristiti UP200Ht pokazati koncept i podesiti osnovne parametre, kao što su koncentracija peroksida, temperature procesa, vrijeme ultrazvučnoj i intenziteta kao katalizator ili korištenja otapala.
Na klupa-top level a UIP1000hd omogućava da simuliraju obje faze je neovisno pri brzinama protjecanja od 100 do 1000L / h (25 do od 250 gal / hr), te za optimizaciju procesa i sonikaciju parametara. Hielscher ultrazvučni uređaj je napravljen za linearne scale-up na veće količine prerade na pilot ili proizvodnje mjerila. Hielscher instalacije su dokazali da pouzdano raditi za veliku količinu procese, uključujući i preradu goriva. Hielscher proizvodi sustavi kontejnerske, kombinirajući nekoliko našeg velike snage 10kW ili 16kW uređaje klasterima za jednostavnu integraciju. Dizajni za susret s opasnim okoliš su dostupne, previše. Tablica u nastavku navodi obradu količine i preporučenih veličina opreme.

Ultrazvučno miješanje sustav – 2 Pramenovi 6x10kW (2x120m³/ H)

Prednosti Korištenje Ultrasonication

UAODS nudi značajne prednosti u usporedbi s HDS. Tiofeni, supstituirani benzo i dibenzotiofena oksidirano u uvjetima niske temperature i tlaka. Dakle, skupi vodik nije potrebna što ovaj proces više prikladan za male i srednje veličine rafinerije, ili izolirane rafinerije ne nalazi u neposrednoj blizini vodika cjevovoda. Povećana brzina reakcije i blaga temperatura reakcije i tlak izbjeći zapošljavanje skupih anhidrida ili aprotičkih otapala.
Integrirajući ultrazvučno pomoć oksidacijskog odsumporavanje (UAODS) jedinicu konvencionalnim hidrotretiranje jedinica može poboljšati učinkovitost u proizvodnji nisko i / ili ultra-niske sumpor dizelska goriva. Ova tehnologija se može koristiti prije ili nakon konvencionalne hydrotreatement sniziti razinu sumpora.
UAODS proces može smanjiti troškove procjena kapitala za više od polovice u odnosu na cijene novog visokog tlaka za vodenu obradu.

Nedostaci hidrodesulfurizacije (HDS)

Dok je hidrodesulfurizacija (HDS) vrlo učinkovit postupak za uklanjanje tiola, sulfida i disulfida, teško je ukloniti vatrostalne spojeve koji sadržavaju sumpor kao što su dibenzotiofen i njegovi derivati ​​(npr. 4,6-dimethidibcnzotiofcn 4,6-DMDBT) na vrlo nisku razinu. Visoke temperature, visoki tlakovi i visoka potrošnja vodika povećavaju kapital i operativne troškove HDS-a za ultra-duboku desulfurizaciju. Visoki kapital i operativni troškovi su neizbježni. Preostale razine sumpora u tragovima mogu otrovati katalizatore plemenitog metala koji se koriste u procesu ponovnog formiranja i transformacije ili katalizatora elektroda koji se koriste u staklenama s gorivom.