Spojevi koji sadrže sumpor u sirovoj nafti, nafti, dizelu i drugim loživim uljima uključuju sulfide, tiole, tiofene, supstituirane benzo- i dibenzotiofene (BT i DBT), benzonaftoftiofotiopen (BNT) i mnoge složenije molekule, u kojima su kondenzirani tiofeni najčešći oblici. Hielscher ultrazvučni reaktori pomažu oksidativni proces duboke odsumporavanja potreban za ispunjavanje današnjih strogih propisa o okolišu i ultra-niskih sumpornih dizelskih (ULSD, 10ppm sumpor) specifikacija.

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

Uljna faza i vodena faza miješaju se i pumpaju u statičku miješalicu kako bi se proizvela osnovna emulzija konstantnog volumetrijskog omjera koji se zatim dovodi u ultrazvučni reaktor za miješanje. Unutra, ultrazvučna kavitacija proizvodi visoke hidrauličke smicanje i razbija vodenu fazu u sub-mikron i nanosize kapljice. Budući da je specifična površina granice faze utjecajna na kemijsku brzinu reakcije, ovo značajno smanjenje promjera kapljica poboljšava kinetiku reakcije i smanjuje ili uklanja potrebu za sredstvima za fazni prijenos. Koristeći ultrazvuk, postotak volumena peroksida može se smanjiti, jer finije emulzije trebaju manje volumena kako bi se osigurala ista kontaktna površina s uljnom fazom.

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.

Poboljšani prijenos mase pomoću power-ultrazvuka

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 od vodene faze (H2O2), sulfoni se mogu ekstrahirati pomoću polarnog otapala, kao što je acetonitril u drugoj fazi. Sulfoni će se prenijeti na faznoj granici između obje faze u fazu otapala radi njihovog većeg polariteta. Slično kao u prvoj fazi, Hielscher ultrazvučni reaktori pojačavaju ekstrakciju tekućine i tekućine čineći finu turbulentnu emulziju faze otapala u uljnoj fazi. To povećava faznu kontaktnu površinu i rezultira ekstrakcijom i smanjenom upotrebom 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. Pomiješajte ulje s H2O2 i sonificirati 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 bench-top razini snažan sonicator kao što su UIP1000hdT ili UIP2000hdT omogućuje simulaciju obje faze samostalno pri protoku od 100 do 1000L / sat (25 do 250 gal / sat) i optimizirati procesne i ultrazvukom parametre. Hielscher ultrazvučna oprema dizajnirana je za linearno skaliranje do većih količina obrade na pilot ili proizvodnoj skali. Dokazano je da Hielscherove instalacije pouzdano rade za procese velikog volumena, uključujući rafiniranje goriva. Hielscher proizvodi kontejnerske sustave, kombinirajući nekoliko naših uređaja velike snage 10kW ili 16kW u klastere za jednostavnu integraciju. Dostupni su i dizajni koji zadovoljavaju zahtjeve opasnog okoliša. U tablici u nastavku navedene su količine obrade i preporučene veličine 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.