Ultrazvučna alternativa hidrodesulfurizaciji

Rafinerije nafte suočene su s povećanom opskrbom sumpornom sirovom naftom, tzv. kiselom sirovom naftom, dok se istodobno ekološki propisi suočavaju s pritiskom nižeg sadržaja sumpora u benzinu. Istovremeno, troškovi konvencionalne hidrodesulfurizacije (HDS) rastu zbog potrebnog vodika. Tretman ultrazvučnom kavitacijom je učinkovita alternativna metoda za uklanjanje sumpora iz sirove nafte.

Zadovoljite standarde za sumpor u ulju pomoću sonikacije

Fosilna goriva sadrže spojeve sumpora. Oni su rezultat razgradnje biološke tvari koja sadrži sumpor tijekom prirodnog stvaranja fosilnih goriva.

Vozila, poput automobila, zrakoplova i pomorskih plovila ili elektrana uzrokuju emisije sumpornog dioksida (SO2) kao rezultat izgaranja naftnog goriva. Isti sumpor – čak i u vrlo niskim koncentracijama – uzrokuje oštećenja katalizatora plemenitih metala u nizvodnom katalitičkom reformiranju u rafinerijama nafte. Najnoviji propisi o zaštiti okoliša zahtijevaju vrlo duboku desulfurizaciju kako bi se zadovoljile specifikacije dizela s ultra niskim sadržajem sumpora (ULSD).
 

Instalacija sa 192 kW sonikatora velike snage za odsumporavanje sirove nafte

Pozadina – Hidrodesulfurizacija (HDS)

Hidrodesulfurizacija (HDS) je standardni katalitički proces za uklanjanje sumpora iz naftnih proizvoda. U ovom procesu, sumporne frakcije sirove nafte se miješaju s vodikom i katalizatorom kako bi reagirale na sumporovodik. Tipično, katalizator se sastoji od baze glinice impregnirane kobaltom i molibdenom. Kako zalihe nafte postaju sve kiselije, potrebni su viši pritisci i alternativni katalizatori za odsumporavanje. Nepokorni aromatski sumporni spojevi (npr. 4,6-dimetildibenzotiofen) ne mogu se ukloniti hidrodesulfurizacijom zbog svoje niske reaktivnosti.

ultrazvučno potpomognuto odsumporavanje

Alternativa hidrodesulfurizaciji je ultrazvučno potpomognuta desulfurizacija. Izlaganje tekućina ultrazvučnim valovima visokog intenziteta uzrokuje akustičnu kavitaciju. Ovo je formiranje i kasnije nasilno kolaps malih vakuumskih (kavitacijskih) mjehurića. Lokalno, ekstremni uvjeti proizlaze iz nasilnog kolapsa svakog mjehurića:

• Temperatura: do 5000 Kelvina
• Tlak: do 2000 atmosfera
• Tekući mlaznice: do 1000 km/h.

Takvi uvjeti promiču bolju površinsku kemiju katalizatora poboljšanim mikro-miješanjem. Posebice visoke lokalne temperature mijenjaju kinetiku kemijske reakcije procesa odsumporavanja. Ovaj učinak omogućuje alternativu – jeftiniji – katalizatora ili alternativne kemije za odsumporavanje. Deshpande i sur. (2004) istražuje oksidacijski sustav sastavljen od natrijevog karbonata i vodikovog peroksida u dvofaznom sustavu dizela i acetonitrila. Ultrasonication je primijenjen na dvofazni sustav. Studija je postigla smanjenje sadržaja DMDBT-a za više od 90% u uzorcima dizela.

Sonikator visokih performansi za odsumporavanje sirove nafte

Hielscher je vodeći dobavljač sonikatora velikog kapaciteta diljem svijeta. Kako Hielscher dizajnira i proizvodi ultrazvučne procesore visokih performansi do 16kW snage po jednom uređaju, nema ograničenja u veličini postrojenja ili kapacitetu obrade. Klasteri od nekoliko 16kW sustava koriste se za obradu većih volumenskih tokova. Industrijska obrada goriva ne zahtijeva mnogo ultrazvučne energije. Stvarna potrebna energija može se odrediti korištenjem stolnog sonikatora kao što je UIP1000hdT. Svi rezultati iz takvih ispitivanja na stolu mogu se potpuno linearno povećati, što olakšava implementaciju procesa ultrazvučnog odsumporavanja na razini industrijske proizvodnje.

Ako je potrebno, dostupni su ultrazvučni uređaji s ATEX certifikatom (npr. UIP1000-Exd) za sonikaciju u opasnim okruženjima.

Troškovi ultrazvuka

Ultrasonication je učinkovita tehnologija obrade. Troškovi ultrazvučne obrade proizlaze uglavnom iz ulaganja
za ultrazvučne uređaje, troškove režija i održavanja. Izvanredna energetska učinkovitost (vidi grafikon) Hielscher ultrazvučnih uređaja pomaže smanjiti troškove komunalnih usluga.

Književnost

Deshpande, A., Bassi, A., Prakash, A. (2004.): Ultrazvukom potpomognuta bazno katalizirana oksidacija 4,6-dimetildibenzotiofena u dvofaznom sustavu dizel-acetonitril; u: Energetska goriva, 19 (1), 28 -34, 2005.

Mei H., Mei BW, Yen TF (2003.): Nova metoda za dobivanje dizelskog goriva s ultra-niskim sadržajem sumpora putem ultrazvuka potpomognute oksidativne desulfurizacije; u: Gorivo, svezak 82, broj 4, ožujak 2003., str. 405-414(10), 2003.