Az olajfinomítók egyre inkább kénes (savanyú) kőolajkitermeléssel és a benzin kéntartalmára vonatkozó környezetvédelmi szabályozási nyomásnak vannak kitéve. Ugyanakkor a hagyományos hidrogénező kéntelenítés (HDS) költségei a szükséges hidrogén miatt emelkednek. Az ultrahangos kavitáció hatékony alternatív módszer.

A fosszilis tüzelőanyagok tartalmazzák kénvegyületek. Ezek a kéntartalmú biológiai anyagok lebomlása a fosszilis tüzelőanyagok természetes kialakulása során keletkeznek.

Járművek, például autók, repülőgépek és tengeri hajók vagy erőművek kén-dioxidot (SO₂) kibocsátás a kőolaj-tüzelőanyag égetése következtében. Ugyanaz a kén – még nagyon alacsony koncentrációknál – károsítja a nemesfém katalizátorokat a kőolaj-finomítók katalitikus reformációjában. A legújabb környezetvédelmi előírások nagyon mély kéntelenítést igényelnek rendkívül alacsony kéntartalmú dízel ULSD leírások.

Háttér – Hidrodesulfurizáció (HDS)

hidrokéntelenítés (HDS) a szabvány katalitikus eljárás a kéntartalmú kőolaj eltávolítására. Ebben a folyamatban a kőolaj kénes frakcióit hidrogénnel és egy katalizátorral összekeverjük reagál a hidrogén-szulfidra. Tipikusan a katalizátor egy kobalt és molibdénnel impregnált alumínium-oxid bázisból áll. Mint az olaj az ellátás egyre savosabbá válik, nagyobb nyomás és alternatív katalizátor szükséges a kéntelenítéshez. Az ellenszenves aromás kénvegyületek (pl. 4,6-dimetil-dibenzotiofén) nem lehet eltávolítani hidrogénező kénmentesítéssel, alacsony reaktivitásuk miatt (lásd Deshpande 2004).

ultrahanggal segített kéntelenítés

A hidrogénező kéntelenítés alternatívája a ultrahanggal segített kéntelenítés. A folyadékok expozíciója nagy intenzitású ultrahangos hullámokhoz vezet akusztikus kavitáció. Ez a formáció és az azt követő a kis vákuum (kavitáció) buborékok erőszakos összeomlása. Helyileg, extrém körülmények merülnek fel az egyes buborékok erőszakos összeomlásából:

• Hőmérséklet: 5000 Kelvinig
• Nyomás: 2000 atmoszféráig
• Folyékony jármûvek: akár 1000 km / h.

Ezek a feltételek elősegítik a jobb felületi kémia a katalizátorok fokozott mikro-keverésével. Különösen a magas helyi hőmérséklet megváltoztatják a kémiai reakció kinetikáját a kéntelenítési folyamat. (lát Sonochemistry). Ez a hatás lehetővé teszi az alternatív megoldást – kevésbé költséges – katalizátorok vagy alternatív kéntelenítési kémia használt. Deshpande et al. (2004) egy nátrium-karbonátból és hidrogén-peroxidból álló oxidatív rendszert vizsgál meg kétfázisú dízel és acetonitril rendszerben. Az ultrahangosítást a kétfázisú rendszerre alkalmazták. A vizsgálat a dízel mintákban több mint 90% -kal csökkentette a DMDBT-tartalmat.

Ultrahangos berendezés

Hielscher az vezető kapacitású ultrahangos készülékek szállítója, világszerte. Ahogy a Hielscher végzi ultrahangos processzorokat 16kW teljesítmény egy eszközönként, van nincs korlátozva a növényméretben vagy feldolgozási kapacitás. Több 16kW-os rendszerű klasztereket használnak nagyobb térfogatáramok feldolgozására. Ipari üzemanyag-feldolgozás nem igényel sok ultrahangos energiát. A tényleges energiaigény meghatározható 1 kw-os ultrahangos processzor használatával. Az ilyen próbapadi vizsgálatok eredményei lehetnek könnyen felszabadult.

Szükség esetén FM és ATEX tanúsított ultrahangos készülékek (pl UIP1000-exd) rendelkezésre állnak a veszélyes környezetben történő ultrahangos kezeléshez.

Az Ultrasonication költségei

Az ultrahangos technológia hatékony feldolgozási technológia. Az ultrahangos feldolgozás költségei főként a beruházásból származnak
ultrahangos készülékekhez, közüzemi költségekhez és karbantartáshoz. A kiemelkedő energiahatékonyság (lát diagram) a Hielscher ultrahangos készülékei segítenek csökkenteni a közüzemi költségeket.

Irodalom

Deshpande, A., Bassi, A., Péter, A. (2004): Ultrahang-segített, 4,6-dimetil-dibenzotiofén alap-katalizált oxidációja kétfázisú dízel-acetonitril rendszerben; in: Energy Fuels, 19 (1), 28 -34., 2005.

Mei H., Mei BW, Yen TF (2003): Új módszer az ultrakönnyű kén-dioxid-dízel ultrahangos oxidációs kénmentesítés útján történő előállítására; in: Üzemanyag, 82. kötet, 4. szám, 2003. március, 405-414 (10), 2003.