A hidrogénezés ultrahangos alternatívája

Az olajfinomítóknak növekvő kéntartalmú nyersolajjal, úgynevezett savanyú nyersolajjal kell szembenézniük, ugyanakkor a környezetvédelmi előírások nyomást gyakorolnak a benzin alacsonyabb kéntartalmára. Ezzel párhuzamosan a hagyományos hidrogénezés kéntelenítésének (HDS) költségei emelkednek a szükséges hidrogén miatt. Az ultrahangos kavitációs kezelés hatékony alternatív módszer a kén eltávolítására a nyersolajból.

Megfelel a kénszabványoknak az olajban szonikálással

A fosszilis tüzelőanyagok kénvegyületeket tartalmaznak. Ezek a ként tartalmazó biológiai anyagok lebomlásából származnak a fosszilis tüzelőanyagok természetes képződése során.

A járművek, például autók, repülőgépek és tengeri hajók vagy erőművek kén-dioxid (SO2) kibocsátást okoznak a kőolaj-üzemanyag elégetése következtében. Ugyanaz a kén – még nagyon alacsony koncentrációban is – károsítja a nemesfém katalizátorokat a kőolaj-finomítók későbbi katalitikus reformálása során. A legújabb környezetvédelmi előírások nagyon mély kéntelenítést igényelnek, hogy megfeleljenek az ultra-alacsony kéntartalmú dízel (ULSD) előírásoknak.
 

Telepítés 192 kW nagy teljesítményű szonikátorokkal nyersolajok kéntelenítésére

Háttér – Hidrogénezéses kéntelenítés (HDS)

Hidrogénezéses kéntelenítés (HDS) a kén kőolajtermékekből történő eltávolítására szolgáló standard katalitikus eljárás. Ebben az eljárásban a nyersolaj kénes frakcióit hidrogénnel és katalizátorral keverjük össze, hogy reagáljanak a hidrogén-szulfidra. A katalizátor általában kobalttal és molibdénnel impregnált alumínium-oxid bázisból áll. Ahogy az olajellátás savanyúbbá válik, nagyobb nyomásra és alternatív katalizátorokra van szükség a kéntelenítéshez. A makacs aromás kénvegyületek (pl. 4,6-dimetil-dibenzotiofén) alacsony reakcióképességük miatt nem távolíthatók el hidrogénező kéntelenítéssel.

ultrahanggal segített kéntelenítés

A hidrogénezés kéntelenítésének alternatívája az ultrahanggal segített kéntelenítés. A folyadékok nagy intenzitású ultrahangos hullámoknak való kitettsége akusztikus kavitációt okoz. Ez a kis vákuum (kavitációs) buborékok kialakulása és későbbi erőszakos összeomlása. Helyileg szélsőséges körülmények keletkeznek az egyes buborékok erőszakos összeomlásából:

• Hőmérséklet: 5000 Kelvinig
• Nyomás: 2000 atmoszféráig
• Folyékony fúvókák: akár 1000km / óra.

Az ilyen körülmények elősegítik a katalizátorok jobb felületi kémiáját a fokozott mikrokeverés révén. Különösen a magas helyi hőmérséklet változtatja meg a kéntelenítési folyamat kémiai reakciókinetikáját. Ez a hatás alternatív – olcsóbb – katalizátorok vagy alternatív kéntelenítő kémia használata. Deshpande et al. (2004) nátrium-karbonátból és hidrogén-peroxidból álló oxidatív rendszert vizsgál dízel és acetonitril kétfázisú rendszerében. Az ultrahangos kezelést a kétfázisú rendszerre alkalmaztuk. A vizsgálat a DMDBT-tartalom több mint 90% -os csökkenését érte el a dízelmintákban.

Nagy teljesítményű szonikátor a nyers kéntelenítéséhez

A Hielscher a nagy kapacitású szonikátorok vezető szállítója világszerte. Mivel a Hielscher nagy teljesítményű ultrahangos processzorokat tervez és gyárt, akár 16kW teljesítményt egyetlen eszközönként, nincs korlátozás az üzem méretében vagy feldolgozási kapacitásában. Több 16 kW-os rendszer klasztereit használják nagyobb térfogatáramok feldolgozására. Az ipari üzemanyag-feldolgozás nem igényel sok ultrahangos energiát. A tényleges energiaszükséglet meghatározható egy asztali szonikátorral, például az UIP1000hdT-vel. Az ilyen asztali vizsgálatok összes eredménye teljesen lineárisan skálázható, ami megkönnyíti az ultrahangos kéntelenítési folyamat ipari termelési léptékben történő megvalósítását.

Szükség esetén ATEX tanúsítvánnyal rendelkező ultrahangos készülékek (pl. UIP1000-Exd) állnak rendelkezésre a veszélyes környezetben történő ultrahangos kezeléshez.

Az ultrahangos kezelés költségei

Az ultrahangos kezelés hatékony feldolgozási technológia. Az ultrahangos feldolgozási költségek elsősorban a beruházásból származnak
ultrahangos készülékekhez, közüzemi költségekhez és karbantartáshoz. A kiemelkedő energiahatékonyság (lásd diagram) Hielscher ultrahangos készülékek segítenek csökkenteni a közüzemi költségeket.

Irodalom

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

Mei H., Mei B.W., Yen T.F. (2003): Új módszer ultra-alacsony kéntartalmú dízelüzemanyag előállítására ultrahanggal segített oxidatív kéntelenítéssel; in: Üzemanyag, 82. évfolyam, 4. szám, 2003. március, pp. 405-414(10), 2003.