Tengeri ultrahangos kéntelenítés
- A tengeri üzemanyagokat olyan új szabályozások érintik, amelyek 0,5%m/m vagy annál kisebb kéntartalmat igényelnek.
- Az ultrahang által támogatott oxidatív kéntelenítés (UAOD) egy bevett módszer, amely felgyorsítja az oxidációs reakciót, és gazdaságos és biztonságos folyamat.
- UAOD folyamatokat lehet futtatni a környezeti hőmérsékleten és légköri nyomás, és lehetővé teszi a szelektív eltávolítását kénvegyületek szénhidrogén tüzelőanyagok.
- A hielscher nagy teljesítményű ultrahangos rendszerei könnyen telepíthetők és biztonságosan üzemelhetnek a fedélzeten vagy a parton.
Alacsony kéntartalmú tengeri üzemanyagok
A Nemzetközi Tengerészeti Szervezet (IMO) olyan új rendeleteket vezetett be, amelyek a világon a tengeri hajók számára az 2020 januártól kezdődően 0,5% m/m-es kéntartalmú tengeri tüzelőanyagokat használnak. Ezek az új szabályozások mélyreható változásokat követelnek meg a tengeri tüzelőanyagok feldolgozásában: az alacsony kéntartalmú tüzelőanyagokra vonatkozó új normák teljesítése érdekében hatékony kéntelenítő eljárást kell megkövetelni.
A folyékony tüzelőanyagok kéntelenítésével (UAOD), mint a benzin, benzin, dízel, tengeri üzemanyag, stb. egy rendkívül hatékony és életképes módszer a nagy volumenű tüzelőanyagok kéntartalmának eltávolítására.
2 fokozatú ultrahangos oxidáló kéntelenítés folyamatábra
Oxidatív kéntelenítés
Az oxidatív kéntelenítés (ODS) egy környezetbarát és gazdaságos alternatívája a hidrogénező-kéntelenítést (HDS), mivel az oxidált kénvegyületek jelentősen könnyebben elkülöníthető a nehéz fűtőolajok. Az oxidatív desuphurizációs lépés után a kivont kénvegyületeket fizikai módszerekkel, pl. nem elesési poláris oldószerrel, illetve további gravitációval, adszorpálással vagy centrifugális elválasztással választják el egymástól. Alternatív megoldásként, termikus bomlás lehet használni, hogy távolítsa el az oxidált kén.
Az oxidatív kéntelenítési reakcióért oxidáló (pl. hidrogén H2O2, nátrium-klorit NaClO2, dinitrogén-oxid N2O, nátrium-periodate NaIO4, egy katalizátor (pl. savak), valamint egy fázis-transzfer reagens szükséges. A fázis-transzfer reagens elősegíti a vizes és olajfázisok közötti heterogén reakció előmozdítását, ami az ODS reakció sebességkorlátozó lépése.
- nagyon hatékony – 98%-ig kéntelenrizálás
- gazdaságos: alacsony befektetés, alacsony üzemeltetési költségek
- nem katalizátor mérgezés
- egyszerű, lineáris skála
- biztonságosan üzemeltethető
- Szárazföldi & Offshore (fedélzeti) installáció
- gyors RoI
Ultrasonically támogatott oxidatív kéntelenítés
Míg a hidrogénező-kéntelenítés (HDS) magasabb beruházási költségeket, magas reakcióhőmérséklet legfeljebb 400 º C, és a magas nyomás akár 100atm a reaktorok, az ultrahang-támogatott oxidatív kéntelenítési folyamat (UAOD) sokkal kényelmesebb, környezettudatosabb. Az UAOD nagyban fokozza a katalitikus kén eltávolítás és ajánlatok reaktivitását, ugyanakkor alacsonyabb üzemeltetési költséget, nagyobb biztonságot és környezetvédelmet. Az ipari ultrahangos áramátfolyású reaktor rendszerek a kéntelenítést a nagyon hatékony diszperzió miatt növelik, ezáltal javul a Reakciókinetika. Mivel az ultrahangos feldolgozás nanoskálájú diszperziókat biztosít, a heterogén reakció különböző fázisai közötti tömeges átvitel drasztikusan megnő.
Ultrahangos (akusztikus) kavitációs növeli a reakciósebességet és a tömeges átadását a szélsőséges körülmények között, amelyek elérték a kavitációs Hot-spotokat. Során a kavitáció buborék implosion, nagyon magas hőmérsékleten kb. 5000 k, nagyon gyors hűtés aránya, nyomás kb. 2, 000atm, és ennek megfelelően extrém hőmérséklet és a nyomás különbségek helyben elérhető. A implóziós a kavitáció buborék is eredményez folyékony fúvókák akár 280m/s sebesség, amely megteremti a nagyon nagy nyíró erőket. Ezek a rendkívüli mechanikai erők felgyorsítják az oxidációs reakcióidőt és másodperceken belül növelik a kén konvertálási hatékonyságát.
Teljesebb kéneltávolítás
Míg a mercaptans, thioethers, a szulfidokat és a diszulfidokat a hagyományos hidrogénező-kéntelenítő (HDS) eljárással el lehet távolítani a tiophenes, benzothiophens (BT), dibenzothiophenes (DBT) és 4,6-dimetil-dibenzothiophenes (4,6-DMDBT) eltávolítására bonyolultabb módszerre van szükség. Az ultrahangos kéntelenítés nagyon hatékony a még alig kivehető, tűzálló kén (pl. 4,6-dimetil-dibenzothiophene és más alkil-szubsztituált tiofén-származékok) eltávolításából. Ebrahimi et al. (2018) jelentés kéntelenítés hathatósság valameddig 98,25% használ egy Hielscher szonoreaktor kéneltávolításra optimalizálva. Továbbá, az ultrahangos oxidált kénvegyületek lehet választani egy alap vízmosás.
A többlépcsős UAOD-folyamat hatása optimális paramétereknél
Ultrahangos kéntelenítési megvalósíthatósági teszt a UP400S
Shayegan et al. 2013 kombinált ultrahang (UP400S) hidrogén-peroxid mint oxidáns, FeSO katalizátorként, ecetsav, mint a pH-beállító és metil-alkohol extrakciós oldószeres annak érdekében, hogy csökkentsék a kén mennyisége gázolaj.
Az oxidatív kénmentesítés során a reakciósebesség állandóit nagymértékben növelhetjük a fémionok katalizátorként történő hozzáadásával és a szonikáció alkalmazásával. Az ultrahang csökkentheti az aktiválási energiát a reakció. Az Ultrahangos tisztítás a határréteget a szilárd katalizátorok és a reagensek között bontja, és a katalizátorok és reagens homogén elegyét nyújtja – ezáltal javul a Reakciókinetika.
A kéntelenítési eljárás egy döntő lépés az elkéntelenítés során azzal a céllal, hogy visszanyerje a kéntelenített gázolaj teljes térfogatát. Metanol felhasználásával folyékony folyadék extrakciót használva, mivel az oldószer egyszerű extrakciós eljárás, de a magas hatásfokú hatékonyság érdekében elengedhetetlen a hatékony keverés. Csak akkor érhető el nagy extrakciós ráta, ha a fázisok között a maximális felület és az azt követő maximális tömegátadás a fázis között van. Az ultrahang és az akusztikus kavitáció keletkezése biztosítja a reakciós fázisok intenzív keverését, és csökkenti az aktivációs energiát.
Nagy teljesítményű ultrahangos egységek tengerhajózási üzemanyag kéntelenítése
Hielscher ultrahang-van a piac vezető-ból magas erő ultrahang-rendszereket részére igényes pályázatokat mint UAOD-ra ipari arány. Magas amplitúdóként, akár 200 μm, 24/7 művelet teljes terhelés mellett és nagy teljesítményű, robosztussági és felhasználóbarát a kulcs-jellemzői Hielscher ultrasonicators. Különböző teljesítményosztályok és különféle tartozékok ultrahangos rendszerei, például a sonotrodes és az áramlásmérő reaktor geometriák teszik lehetővé az ultrahangos rendszer legmegfelelőbb üzemanyag-áttelepítést, feldolgozási kapacitást és környezetet.
Az alábbi táblázat az ultrahangos készülékek hozzávetőleges feldolgozási kapacitását jelzi:
| Kötegelt mennyiség | Áramlási sebesség | Ajánlott eszközök |
|---|---|---|
| 10-2000 ml | 20-400 ml / perc | UP400St |
| 0.1-20L | 02 - 4 L / perc | UIP2000hdT |
| 10-100 liter | 2 - 10 l / perc | UIP4000hdT |
| na | 10 - 100 l / perc | UIP16000 |
| na | nagyobb | klaszter UIP16000 |
Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezz minket!
Nagy teljesítményű ultrahangos processzorok a laborból kísérleti és ipari méretekben.
Irodalom / Referenciák
- Ebrahimi, S.L.; Khosravi-Nikou, M.R.; Hashemabadi, S.H. (2018): Sonoreactor optimization for ultrasound assisted oxidative desulfurization of liquid hydrocarbon. Petroleum Science and Technology Vol. 36, Issue 13, 2018.
- Prajapati, A.K.; Singh, S.K.; Gupta, S.P.; Mishra, A. (2018): Desulphurization of Crude Oil by Ultrasound Integrated Oxidative Technology. IJSRD – International Journal for Scientific Research & Development Vol. 6, Issue 02, 2018.
- Shayegan, Z.; Razzaghi, M.; Niaei, A.; Salari, D.; Tabar, M.T.S.; Akbari, A.N. (2013): Sulfur removal of gas oil using ultrasound-assisted catalytic oxidative process and study of its optimum conditions. Korean J. Chem. Eng., 30(9), 2013. 1751-1759.
- Štimac, A.; Ivančević, B.; Jambrošić, K. (2001): Characterization of Ultrasonic Homogenizers for Shipbuilding Industry.
A Ultronically támogatott oxidatív kéntelenítési (UAOD) kutatások eredményei
Prajapati és szerzőtársai (2018): Nyersolaj kéntelenítése ultrahangos integrált oxidációs technológiával. Az IJSRD – Nemzetközi folyóirat a tudományos kutatásért & Fejlesztés Vol. 6, Issue 02, 2018.
Prajapati et al. (2018) írja le az előnyeit Hielscher ultrahangos reaktor az ultrahang-támogatott oxidatív desulfurization (UAOD). Az UAOD a hagyományos hidrotelep életképes alternatív technológiájává vált, amelyet a nagynyomású, magas hőmérsékletű hidrodeelenítő berendezések, kazánok, hidrogénüzemek és kénvisszanyerő egységek. Ultrahang-támogatott oxidatív desulfurization lehetővé teszi a folyamat végrehajtása mély eltávolítása kén sokkal enyhébb körülmények között, gyorsabb, biztonságosabb és sokkal gazdaságosabb.
Ultrahang-asszisztált oxidatív kéntelenítés (UAOD) eljárást alkalmaztak a dízelolaj és a kőolajtermék-minta kénvegyületek (benzothiophene, dibenzothiophene és dimetil-dibenzothiophene). Az oxidáló mennyiség és az oldószer mennyiségének hatása az extrakciós fokozatba, az ultrahang kezelés ideje és hőmérséklete (UIP1000hdT, 20 kHz, 750 W, 40%-on működik a vizsgálat során megvizsgálták. Az UAOD-ok optimális feltételeinek felhasználásával a kéntelenít akár 99%-ig elérte a modell vegyületeket a kőolajtermékek nyersanyagában egy moláris arányban a H2O2: ecetsav: 64:300:1 kén, az ultrahang kezelés 9perc után 90 º C-on, amelyet metil-alkohollal extrahálással (optimalizált oldószer és olaj arány 0,36) követ. Ugyanazt a reagenst használva, és 9 perc ultrahang esetében a kén eltávolítása a gázolaj minták 75%-ánál magasabb volt.
Fontosságát, nagy ultrahangos Amplitúdóhelyek
A nyersolaj kereskedelmi méretű oxidatív kéntelenítési célú ultrahangos intenzívebbé válása megköveteli, hogy egy ipari méretű átfolyású ultrahangos processzor magas vibrációs amplitúdót tartson fenn 80 – 100 mikrons. az amplitúdóanyagok közvetlenül kapcsolódnak az ultrahangos kavitációk által generált nyíró erőkhöz, és kellően magas szinten kell tartani ahhoz, hogy a keverés hatékony legyen.
A kísérleteket Pradapati és szerzőtársai által végzett kísérletek azt mutatják, hogy az ultrahang fokozza a kéntelenítést. A kéntelenítés hatékonysága körülbelül 93,2% volt nagy teljesítményű ultrahang alkalmazása esetén.
Shayegan et al. (2013): Gázolaj kéntelenítője ultrahang-asszisztált katalitikus oxidációs folyamattal és az optimális körülmények tanulmányozására. Koreai lapja kémiai mérnöki 30 (9), szeptember 2013. 1751-1759.
Ultrahang-támogatott oxidatív kéntelenítő folyamat (UAOD) alkalmazták, hogy csökkentsék a kén-vegyületek a gázolaj, amely különböző típusú kéntartalom. A környezetvédelmi szabályozás nagyon mély kéntelenítést igényel, hogy megszüntesse a kénvegyületeket. Az UAOD ígéretes technológia, alacsonyabb üzemeltetési költséggel és magasabb biztonsági és környezetvédelmi védelemmel. Első alkalommal a tipikus fázisáttelepítő szer (tetraoktil-ammónium-bromid) váltotta fel az izobutanol, mert a izobutanolt sokkal gazdaságosabb, mint a Toab, amely nincs szennyeződés. A reakciót optimális ponton, különböző hőmérsékleteken végezték el, egy-, két-és háromlépcsős eljárásnál, amely a H fokozatos növekedésének hatását vizsgálja2O2 és TOAB használják helyett izobutanol. Az összes kénkoncentrációt az olajfázisban az ASTM-D3120 módszer elemezte. A legnagyobb eltávolítását körülbelül 90%-a gázolaj tartalmazó 9 500 mg/kg kén-ben sikerült elérni három lépésben 17 perc alatt a folyamat 62 ± 2 °C, amikor 180,3 mmol H2O2 metil-alkohollal végzett felhasználásra és extrahálással végezték.
Akbari et al. (2014): A Diesel modellnél alkalmazott oxidációs deulfrizálás folyamatváltozóinak és intenzifikálási hatásainak vizsgálata3/Al2O3 Katalizátor. Ultrasonics Sonochemistry 21 (2), március 2014. 692 – 705.
Egy új heterogén sonocatalytic rendszer, amely egy MoO3/Al2O3 katalizátora és H2O2 az ultrahang-hatás vizsgálták, hogy javítsa és felgyorsítja az oxidációját modell kénvegyületek a gázolaj, ami jelentős javulását a folyamat hatékonyságát. Az ultrahang hatása a tulajdonságok, aktivitás és stabilitása a katalizátor vizsgálták részletesen a GC-FID, PSD, SEM és a BET technikákat. 98 a DBT dízel modellből származó, 1000 μg/g kéntartalmú, új Ultrahang által támogatott, H-nál történő kéntelenítést kapott.2O2/kén moláris aránya 3, hőmérséklete 318 K és a katalizátor adag 30 g/L után 30 perc reakció, ellentétben a 55%-os átváltási során kapott néma folyamat. Ezt a fejlődést jelentősen befolyásolta a műveleti paraméterek és a katalizáló hatású tulajdonságok. A fő folyamatváltozók hatásait az ultrahangos folyamatokkal összehasonlítva a válaszfelület-módszertan alkalmazásával vizsgálták. Ultrahang jó diszperziós katalizátor és oxidáló a törés a hidrogén-kötés és deagglomeráció őket az olaj fázisban. A szennyeződések lerakódása a katalizátorfelületen egy gyors deaktivációt eredményezett a csendes kísérletekben, ami a DBT oxidációját mindössze 5%-ban érte el, 6 ciklus csendes reakcióból az újrahasznosított katalizátorral. Felett 95% a DBT oxidált után 6 ultrahang-támogatott ciklusok mutatja nagy javulás a stabilitás tisztítási a felszín alatt ultrahangos. Egy jelentős részecskeméret-csökkentést is megfigyeltek 3H szonikáció után, ami nagyobb diszperziót nyújthat a modellüzemanyagban a katalizátornak.
Afzalinia és szerzőtársai (2016): Ultrahang-támogatott oxidatív kéntelenítéses folyamat folyékony tüzelőanyagok fosztotunstic sav kiöntött egy interáthatoló amin-funkcionalizált Zn (II)-alapú MOF katalizátorként. Ultrasonics Sonochemistry 2016
Ebben a munkában, ultrahang-támogatott oxidációs kéntelenítés (UAOD) folyékony tüzelőanyagok végzett egy új heterogén erősen diszpergált Keggin-típusú foszfotuninsav sav (H3Pw12O40, PTA) katalizátor, amely egy amino-funkcionalizált MOF-ba van ágyazva (TMU-17-NH2). Az előkészített kompozit magas katalitikus aktivitást és újrafelhasználhatóságot mutat a modell fűtőanyagában az oxidatív kéntelenítést követően. Ultrahang-asszisztált oxidatív kéntelenítés (UAOD) egy új módja a végzett oxidációs reakció a kén-tartalmazó vegyületek gyorsan, gazdaságilag, környezetbarát és biztonságos, enyhe körülmények között. Ultrahang hullámok lehet alkalmazni, mint egy hatékony eszköz csökkenti a reakcióidőt, és javítja az oxidatív kéntelenítést rendszer teljesítményét. PTA @ TMU-17-NH2 teljes mértékben el lehet végezni az olajminta kéntelenítést 20 mg katalizátor, O/S moláris aránya 1:1 a mecn jelenlétében extrakciós oldószerként. A kapott eredmények azt mutatták, hogy a DBT DBTO2-re történő átváltásával a környezeti hőmérséklet 15 perc után érte el a 98%-ot. Ebben a munkában, készítettünk TMU-17-NH2 és PTA/TMU-17-NH2 kompozit ultrahang sugárzás első alkalommal alkalmazott és az UAOD folyamat. Előkészített katalizátor kiállítás kiváló újrafelhasználhatóság nélkül PTA kioldást és a tevékenység elvesztése.