Ուլտրաձայնային օգնությամբ օքսիդատիվ ծծմբաթափում (UAODS)

Հում նավթի, նավթի, դիզելային և այլ մազութ յուղերում ծծմբ պարունակող միացությունները ներառում են սուլֆիդներ, թիոլներ, թիոֆեններ, փոխարինված բենզո- և դիբենզոթիոֆեններ (BTs և DBTs), բենզոնաֆթոթիոֆեն (BNT) և շատ ավելի բարդ մոլեկուլներ, որոնցում խտացված են: ամենատարածված ձևերը. Hielscher ուլտրաձայնային ռեակտորներն օգնում են օքսիդատիվ խորը ծծմբաթափման գործընթացին, որն անհրաժեշտ է այսօրվա խիստ բնապահպանական կանոնակարգերի և ծայրահեղ ցածր ծծմբի դիզելային վառելիքի (ULSD, 10ppm ծծմբի) բնութագրերին համապատասխանելու համար:

Օքսիդատիվ ծծմբաթափում (ODS)

Օքսիդատիվ ծծմբաթափումը ջրածնի պերօքսիդով և դրան հաջորդող լուծիչով արդյունահանումը երկաստիճան խորը ծծմբաթափման տեխնոլոգիա է մազութում ծծմբային օրգանական միացությունների քանակը նվազեցնելու համար: Hielscher ուլտրաձայնային ռեակտորներն օգտագործվում են երկու փուլերում՝ բարելավելու փուլային փոխանցման ռեակցիայի կինետիկան և հեղուկ-հեղուկ փուլային համակարգերում տարրալուծման արագությունը:

Ուլտրաձայնային օգնությամբ օքսիդատիվ ծծմբաթափման գծապատկեր – 2 Փուլ

Ուլտրաձայնային օգնությամբ օքսիդատիվ ապածծմբացման առաջին փուլում ջրածնի պերօքսիդը օգտագործվում է որպես օքսիդանտ՝ վառելիքի յուղերում առկա ծծումբ պարունակող մոլեկուլները մեղմ պայմաններում իրենց համապատասխան սուլֆօքսիդներին կամ սուլֆոններին ընտրողաբար օքսիդացնելու համար՝ բևեռային լուծիչներում դրանց լուծելիությունը մեծացնելու համար: իրենց բևեռականության մեջ: Այս փուլում բևեռային ջրային և ոչ բևեռ օրգանական փուլի անլուծելիությունը էական խնդիր է օքսիդատիվ ծծմբազրկման գործընթացում, քանի որ երկու փուլերն էլ փոխազդում են միմյանց հետ միայն ինտերֆազում: Առանց ուլտրաձայնի, դա հանգեցնում է ռեակցիայի ցածր արագության և օրգանական ծծմբի դանդաղ փոխակերպման այս երկփուլ համակարգում:

Ուլտրաձայնային էմուլսացիա

Նավթի փուլը և ջրային փուլը խառնվում են և մղվում ստատիկ խառնիչի մեջ՝ արտադրելու մշտական ծավալային հարաբերակցության հիմնական էմուլսիա, որն այնուհետև սնվում է ուլտրաձայնային խառնիչ ռեակտորին: Այնտեղ ուլտրաձայնային կավիտացիան առաջացնում է բարձր հիդրավլիկ կտրվածք և ջրային փուլը բաժանում է ենթամիկրոնային և նանո չափերի կաթիլների: Քանի որ փուլի սահմանի հատուկ մակերեսը ազդեցիկ է ռեակցիայի քիմիական արագության վրա, այս կաթիլների տրամագծի զգալի նվազումը բարելավում է ռեակցիայի կինետիկան և նվազեցնում կամ վերացնում է փուլային փոխանցման նյութերի անհրաժեշտությունը: Օգտագործելով ուլտրաձայնային միջոցներ, պերօքսիդի ծավալային տոկոսը կարող է նվազել, քանի որ ավելի նուրբ էմուլսիաներին անհրաժեշտ է ավելի քիչ ծավալ՝ նավթի փուլի հետ նույն շփման մակերեսը ապահովելու համար:

Ուլտրաձայնային օգնությամբ օքսիդացում

Ուլտրաձայնային կավիտացիան առաջացնում է ինտենսիվ տեղային ջեռուցում (~5000K), բարձր ճնշում (~1000atm), ջեռուցման և հովացման հսկայական արագություններ (>10⁹ Կ/վրկ), և հեղուկ ռեակտիվ հոսքեր (~1000 կմ/ժ): Այս չափազանց ռեակտիվ միջավայրը նավթային փուլում թիոֆենները օքսիդացնում է ավելի արագ և ավելի ամբողջական՝ դառնալով ավելի մեծ բևեռային սուլֆօքսիդ և սուլֆոններ: Կատալիզատորը կարող է հետագայում աջակցել օքսիդացման գործընթացին, բայց դրանք էական չեն: Ամֆիֆիլային էմուլսիայի կատալիզատորները կամ փուլային փոխանցման կատալիզատորները (PTC), ինչպիսիք են չորրորդական ամոնիումի աղերը, ինչպես ջրային, այնպես էլ օրգանական հեղուկներում լուծվելու իրենց եզակի ունակությամբ, ցույց են տվել, որ միանում են օքսիդանտին և տեղափոխում այն միջերեսային փուլից ռեակցիայի փուլ, դրանով իսկ ռեակցիայի արագության բարձրացում. Fenton-ի ռեագենտը կարող է ավելացվել դիզելային վառելիքի օքսիդատիվ ապածծմբացման արդյունավետությունը բարձրացնելու համար և այն լավ սիներգետիկ էֆեկտ է ցույց տալիս սոնոօքսիդացման մշակման հետ:

Ընդլայնված զանգվածային փոխանցում ուժային ուլտրաձայնային միջոցով

Երբ ծծմբային օրգանական միացությունները արձագանքում են փուլային սահմանին, սուլֆօքսիդները և սուլֆոնները կուտակվում են ջրային կաթիլային մակերեսին և արգելափակում են ծծմբի այլ միացությունների փոխազդեցությունը ջրային փուլում: Կավիտացիոն ռեակտիվ հոսքերի և ակուստիկ հոսքի հետևանքով առաջացած հիդրավլիկ ճեղքումը հանգեցնում է անհանգիստ հոսքի և նյութի տեղափոխմանը կաթիլային մակերեսներից և դեպի կաթիլներ, ինչը հանգեցնում է կրկնակի միաձուլման և նոր կաթիլների հետագա ձևավորմանը: Քանի որ օքսիդացումը ժամանակի ընթացքում զարգանում է, sonication-ը առավելագույնի է հասցնում ռեակտիվների ազդեցությունը և փոխազդեցությունը:

Սուլֆոնների փուլային փոխանցում

Օքսիդացումից և ջրային փուլից (H2O2) անջատումից հետո սուլֆոնները կարող են արդյունահանվել բևեռային լուծիչի միջոցով, ինչպիսին է ացետոնիտրիլը երկրորդ փուլում: Սուլֆոնները երկու փուլերի միջև ընկած փուլային սահմաններում կփոխանցվեն լուծիչ փուլ՝ իրենց ավելի բարձր բևեռականության համար: Ինչպես առաջին փուլում, Hielscher ուլտրաձայնային ռեակտորները խթանում են հեղուկ-հեղուկի արդյունահանումը` նավթային փուլում լուծիչի փուլի նուրբ չափի տուրբուլենտ էմուլսիա պատրաստելով: Սա մեծացնում է փուլային շփման մակերեսը և հանգեցնում է արդյունահանման և լուծիչների օգտագործման նվազեցմանը:

Լաբորատոր փորձարկումից մինչև փորձնական մասշտաբ և արտադրություն

Hielscher Ultrasonics-ն առաջարկում է սարքավորումներ այս տեխնոլոգիան ցանկացած մասշտաբով փորձարկելու, ստուգելու և օգտագործելու համար: Հիմնականում դա արվում է միայն 4 քայլով։

1. Յուղը խառնում ենք H2O2-ի հետ և ծծմբային միացությունները օքսիդացնելու համար ձայնային լուծույթով
2. Ցենտրիֆուգ՝ ջրային փուլը առանձնացնելու համար
3. Նավթի փուլը խառնել լուծիչի հետ և սուլֆոնները արդյունահանել
4. Ցենտրիֆուգ՝ լուծիչի փուլը սուլֆոններով առանձնացնելու համար

Լաբորատոր մասշտաբով դուք կարող եք օգտագործել UP200Ht հայեցակարգը ցուցադրելու և հիմնական պարամետրերը կարգավորելու համար, ինչպիսիք են պերօքսիդի կոնցենտրացիան, պրոցեսի ջերմաստիճանը, ձայնային արտանետման ժամանակը և ինտենսիվությունը, ինչպես նաև կատալիզատորի կամ լուծիչի օգտագործումը:
Նստարանային մակարդակում հզոր ձայնային սարքը, ինչպիսին է UIP1000hdT կամ UIP2000hdT, թույլ է տալիս ինքնուրույն մոդելավորել երկու փուլերը 100-ից 1000 լ/ժ (25-ից 250 գալ/ժ) հոսքի արագությամբ, ինչպես նաև օպտիմիզացնել գործընթացի և ձայնագրման պարամետրերը: Hielscher ուլտրաձայնային սարքավորումը նախատեսված է փորձնական կամ արտադրական մասշտաբով գծային մասշտաբով մինչև ավելի մեծ մշակման ծավալներ: Ապացուցված է, որ Hielscher-ի կայանքները հուսալիորեն աշխատում են մեծ ծավալի գործընթացներում, ներառյալ վառելիքի վերամշակումը: Hielscher-ը արտադրում է կոնտեյներային համակարգեր՝ միավորելով մեր մի քանի բարձր հզորությամբ 10կՎտ կամ 16կՎտ հզորությամբ սարքերը կլաստերների մեջ՝ հեշտ ինտեգրման համար: Մատչելի են նաև այնպիսի նախագծեր, որոնք համապատասխանում են վտանգավոր շրջակա միջավայրի պահանջներին: Ստորև բերված աղյուսակում թվարկված են մշակման ծավալները և սարքավորումների առաջարկվող չափերը:

Ուլտրաձայնային խառնիչ համակարգ – 2 թել 6x10 կՎտ (2x120 մ³/ժամ)

Ուլտրաձայնային ախտորոշման օգտագործման առավելությունները

UAODS-ն առաջարկում է զգալի առավելություններ HDS-ի համեմատ: Թիոֆենները, փոխարինված բենզո- և դիբենզոթիոֆենները օքսիդացվում են ցածր ջերմաստիճանի և ճնշման պայմաններում: Հետևաբար, թանկարժեք ջրածինը չի պահանջվում, որպեսզի այս գործընթացը ավելի հարմար լինի փոքր և միջին չափի վերամշակման գործարանների կամ ջրածնային խողովակաշարի մոտ չգտնվող մեկուսացված նավթավերամշակման գործարանների համար: Բարձրացված ռեակցիայի արագությունը և մեղմ ռեակցիայի ջերմաստիճանն ու ճնշումը խուսափում են թանկարժեք անջուր կամ ապրոտիկ լուծիչների օգտագործումից:
Ուլտրաձայնային օգնությամբ օքսիդատիվ ծծմբաթափման (UAODS) միավորի ինտեգրումը սովորական հիդրոմշակման միավորի հետ կարող է բարելավել ցածր և/կամ ծայրահեղ ցածր ծծմբի դիզելային վառելիքի արտադրության արդյունավետությունը: Այս տեխնոլոգիան կարող է օգտագործվել սովորական հիդրոմշակումից առաջ կամ հետո՝ ծծմբի մակարդակը նվազեցնելու համար:
UAODS գործընթացը կարող է նվազեցնել գնահատված կապիտալ ծախսերը ավելի քան կիսով չափ՝ համեմատած նոր բարձր ճնշման հիդրոմշակման սարքի արժեքի հետ:

Հիդրոսուլֆուրացման (HDS) թերությունները

Թեև ծծմբաթափումը (HDS) թիոլների, սուլֆիդների և դիսուլֆիդների հեռացման բարձր արդյունավետ գործընթաց է, դժվար է հեռացնել հրակայուն ծծումբ պարունակող միացությունները, ինչպիսիք են դիբենզոթիոֆենը և նրա ածանցյալները (օրինակ՝ 4,6-դիմեթիդբենզոտիոֆեն 4,6-DMDBT): մինչև ծայրահեղ ցածր մակարդակ: Բարձր ջերմաստիճանը, բարձր ճնշումը և ջրածնի բարձր սպառումը բարձրացնում են HDS-ի կապիտալ և գործառնական ծախսերը ծայրահեղ խորը ծծմբազրկման համար: Բարձր կապիտալ և գործառնական ծախսերն անխուսափելի են: Ծծմբի մնացորդային մակարդակները կարող են թունավորել ազնիվ մետաղների կատալիզատորները, որոնք օգտագործվում են վերաձևավորման և վերափոխման գործընթացում կամ էլեկտրոդների կատալիզատորները, որոնք օգտագործվում են վառելիքի բջիջների կույտերում: