Հիդրոծծմբազերծման ուլտրաձայնային այլընտրանքը

Նավթավերամշակման գործարանները բախվում են ծծմբային հում նավթի՝ այսպես կոչված բարձր ծծմբայնությամբ հում նավթի մատակարարումների աճին, մինչդեռ բնապահպանական կանոնակարգերը միաժամանակ պահանջում են նվազեցնել բենզինում ծծմբի պարունակությունը։ Միևնույն ժամանակ ավանդական հիդրոծծմբազերծման (HDS) ծախսերն աճում են անհրաժեշտ ջրածնի պատճառով։ Ուլտրաձայնային կավիտացիոն մշակումը հում նավթից ծծմբի հեռացման արդյունավետ այլընտրանքային մեթոդ է։

Ուլտրաձայնային մշակմամբ ապահովեք նավթում ծծմբի պարունակության համապատասխանությունը ստանդարտներին

Հանածո վառելիքները պարունակում են ծծմբային միացություններ։ Դրանք առաջանում են հանածո վառելիքների բնական ձևավորման ընթացքում ծծումբ պարունակող կենսաբանական նյութի քայքայման հետևանքով։

Տրանսպորտային միջոցները, օրինակ՝ ավտոմեքենաները, օդանավերն ու ծովային նավերը, ինչպես նաև էլեկտրակայանները նավթային վառելիքի այրման հետևանքով առաջացնում են ծծմբի երկօքսիդի (SO2) արտանետումներ։ Նույն ծծումբը՝ նույնիսկ շատ ցածր կոնցենտրացիաներով, վնասում է նավթավերամշակման գործարաններում հետագա կատալիտիկ ռիֆորմինգի ժամանակ օգտագործվող ազնիվ մետաղներից կատալիզատորները։ Բնապահպանական նորագույն կանոնակարգերը պահանջում են շատ խոր ծծմբազերծում՝ ծծմբի գերցածր պարունակությամբ դիզելային վառելիքի (ULSD) տեխնիկական պահանջներին համապատասխանելու համար։
 

Հում նավթերի ծծմբազերծման համար նախատեսված կայանք՝ 192 kW ընդհանուր հզորությամբ հզոր ուլտրաձայնային սարքերով

Ընդհանուր տեղեկություններ – հիդրոծծմբազերծում (HDS)

Հիդրոծծմբազերծումը (HDS) նավթամթերքներից ծծմբի հեռացման ստանդարտ կատալիտիկ գործընթաց է։ Այս գործընթացում հում նավթի ծծմբային ֆրակցիաները խառնվում են ջրածնի և կատալիզատորի հետ՝ ռեակցիայի արդյունքում ծծմբաջրածին առաջացնելու համար։ Սովորաբար կատալիզատորը բաղկացած է կոբալտով և մոլիբդենով տոգորված ալյումինի օքսիդի հիմքից։ Մատակարարվող նավթի ծծմբայնության աճի հետ ծծմբազերծման համար անհրաժեշտ են ավելի բարձր ճնշումներ և այլընտրանքային կատալիզատորներ։ Դժվար փոխազդող արոմատիկ ծծմբային միացությունները (օրինակ՝ 4,6-dimethyldibenzothiophene) հնարավոր չէ հեռացնել հիդրոծծմբազերծմամբ՝ դրանց ցածր ռեակցիոնունակության պատճառով։

Ուլտրաձայնի օժանդակությամբ ծծմբազերծում

Հիդրոծծմբազերծման այլընտրանքն ուլտրաձայնի օժանդակությամբ ծծմբազերծումն է։ Հեղուկների վրա բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային ալիքների ազդեցությունն առաջացնում է ակուստիկ կավիտացիա։ Սա փոքր վակուումային (կավիտացիոն) պղպջակների առաջացումն ու դրանց հետագա ուժգին փլուզումն է։ Յուրաքանչյուր պղպջակի ուժգին փլուզման հետևանքով տեղային մակարդակում առաջանում են ծայրահեղ պայմաններ՝

• Ջերմաստիճան՝ մինչև 5000 կելվին
• Ճնշում՝ մինչև 2000 մթնոլորտ
• Հեղուկի շիթեր՝ մինչև 1000km/hr.

Նման պայմանները միկրոխառնման ուժեղացման շնորհիվ բարելավում են կատալիզատորների մակերևույթում ընթացող քիմիական գործընթացները։ Մասնավորապես, տեղային բարձր ջերմաստիճանները փոխում են ծծմբազերծման գործընթացի քիմիական ռեակցիաների կինետիկան։ Այս ազդեցությունը թույլ է տալիս օգտագործել այլընտրանքային՝ ավելի էժան կատալիզատորներ կամ ծծմբազերծման այլընտրանքային քիմիական ուղիներ։ Deshpande-ն և համահեղինակները (2004) ուսումնասիրում են նատրիումի կարբոնատից և ջրածնի պերօքսիդից կազմված օքսիդացնող համակարգը՝ դիզելային վառելիքի և ացետոնիտրիլի երկֆազ համակարգում։ Երկֆազ համակարգը ենթարկվել է ուլտրաձայնային մշակման։ Ուսումնասիրության արդյունքում դիզելային վառելիքի նմուշներում DMDBT-ի պարունակությունը նվազել է ավելի քան 90%-ով։

Բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային սարք՝ հում նավթի ծծմբազերծման համար

Hielscher-ը բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային սարքերի առաջատար մատակարարն է ամբողջ աշխարհում։ Քանի որ Hielscher-ը նախագծում և արտադրում է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային մշակման սարքեր՝ յուրաքանչյուր առանձին սարքի համար մինչև 16kW հզորությամբ, կայանքի չափերը կամ մշակման արտադրողականությունը սահմանափակված չեն։ Մի քանի 16kW համակարգերից կազմված խմբերն օգտագործվում են ավելի մեծ ծավալային հոսքերի մշակման համար։ Վառելիքի արդյունաբերական մշակումը մեծ քանակությամբ ուլտրաձայնային էներգիա չի պահանջում։ Էներգիայի իրական պահանջը կարելի է որոշել սեղանադիր ուլտրաձայնային սարքի, օրինակ՝ UIP1000hdT-ի միջոցով։ Նման սեղանադիր փորձարկումների բոլոր արդյունքները հնարավոր է մեծացնել ամբողջությամբ գծային մասշտաբավորմամբ, ինչը հեշտացնում է ուլտրաձայնային ծծմբազերծման գործընթացի ներդրումն արդյունաբերական արտադրության մասշտաբով։

Անհրաժեշտության դեպքում հասանելի են ATEX հավաստագրմամբ ուլտրաձայնային սարքեր (օրինակ՝ UIP1000-Exd)՝ վտանգավոր միջավայրերում ուլտրաձայնային մշակման համար։

Ուլտրաձայնային մշակման ծախսերը

Ուլտրաձայնային մշակումը մշակման արդյունավետ տեխնոլոգիա է։ Ուլտրաձայնային մշակման ծախսերը հիմնականում պայմանավորված են ուլտրաձայնային սարքերում կատարվող ներդրումներով, էներգամատակարարման և այլ կոմունալ ծառայությունների, ինչպես նաև տեխնիկական սպասարկման ծախսերով։ Էներգաարդյունավետության բացառիկ մակարդակը (տե՛ս գծապատկերը) Hielscher-ի ուլտրաձայնային սարքերում օգնում է նվազեցնել էներգամատակարարման և այլ կոմունալ ծառայությունների ծախսերը։

Գրականություն

Deshpande, A., Bassi, A., Prakash, A. (2004): Դիզելային վառելիք–ացետոնիտրիլ երկֆազ համակարգում 4,6-Di­methyl­di­ben­zothio­phene միացության՝ ուլտրաձայնի օժանդակությամբ, հիմքով կատալիզվող օքսիդացումը՝ Energy Fuels, 19 (1), 28 –34, 2005։

Mei H., Mei B.W., Yen T.F. (2003): Ծծմբի գերցածր պարունակությամբ դիզելային վառելիքի ստացման նոր մեթոդ՝ ուլտրաձայնի օժանդակությամբ օքսիդացմամբ ծծմբազերծման միջոցով՝ Fuel, հատոր 82, համար 4, March 2003, էջ 405–414(10), 2003։