Ultrasonik Alternatif untuk Hidrodesulfurisasi

Kilang minyak menghadapi peningkatan pasokan minyak mentah belerang, yang disebut minyak mentah asam, sementara pada saat yang sama peraturan lingkungan menekan kandungan belerang bensin yang lebih rendah. Secara bersamaan, biaya hidrodesulfurisasi konvensional (HDS) meningkat karena hidrogen yang dibutuhkan. Perawatan kavitasi ultrasonik adalah metode alternatif yang efektif untuk menghilangkan belerang dari minyak mentah.

Memenuhi Standar Belerang dalam Minyak dengan Sonikasi

Bahan bakar fosil mengandung senyawa belerang. Ini dihasilkan dari degradasi materi biologis yang mengandung belerang selama pembentukan bahan bakar fosil secara alami.

Kendaraan, seperti mobil, pesawat terbang dan kapal laut atau pembangkit listrik menyebabkan emisi sulfur dioksida (SO2) sebagai akibat dari pembakaran bahan bakar minyak bumi. Belerang yang sama – bahkan dalam konsentrasi yang sangat rendah – menyebabkan kerusakan pada katalis logam mulia pada reformasi katalitik hilir di kilang minyak bumi. Peraturan lingkungan terbaru memerlukan desulfurisasi yang sangat dalam untuk memenuhi spesifikasi diesel sulfur ultra-rendah (ULSD).
 

Pemasangan dengan 192 kW sonicator berdaya tinggi untuk desulfurisasi minyak mentah

Latar Belakang – Hidrodesulfurisasi (HDS)

Hidrodesulfurisasi (HDS) adalah proses katalitik standar untuk menghilangkan belerang dari produk minyak bumi. Dalam proses ini, fraksi belerang dari minyak mentah dicampur dengan hidrogen dan katalis untuk bereaksi terhadap hidrogen sulfida. Biasanya, katalis terdiri dari basa alumina yang diresapi dengan kobalt dan molibdenum. Karena pasokan minyak semakin asam, tekanan yang lebih tinggi dan katalis alternatif diperlukan untuk desulfurisasi. Senyawa belerang aromatik bandel (misalnya 4,6-dimethyldibenzothiophene) tidak dapat dihilangkan menggunakan hidrodesulfurisasi, karena reaktivitasnya yang rendah.

Ultrasonically membantu Desulfurisasi

Alternatif untuk hidrodesulfurisasi adalah desulfurisasi yang dibantu ultrasonik. Paparan cairan terhadap gelombang ultrasonik dengan intensitas tinggi menyebabkan kavitasi akustik. Ini adalah pembentukan dan keruntuhan gelembung vakum kecil (kavitasi) berikutnya. Secara lokal, kondisi ekstrem muncul dari keruntuhan kekerasan setiap gelembung:

• Suhu: hingga 5000 Kelvin
• Tekanan: hingga 2000 atmosfer
• Cairan jet: sampai dengan 1000km/hr.

Kondisi seperti itu mempromosikan kimia permukaan katalis yang lebih baik dengan peningkatan pencampuran mikro. Secara khusus, suhu lokal yang tinggi mengubah kinetika reaksi kimia dari proses desulfurisasi. Efek ini memungkinkan alternatif – penggunaan alternatif – katalis atau kimia desulfurisasi alternatif yang akan digunakan. Deshpande et al. (2004) menyelidiki sistem oksidatif yang terdiri dari natrium karbonat dan hidrogen peroksida dalam sistem bifasik diesel dan asetonitril. Ultrasonikasi diterapkan pada sistem bifasik. Studi ini mencapai pengurangan kandungan DMDBT lebih dari 90% pada sampel diesel.

Sonicator Kinerja Tinggi untuk Desulfurisasi Minyak Mentah

Hielscher adalah pemasok terkemuka sonicator berkapasitas tinggi, di seluruh dunia. Karena Hielscher merancang dan memproduksi prosesor ultrasonik berkinerja tinggi dengan daya hingga 16kW per perangkat tunggal, tidak ada batasan dalam ukuran pabrik atau kapasitas pemrosesan. Kelompok beberapa sistem 16kW sedang digunakan untuk pemrosesan aliran volume yang lebih besar. Pemrosesan bahan bakar industri tidak membutuhkan banyak energi ultrasonik. Kebutuhan energi aktual dapat ditentukan dengan menggunakan sonicator bench-top seperti UIP1000hdT. Semua hasil dari uji coba bench-top tersebut dapat ditingkatkan sepenuhnya linier, yang memfasilitasi untuk menerapkan proses desulfurisasi ultrasonik pada skala produksi industri.

Jika diperlukan, ultrasonicator bersertifikat ATEX (misalnya UIP1000-Exd) tersedia untuk sonikasi di lingkungan berbahaya.

Biaya Ultrasonikasi

Ultrasonikasi adalah teknologi pengolahan yang efektif. Biaya pemrosesan ultrasonik terutama berasal dari investasi
untuk perangkat ultrasonik, biaya utilitas dan pemeliharaan. Efisiensi energi yang luar biasa (lihat Bagan) Perangkat Hielscher ultrasonik membantu untuk mengurangi biaya utilitas.

Literatur

Bassi Deshpande, A., A., Wong, A. (2004): Oksidasi 4,6-Dimethyldibenzothiophene yang dibantu ultrasound dan dikatalisis basa dalam sistem diesel-asetonitril bifasik; in: Energy Fuels, 19 (1), 28 -34, 2005.

Mei H., Mei BW, T.F. Yen (2003): A new method for obtaining ultra-low sulfur diesel fuel via ultrasound assisted oxidative desulfurization; in: Fuel, Volume 82, Number 4, March 2003, pp. 405-414(10), 2003.