Alternatif Ultrasonik untuk Hidrodesulfurisasi

Kilang minyak menghadapi peningkatan pasokan minyak mentah yang mengandung sulfur, yang disebut minyak mentah masam, sementara pada saat yang sama peraturan lingkungan menuntut kandungan sulfur yang lebih rendah dalam bensin. Bersamaan dengan itu, biaya hidrodesulfurisasi (HDS) konvensional meningkat karena kebutuhan hidrogen. Perlakuan kavitasi ultrasonik merupakan metode alternatif yang efektif untuk menghilangkan sulfur dari minyak mentah.

Penuhi Standar Sulfur dalam Minyak dengan Sonikasi

Bahan bakar fosil mengandung senyawa sulfur. Senyawa ini berasal dari degradasi materi biologis yang mengandung sulfur selama pembentukan alami bahan bakar fosil.

Kendaraan, seperti mobil, pesawat terbang dan kapal laut, atau pembangkit listrik menghasilkan emisi sulfur dioksida (SO2) akibat pembakaran bahan bakar minyak bumi. Sulfur yang sama – bahkan pada konsentrasi yang sangat rendah – merusak katalis logam mulia pada proses reformasi katalitik di tahap hilir kilang minyak bumi. Peraturan lingkungan terbaru mensyaratkan desulfurisasi yang sangat menyeluruh untuk memenuhi spesifikasi diesel berkadar sulfur sangat rendah (ULSD).
 

Instalasi sonikator berdaya tinggi dengan daya 192 kW untuk desulfurisasi minyak mentah

Latar Belakang – Hidrodesulfurisasi (HDS)

Hidrodesulfurisasi (HDS) merupakan proses katalitik standar untuk menghilangkan sulfur dari produk minyak bumi. Dalam proses ini, fraksi minyak mentah yang mengandung sulfur dicampur dengan hidrogen dan katalis agar bereaksi membentuk hidrogen sulfida. Biasanya, katalis terdiri atas penyangga alumina yang diimpregnasi dengan kobalt dan molibdenum. Seiring meningkatnya kandungan sulfur dalam pasokan minyak, tekanan yang lebih tinggi dan katalis alternatif diperlukan untuk desulfurisasi. Senyawa sulfur aromatik yang sulit bereaksi (misalnya 4,6-dimetildibenzotiofena) tidak dapat dihilangkan menggunakan hidrodesulfurisasi karena reaktivitasnya yang rendah.

Desulfurisasi Berbantuan Ultrasonik

Alternatif untuk hidrodesulfurisasi adalah desulfurisasi berbantuan ultrasonik. Paparan gelombang ultrasonik berintensitas tinggi pada cairan menyebabkan kavitasi akustik. Proses ini melibatkan pembentukan gelembung vakum (kavitasi) kecil yang kemudian runtuh secara dahsyat. Secara lokal, kondisi ekstrem timbul akibat keruntuhan dahsyat setiap gelembung:

• Suhu: hingga 5000 Kelvin
• Tekanan: hingga 2000 Atmosfer
• Semburan Cairan: hingga 1000km/hr.

Kondisi tersebut meningkatkan proses kimia pada permukaan katalis melalui pencampuran mikro yang lebih baik. Khususnya, suhu lokal yang tinggi mengubah kinetika reaksi kimia pada proses desulfurisasi. Efek ini memungkinkan penggunaan katalis alternatif – yang lebih murah – atau proses kimia desulfurisasi alternatif. Deshpande et al. (2004) meneliti sistem oksidatif yang terdiri atas natrium karbonat dan hidrogen peroksida dalam sistem dua fase diesel dan asetonitril. Sonikasi diterapkan pada sistem dua fase tersebut. Penelitian ini berhasil menurunkan kandungan DMDBT lebih dari 90% dalam sampel diesel.

Sonikator Berkinerja Tinggi untuk Desulfurisasi Minyak Mentah

Hielscher merupakan pemasok terkemuka sonikator berkapasitas tinggi di seluruh dunia. Karena Hielscher merancang dan memproduksi prosesor ultrasonik berkinerja tinggi dengan daya hingga 16kW per perangkat, tidak ada batasan ukuran instalasi atau kapasitas pemrosesan. Kelompok yang terdiri atas beberapa sistem 16kW digunakan untuk memproses aliran dengan volume yang lebih besar. Pemrosesan bahan bakar industri tidak memerlukan banyak energi ultrasonik. Kebutuhan energi aktual dapat ditentukan menggunakan sonikator meja seperti UIP1000hdT. Semua hasil dari uji skala meja tersebut dapat ditingkatkan skalanya secara sepenuhnya linear, sehingga memudahkan penerapan proses desulfurisasi ultrasonik pada skala produksi industri.

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

Biaya Sonikasi

Sonikasi merupakan teknologi pemrosesan yang efektif. Biaya pemrosesan ultrasonik terutama berasal dari investasi
untuk perangkat ultrasonik, biaya utilitas dan pemeliharaan. Efisiensi energi yang luar biasa (lihat grafik) pada perangkat ultrasonik Hielscher membantu mengurangi biaya utilitas.

Literatur

Deshpande, A., Bassi, A., Prakash, A. (2004): Oksidasi 4,6-Dimetildibenzotiofena Berbantuan Ultrasonik dengan Katalis Basa dalam Sistem Dua Fase Diesel–Asetonitril; dalam: Energy Fuels, 19 (1), 28–34, 2005.

Mei H., Mei B.W., Yen T.F. (2003): Metode baru untuk memperoleh bahan bakar diesel berkadar sulfur sangat rendah melalui desulfurisasi oksidatif berbantuan ultrasonik; dalam: Fuel, Volume 82, Nomor 4, Maret 2003, hlm. 405–414(10), 2003.