Ultrasonic Marine Desulphurization bahan bakar
- Bahan bakar Kelautan dipengaruhi oleh peraturan baru, yang memerlukan kandungan sulfur 0,5% m/m atau kurang.
- USG-dibantu desulfurisasi oksidatif (uaod) adalah metode yang mapan yang mempercepat reaksi oksidasi dan merupakan proses ekonomis dan aman.
- Proses UAOD dapat dijalankan pada suhu sekitar dan tekanan atmosfer dan memungkinkan penghapusan selektif senyawa sulfur dari bahan bakar hidrokarbon.
- Hielscher sistem ultrasonik kinerja tinggi mudah untuk menginstal dan aman untuk beroperasi on-board atau di pantai.
Sulfur rendah bahan bakar laut
Organisasi Maritim Internasional (IMO) telah menerapkan peraturan baru di mana kapal laut di seluruh dunia diperlukan untuk menggunakan bahan bakar laut dengan kandungan sulfur 0,5% m/m mulai dari 2020 Januari. Peraturan baru ini menuntut perubahan mendalam dalam pengolahan bahan bakar laut: untuk memenuhi norma baru untuk bahan bakar sulfur rendah, diperlukan proses desulphurisasi yang efisien.
Ultrasonically dibantu oksidatif desulfurization (uaod) dari bahan bakar hidrokarbon cair seperti bensin, naphtha, diesel, bahan bakar laut, dll adalah metode yang sangat efisien dan layak untuk menghilangkan belerang dari aliran volume besar bahan bakar berat.
Flowchart 2-tahap desulfurization oksidatif ultrasonik
Desulphurisasi oksidatif
Desulphurization oksidatif (ODS) adalah alternatif yang ramah lingkungan dan ekonomis untuk hydrodesulphurization (HDS) karena senyawa sulfur teroksidasi dapat secara signifikan lebih mudah dipisahkan dari minyak bahan bakar berat. Setelah langkah desuphurisasi oksidatif, senyawa belerang diekstrak dipisahkan oleh metode fisik misalnya menggunakan non-miscible pelarut kutub dan gravitasi berikutnya, adsorpsi atau pemisahan sentrifugal. Atau, dekomposisi termal dapat digunakan untuk menghilangkan sulfur teroksidasi.
Untuk reaksi desulphurisasi oksidatif, oksidan (misalnya, hidrogen H2O2, natrium klorit NaClO2, Nitrous Oksida N2O, natrium periodate NaIO4), katalis (misalnya, asam) serta reagen transfer fasa diperlukan. Reagen transfer fasa membantu mempromosikan reaksi heterogen antara fasa air dan minyak, yang merupakan langkah pembatasan tingkat reaksi ODS.
- Sangat efisien – hingga 98% desulfurisasi
- ekonomis: investasi rendah, biaya operasional yang rendah
- keracunan katalis tidak
- mudah, Linear scale-up
- aman untuk beroperasi
- Darat & lepas pantai (onboard) instalasi
- cepat RoI
Ultrasonically dibantu oksidatif Desulphurization
Sementara hidrodesulfurisasi (HDS) memerlukan biaya investasi yang lebih tinggi, suhu reaksi tinggi hingga 400 º C, dan tekanan tinggi hingga 100atm di reaktor, proses desulfurisasi oksidatif yang dibantu ultrasound (UAOD) jauh lebih nyaman, efisien dan lebih hijau. UAOD sangat meningkatkan reaktivitas dari pencabutan sulfur katalitik dan menawarkan pada saat yang sama biaya operasi yang lebih rendah, keamanan yang lebih tinggi dan perlindungan lingkungan. Sistem reaktor aliran ultrasonik industri meningkatkan tingkat desulfurisasi karena dispersi yang sangat efektif dan dengan demikian meningkatkan reaksi kinetika. Karena pengolahan ultrasonik menyediakan dispersi Nano-skala, perpindahan massa antara fase yang berbeda dalam reaksi heterogen secara drastis meningkat.
Ultrasonic (akustik) Kavitasi meningkatkan laju reaksi dan perpindahan massa oleh kondisi ekstrem, yang dicapai dalam titik panas kavitasi. Selama ledakan gelembung kavitasi, suhu yang sangat tinggi approx. 5.000 k, tingkat pendinginan sangat cepat, tekanan approx. 2, 000atm dan sesuai suhu ekstrim dan perbedaan tekanan yang dicapai secara lokal. Ledakan gelembung kavitasi juga menghasilkan jet cair hingga kecepatan 280 m/s, yang menciptakan gaya geser yang sangat tinggi. Pasukan mekanik yang luar biasa ini mempercepat waktu reaksi oksidasi dan meningkatkan efisiensi konversi sulfur dalam hitungan detik.
Lebih lengkap Sulphur removal
Sementara mercaptans, thioethers, sulfida dan disulfides dapat dihapus oleh hydrodesulphurization konvensional (HDS) proses, untuk penghapusan thiophenes, benzothiophens (BT), dibenzothiophenes (DBT) dan 4, 6-dimethyldibenzothiophenes (4, 6-DMDBT) a metode yang lebih canggih diperlukan. Ultrasonic desulfurization oksidatif sangat efektif ketika datang ke penghapusan bahkan hampir tidak dapat dilepas senyawa refraktori sulfur (misalnya, 4, 6-dimethyldibenzothiophene dan turunan alkyl-substitusi yang lainnya). Ebrahimi et al. (2018) melaporkan efisiensi desulfurisasi hingga 98,25% menggunakan sonoreaktor Hielscher yang dioptimalkan untuk pembuangan belerang. Selanjutnya, senyawa sulfur ultrasonically teroksidasi dapat dipisahkan melalui pencucian air dasar.
Efek dari proses UAOD multi-langkah pada parameter optimum
Ultrasonic Desulphurization uji kelayakan dengan UP400S
Shayegan et al. 2013 gabungan ultrasonication (UP400S) dengan hidrogen peroksida sebagai oksidan, FeSO sebagai katalis, asam asetat sebagai pH Adjuster dan metanol sebagai pelarut ekstraksi dalam rangka untuk mengurangi jumlah sulfur minyak gas.
Konstanta laju reaksi selama desulfurisasi oksidatif dapat sangat meningkat dengan menambahkan ion logam sebagai katalis dan menggunakan sonikasi. Energi ultrasound dapat mengurangi energi aktivasi reaksi. Pengobatan ultrasonication istirahat lapisan batas antara katalis padat dan reagen dan menyediakan campuran homogen katalis dan reagen – meningkatkan dengan demikian kinetika reaksi.
Proses ekstraksi belerang merupakan langkah penting selama desulfurisasi dengan tujuan untuk memulihkan volume total minyak gas desulphurized. Menggunakan ekstraksi cair-cair menggunakan metanol sebagai pelarut adalah proses ekstraksi sederhana, tetapi untuk memastikan efisiensi tinggi pencampuran efisien dari fase tidak bercampur adalah penting. Hanya ketika antarmuka maksimum dan kemudian transfer massa maksimum berlangsung antara fase, tingkat ekstraksi yang tinggi tercapai. Ultrasonication dan generasi akustik kavitasi menyediakan pencampuran intens fase reaktan dan menurunkan energi aktivasi reaksi.
Unit ultrasonik berkinerja tinggi untuk Desulfurisasi bahan bakar laut
Hielscher Ultrasonics adalah pemimpin pasar sistem ultrasonik daya tinggi untuk aplikasi yang menuntut seperti UAOD pada skala industri. Amplitudo tinggi hingga 200 μm, 24/7 operasi di bawah beban penuh dan tugas berat, ketahanan dan keramahan pengguna adalah fitur kunci dari ultrasonicators Hielscher. Sistem ultrasonik kelas daya yang berbeda dan berbagai aksesoris seperti sonotrodes dan geometri reaktor aliran memungkinkan untuk adaptasi yang paling cocok dari sistem ultrasonik untuk bahan bakar spesifik Anda, kapasitas pengolahan dan lingkungan.
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:
| Batch Volume | Flow Rate | Direkomendasikan perangkat |
|---|---|---|
| 10-2000mL | 20 hingga 400mL/min | UP400St |
| 0.1 hingga 20L | 0.2 sampai 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 sampai 100L | 2-10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 sampai 100L/menit | UIP16000 |
| n.a. | kristal yang lebbig | cluster UIP16000 |
Hubungi Kami! / Tanya Kami!
Prosesor ultrasonik berdaya tinggi dari laboratorium hingga pilot dan skala industri.
Literatur/referensi
- 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.
Hasil penelitian pada ultrasonically dibantu oksidatif Desulphurization (UAOD)
Prajapati et al. (2018): Desulphurization minyak mentah oleh ultrasound terpadu teknologi oksidatif. Universitas – Jurnal internasional untuk penelitian ilmiah & Pengembangan Vol. 6, Terbitan 02, 2018.
Prajapati et al. (2018) menjelaskan manfaat reaktor ultrasonik Hielscher untuk desulfurisasi oksidatif yang dibantu ultrasound (UAOD). UAOD telah menjadi alternatif teknologi untuk hydrotreat tradisional, yang terganggu oleh investasi yang signifikan dan biaya operasional karena tekanan tinggi, suhu tinggi hydrodesulphurization peralatan, boiler, hidrogen tanaman, dan unit pemulihan belerang. USG-dibantu desulfurisasi oksidatif izin melaksanakan proses untuk penghapusan mendalam belerang di bawah banyak kondisi lebih ringan, lebih cepat, lebih aman dan jauh lebih ekonomis.
USG-dibantu desulfurisasi oksidatif (uaod) proses ini diterapkan untuk minyak Diesel dan minyak bumi produk bahan baku mengandung senyawa belerang model (benzothiophene, dibenzothiophene dan dimethyldibenzothiophene). Pengaruh jumlah oksidan, volume pelarut untuk langkah ekstraksi, waktu dan suhu pengobatan ultrasound (UIP1000hdT, 20 kHz, 750 W, beroperasi pada 40%) diselidiki. Menggunakan kondisi yang dioptimalkan untuk UAOD, penghapusan belerang hingga 99% dicapai untuk senyawa model dalam bahan baku produk minyak bumi menggunakan proporsi molar untuk H2O2: asam asetat: sulfur 64:300:1, setelah 9menit pengobatan ultrasound pada 90 º C, diikuti dengan ekstraksi dengan metanol (dioptimalkan rasio pelarut dan minyak 0,36). Menggunakan jumlah reagen yang sama dan 9 menit USG penghapusan belerang lebih tinggi dari 75% untuk sampel minyak Diesel.
Pentingnya amplitudo ultrasonik yang tinggi
Intensifikasi ultrasonik skala komersial desulfurisasi oksidatif dari minyak mentah membutuhkan penggunaan industri-ukuran aliran-melalui prosesor ultrasonik mampu mempertahankan amplitudo getaran tinggi dari sekitar 80 – 100 mikronamplitudo langsung berhubungan dengan intensitas gaya geser yang dihasilkan kavitasi ultrasonik dan harus dipertahankan pada tingkat yang cukup tinggi untuk pencampuran agar efisien.
Percobaan yang dilakukan oleh Prajapati et al. menunjukkan bahwa ultrasonication meningkatkan reaksi desulfurisasi. Efisiensi desulfurization sekitar 93,2% Ketika ultrasound berkinerja tinggi diterapkan.
Shayegan et al. (2013): Penghapusan belerang minyak gas menggunakan ultrasound dibantu proses oksidatif katalitik dan studi kondisi optimum. Korea jurnal teknik kimia 30 (9), September 2013. 1751-1759.
USG-dibantu proses desulfurisasi oksidatif (UAOD) diterapkan untuk mengurangi senyawa belerang minyak gas yang mengandung berbagai jenis kandungan belerang. Peraturan lingkungan membutuhkan desulfurisasi sangat mendalam untuk menghilangkan senyawa belerang. UAOD adalah teknologi yang menjanjikan dengan biaya operasi yang lebih rendah dan keamanan yang lebih tinggi dan perlindungan lingkungan. Untuk pertama kalinya agen transfer fasa tipikal (tetraoctyl-amonium-bromide) digantikan dengan isobutanol karena menggunakan isobutanol jauh lebih ekonomis daripada TOAB, memaksakan tidak ada kontaminasi. Reaksi dilakukan pada titik yang optimal dengan berbagai suhu, dalam satu, dua dan tiga langkah-prosedur, menyelidiki efek peningkatan bertahap dari H2O2 dan TOAB digunakan sebagai pengganti isobutanol. Konsentrasi total sulfur dalam fase minyak dianalisis dengan metode ASTM-D3120. Penghapusan tertinggi sekitar 90% untuk minyak gas yang mengandung 9.500 mg/kg belerang dicapai dalam tiga langkah selama 17 menit proses di 62 ± 2 ° c ketika 180,3 mmol H2O2 digunakan dan ekstraksi dilakukan oleh metanol.
Akbari et al. (2014): Investigasi variabel proses dan efek intensifikasi USG diterapkan dalam desulfurisasi oksidatif model diesel atas MoO3/Al2O3 Katalis. Ultrasonics Sonochemistry 21 (2), 2014 Maret. 692 – 705.
Sebuah sistem sonocatalytic heterogen baru yang terdiri dari MoO3/Al2O3 katalis dan H2O2 dikombinasikan dengan ultrasonication dipelajari untuk meningkatkan dan mempercepat oksidasi senyawa sulfur model diesel, sehingga peningkatan yang signifikan dalam efisiensi proses. Pengaruh USG pada sifat, aktivitas dan stabilitas katalis dipelajari secara rinci dengan cara GC-FID, PSD, SEM dan BET teknik. Di atas 98% konversi DBT di model diesel yang mengandung 1000 μg/g belerang diperoleh dengan baru dibantu USG desulfurisasi pada H2O2/rasio molar belerang 3, suhu 318 K dan dosis katalis 30 g/L setelah 30 menit reaksi, bertentangan dengan 55% konversi yang diperoleh selama proses diam. Perbaikan ini sangat dipengaruhi oleh parameter operasi dan sifat katalis. Efek dari proses utama variabel yang diselidiki menggunakan respon permukaan metodologi dalam proses diam dibandingkan dengan ultrasonication. Ultrasound memberikan dispersi katalis dan oksidan yang baik oleh kerusakan ikatan hidrogen dan deagglomeration mereka dalam fasa minyak. Deposisi kotoran pada permukaan katalis menyebabkan penonaktifan cepat dalam percobaan diam yang dihasilkan hanya 5% dari oksidasi DBT setelah 6 siklus reaksi diam oleh katalis daur ulang. Di atas 95% dari DBT teroksidasi setelah 6 siklus USG-dibantu menunjukkan peningkatan besar dalam stabilitas dengan membersihkan permukaan selama ultrasonication. Pengurangan ukuran partikel yang cukup besar juga diamati setelah sonikasi 3h yang dapat memberikan lebih banyak dispersi katalis dalam model bahan bakar.
Afzalinia et al. (2016): Proses desulfurisasi oksidatif yang dibantu ultrasound dari bahan bakar cair oleh phosphotungstic acid yang dienkapasi dalam Departemen yang berbasis di Zn (II) dengan amina yang berfungsi sebagai katalis. Ultrasonics Sonochemistry 2016
Dalam pekerjaan ini, USG dibantu desulfurisasi oksidatif (uaod) dari bahan bakar cair dilakukan dengan sebuah novel heterogen sangat tersebar keggin-jenis phosphotungstic Acid (H3Pw12O40, PTA) katalis yang dienkapalkan ke dalam fungsi MOF (TMU-17-NH2). Komposit disiapkan pameran aktivitas katalitik tinggi dan kegunaan kembali dalam desulfurisasi oksidatif model bahan bakar. USG-dibantu desulfurisasi oksidatif (uaod) adalah cara baru untuk melakukan reaksi oksidasi dari senyawa sulfur-mengandung cepat, ekonomis, ramah lingkungan dan aman, dalam kondisi ringan. Gelombang ultrasound dapat diterapkan sebagai alat yang efisien untuk mengurangi waktu reaksi dan meningkatkan kinerja sistem desulfurisasi oksidatif. PTA @ tmu-17-NH2 bisa sepenuhnya dilakukan desulfurisasi dari model minyak oleh 20 mg katalis, O/S molar rasio 1:1 di hadapan mecn sebagai pelarut ekstraksi. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa konversi DBT ke DBTO2 mencapai 98% setelah 15 menit pada suhu sekitar. Dalam karya ini, kami menyiapkan TMU-17-NH2 dan PTA/TMU-17-NH2 komposit dengan ultrasound iradiasi untuk pertama kalinya dan dipekerjakan dalam proses UAOD. Disiapkan katalis menunjukkan usabilitas yang sangat baik tanpa PTA pencucian dan hilangnya aktivitas.