Alternativa ultrasonica all'idrodesolforazione

Le raffinerie di petrolio devono far fronte a una crescente fornitura di greggio solforoso, il cosiddetto sour crude, mentre allo stesso tempo le normative ambientali fanno pressione per ridurre il contenuto di zolfo della benzina. Contemporaneamente, i costi dell'idrodesolforazione convenzionale (HDS) aumentano a causa dell'idrogeno necessario. Il trattamento con cavitazione a ultrasuoni è un metodo alternativo efficace per rimuovere lo zolfo dal petrolio greggio.

Soddisfare gli standard di zolfo nell'olio con la sonicazione

I combustibili fossili contengono composti di zolfo. Questi derivano dalla degradazione della materia biologica contenente zolfo durante la formazione naturale dei combustibili fossili.

Idrodesolforazione per il combustibile dieselI veicoli, come le automobili, gli aerei e le navi o le centrali elettriche, causano emissioni di anidride solforosa (SO2) come risultato della combustione di combustibili petroliferi. Lo stesso zolfo – anche in concentrazioni molto basse – provoca danni ai catalizzatori di metalli nobili nel processo di reforming catalitico a valle delle raffinerie di petrolio. Le più recenti normative ambientali richiedono una desolforazione molto profonda per soddisfare le specifiche del diesel a bassissimo tenore di zolfo (ULSD).
 

Installazione a grappolo di potenti sonicatori per la desolforazione di petrolio greggio e olio bunker

Installazione con 192 kW di sonicatori ad alta potenza per la desolforazione di oli grezzi

 

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Sfondo – Idrodesolforazione (HDS)

Idrodesolforazione (HDS) è il processo catalitico standard per la rimozione dello zolfo dai prodotti petroliferi. In questo processo, le frazioni solforose del petrolio greggio vengono mescolate con idrogeno e un catalizzatore per reagire a idrogeno solforato. In genere, il catalizzatore è costituito da una base di allumina impregnata di cobalto e molibdeno. Man mano che le forniture di petrolio diventano più acide, sono necessarie pressioni più elevate e catalizzatori alternativi per la desolforazione. I composti aromatici dello zolfo recalcitranti (ad esempio il 4,6-dimetildibenzotiofene) non possono essere rimossi con l'idrodesolforazione, a causa della loro bassa reattività.

desolforazione assistita da ultrasuoni

Un'alternativa all'idrodesolforazione è la desolforazione assistita da ultrasuoni. L'esposizione dei liquidi a onde ultrasoniche di elevata intensità provoca la cavitazione acustica. Si tratta della formazione e del successivo collasso violento di piccole bolle di vuoto (cavitazione). Localmente, il collasso violento di ciascuna bolla genera condizioni estreme:

  • Temperatura: fino a 5000 Kelvin
  • Pressione: fino a 2000 atmosfere
  • Getti di liquidi: fino a 1000 km/h.

Tali condizioni promuovono una migliore chimica di superficie dei catalizzatori grazie a una maggiore micro-miscelazione. In particolare, le alte temperature locali modificano la cinetica di reazione chimica del processo di desolforazione. Questo effetto consente di creare alternative – meno costoso – catalizzatori o chimica di desolforazione alternativa da utilizzare. Deshpande et al. (2004) hanno studiato un sistema ossidativo composto da carbonato di sodio e perossido di idrogeno in un sistema bifasico di gasolio e acetonitrile. Al sistema bifasico è stata applicata l'ultrasuonizzazione. Lo studio ha ottenuto una riduzione del contenuto di DMDBT di oltre il 90% nei campioni di gasolio.

Sonicatore ad alte prestazioni per la desolforazione del greggio

Hielscher è il fornitore leader di sonicatori ad alta capacità in tutto il mondo. Poiché Hielscher progetta e produce processori a ultrasuoni ad alte prestazioni con potenza fino a 16kW per singolo dispositivo, non ci sono limiti alle dimensioni dell'impianto o alla capacità di trattamento. Per il trattamento di flussi di volume maggiore vengono utilizzati cluster di più sistemi da 16kW. Il trattamento industriale dei combustibili non richiede molta energia ultrasonica. Il fabbisogno energetico effettivo può essere determinato utilizzando un sonicatore da banco come l'UIP1000hdT. Tutti i risultati di queste prove al banco possono essere scalati in modo completamente lineare, il che facilita l'implementazione del processo di desolforazione a ultrasuoni su scala di produzione industriale.

Se necessario, sono disponibili ultrasuonatori certificati ATEX (ad es. UIP1000-Exd) per la sonicazione in ambienti pericolosi.

Costi dell'ultrasonicazione

L'efficienza energetica complessiva è importante per l'ultrasuoni dei liquidi. L'efficienza descrive quanta potenza viene trasmessa dalla spina al liquido. I nostri dispositivi di sonicazione hanno un'efficienza complessiva di oltre l'80%.L'ultrasonicazione è una tecnologia di elaborazione efficace. I costi di lavorazione ad ultrasuoni derivano principalmente dall'investimento
per i dispositivi a ultrasuoni, i costi delle utenze e la manutenzione. L'eccezionale efficienza energetica (vedi tabella) dei dispositivi ad ultrasuoni Hielscher aiuta a ridurre i costi di utilità.

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Letteratura

Deshpande, A., Bassi, A., Prakash, A. (2004): Ossidazione di 4,6-dimetildibenzotiofene in un sistema Diesel-Acetonitrile bifasico, assistito da ultrasuoni e catalizzato a base di base.Dentro: Energia Combustibili, 19 (1), 28 -34, 2005.

Mei H., Mei B.W., Yen T.F. (2003): Un nuovo metodo per ottenere combustibile diesel a bassissimo tenore di zolfo mediante desolforazione ossidativa assistita da ultrasuoni; in: Carburante, volume 82, numero 4, marzo 2003, pp. 405-414(10), 2003.



Ultrasuoni ad alte prestazioni! La gamma di prodotti Hielscher copre l'intero spettro dagli ultrasuoni da laboratorio compatti alle unità da banco fino ai sistemi a ultrasuoni industriali completi.

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