硫黄含有化合物 原油、石油、ディーゼルおよび他の燃料油に置換されたスルフィド、チオール、チオフェンを含みます ベンゾ - およびジベンゾチオフェン（BTSとDBTS）、benzonaphthothiophene（BNT）、および多くのより複雑な分子が、ここで縮合チオフェンは、最も一般的な形態です。ヒールシャー超音波原子炉アシスト 酸化深度脱硫 今日の厳しい環境規制および超低硫黄ディーゼル（ULSD、10ppm以下の硫黄）の仕様を満たすために必要なプロセス。

酸化的脱硫（ODS）

過酸化水素およびその後の溶媒抽出との酸化脱硫は、燃料油中に有機硫黄化合物の量を減少させる二段深度脱硫技術です。ヒールシャー超音波反応器は、液 - 液相系において相間移動反応速度および溶解速度を向上させるために、両方の段階で使用されています。

超音波で支援酸化脱硫のためのフローチャート – 2つのステージ

超音波アシスト酸化脱硫の最初の段階では、過酸化水素は増加と共に極性溶媒中でその溶解性を増大させるために穏やかな条件下で選択的にそれらの対応するスルホキシド又はスルホンに燃料油中に存在する硫黄含有分子を酸化する酸化剤として使用されますその極性インチ 両方の相のみ相間で互いに反応するように、この段階で、極性水性相と非極性有機相の不溶性は、酸化脱硫の過程において重要な問題です。超音波なしで、これは低い反応速度と、この二相系における有機硫黄の遅い変換をもたらします。

超音波乳化

油相と水相を混合し、次いで超音波混合反応器に供給される一定の体積比の基本的なエマルジョンを製造するためにスタティックミキサーにポンプ輸送されます。そこでは、超音波キャビテーションが高い油圧剪断力を生成し、サブミクロンおよびナノサイズの液滴に水相を破ります。相境界の比表面積は、反応の化学量のために有力であるように、液滴直径におけるこの有意な減少が反応速度を向上し、相間移動剤の必要性を低減または排除します。より微細なエマルジョンは、油相と同じ接触面を提供するために、より少ない量を必要とするため、超音波を用いて、過酸化物の体積率は、低下させることができます。

超音波アシスト酸化

超音波キャビテーションは（強烈な局部加熱（〜5000K）、高圧（〜1000atm）、巨大な加熱と冷却の速度を生成します>10歳⁹ K / sec）、および液体ジェット流（約1000km / h）を含む。この非常に反応性の高い環境は、油相中のチオフェンをより速くかつより完全に、より大きな極性スルホキシドおよびスルホンに酸化する。触媒は、酸化プロセスをさらに支持することができるが、必須ではない。水性および有機液体の両方に溶解するそれらの独特の能力を有する両親媒性エマルジョン触媒または相間移動触媒（PTC）、例えば四級アンモニウム塩は、酸化剤と組み入れられ、これを界面相から反応相に輸送することが示されている反応速度を高める。フェントン試薬は、ディーゼル燃料の酸化脱硫効率を高めるために添加することができ、それは、ソノ酸化処理との良好な相乗効果を示す。

強化された物質移動

有機硫黄化合物は、相境界で反応する場合、スルホキシド及びスルホンは、水性液滴表面に蓄積し、水相に相互作用する他の硫黄化合物をブロックします。乱流と物質輸送にキャビテーション噴流と音響ストリーミング結果によって生じる油圧剪断及び表面を滴し、新しい小滴の繰り返し凝集およびその後の形成につながります。酸化が時間をかけて進行すると、超音波処理は、試薬の暴露との相互作用を最大化します。

スルホンの相間移動の抽出

酸化及び水性相（Hから分離した後₂ザ・₂）、スルホン類は、第二段階で、アセトニトリルなどの極性溶媒を用いて抽出することができます。スルホンは、それらの高い極性のために溶媒相に両相間の相境界で転送します。多くの第一段階でのように、ヒールシャー超音波反応器は、油相中の溶媒相の微細なサイズ乱乳剤を行うことで、液 - 液抽出を高めます。これは、相接触面と結果の抽出及び還元溶媒使用量を増加させます。

ラボのテストからパイロットスケールや生産へ

ヒールシャー超音波は、テスト検証し、任意のスケールで、この技術を利用する設備を提供しています。基本的にはそれだけで、4つのステップで行われます。

1. Hと油を混ぜます₂ザ・₂ 硫黄化合物を酸化するために超音波処理
2. 水性相を分離する遠心分離機
3. 溶媒と油相を混合し、スルホンを抽出するために、超音波処理
4. スルホンと溶媒相を分離する遠心分離

実験室規模では、あなたは概念を実証するUP200Htを使用することができ、そのような過酸化物濃度、処理温度、超音波処理時間と強度だけでなく、触媒や溶媒の使用量などの基本的なパラメータを調整します。
ベンチトップレベルAの UIP1000hd、 100から1000L /時間（25から250ガロン/時）の流量で、独立して、両ステージをシミュレートするために、処理および超音波処理パラメータを最適化することを可能にします。ヒールシャー超音波装置は、パイロットまたは生産規模で大きな処理量にリニアスケールアップのために設計されています。ヒールシャーインストールは、燃料精製を含む大量のプロセスのために確実に動作することが証明されています。ヒールシャーは容易な統合のためのクラスタに、当社のハイパワー10kWのか、16kWのデバイスのいくつかを組み合わせて、コンテナのシステムを作成します。危険な環境の要件を満たすために、設計はあまりにも、ご利用いただけます。ボリュームを処理リストと推奨機器のサイズを下記の表。

超音波混合システム – 6x10kWの2ストランド（2x120m³/時）

超音波処理を使用する利点

UAODSは、HDSと比較して有意な利点を提供しています。チオフェンは、置換されたベンゾ - およびジベンゾチオフェンは低い温度及び圧力条件下で酸化されます。そのため、高価な水素が水素パイプラインの近くに位置していない中小製油所、または単離された製油所は、このプロセスをより適切にする必要はありません。増加した反応速度及び穏やかな反応温度と圧力は、高価な無水又は非プロトン性溶媒の使用を避けます。
従来の水素化処理ユニットと超音波アシスト酸化的脱硫（UAODS）ユニットを統合する低及び/又は超低硫黄ディーゼル燃料を製造する際の効率を向上させることができます。この技術は、硫黄濃度を下げるために、従来のhydrotreatement前または後に使用することができます。
新しい高圧水素化処理のコストと比較するとUAODSプロセスが半分以上で推定資本コストを下げることができます。

水素化脱硫のデメリット（HDS）

水素化脱硫（HDS）は、チオール、スルフィドおよびジスルフィドの除去のための非常に効率的な方法であるが、ジベンゾチオフェンおよびその誘導体（例えば、4,6-ジメチルジベンゾチオフェン4,6-DMDBT）などの耐火性硫黄含有化合物を除去することは困難であり、超低レベルにします。高温、高圧、および高水素消費は、超深度脱硫のためのHDSの資本および運転コストを引き上げている。高い資本コストと運用コストは避けられません。残りの痕跡量の硫黄は、再形成および変態プロセスに使用される貴金属触媒、または燃料電池スタックに使用される電極触媒に有害であり得る。