水素化脱硫に代わる超音波脱硫法

石油精製工場は、硫黄分の多い原油、いわゆるサワー原油の供給量増加に直面しており、同時に環境規制によりガソリンの硫黄分含有量の低減が求められている。同時に、水素を必要とするため、従来の水素化脱硫（HDS）のコストが上昇している。超音波キャビテーション処理は、原油から硫黄を除去する効果的な代替方法である。

超音波処理でオイル中の硫黄基準を満たす

化石燃料には硫黄化合物が含まれている。これらは化石燃料が自然に形成される過程で、硫黄を含む生物学的物質が分解された結果生じたものである。

ディーゼル燃料の水素化脱硫自動車、航空機、船舶などの乗り物や発電所は、石油燃料の燃焼の結果、二酸化硫黄（SO2）を排出する。同じ硫黄 – 非常に低濃度でも – 石油精製における下流の接触改質において、貴金属触媒に損傷を与える。最新の環境規制では、超低硫黄ディーゼル（ULSD）の仕様を満たすために、非常に深い脱硫が要求されている。

原油の脱硫用に192kWの高出力ソニケーターを設置

UIP16000hdT - 超音波出力16,000ワットの高性能ソニケーター原油脱硫用

背景 – 水素化脱硫（HDS）

水素化脱硫（HDS） は、石油製品から硫黄を除去するための標準的な触媒プロセスである。このプロセスでは、原油中の硫黄分を水素および触媒と混合し、硫化水素に反応させる。通常、触媒はアルミナベースにコバルトとモリブデンを含浸させたものである。供給される石油が酸っぱくなるにつれ、脱硫にはより高い圧力と代替触媒が必要となる。反応性の低い芳香族硫黄化合物（4,6-ジメチルジベンゾチオフェンなど）は、水素化脱硫では除去できない。

超音波脱硫装置

水素化脱硫に代わる方法として、超音波による脱硫がある。液体を高強度の超音波にさらすと、音響キャビテーションが発生する。これは、小さな真空（キャビテーション）気泡の形成とそれに続く激しい崩壊である。各気泡の激しい崩壊により、局所的に極端な状態が生じる：

温度：5000ケルビンまで
圧力：2000気圧まで
液体ジェット：最高時速1000km。

このような条件下では、マイクロミキシングが促進され、触媒の表面化学的性質が向上する。特に高い局所温度は、脱硫プロセスの化学反応速度論を変化させる。この効果により – 安価 – 触媒または代替脱硫化学を使用する。Deshpandeら(2004)は、ディーゼルとアセトニトリルの二相系で、炭酸ナトリウムと過酸化水素からなる酸化システムを調査した。二相系に超音波処理を適用した。この研究では、ディーゼル・サンプル中のDMDBT含有量を90%以上減少させることに成功した。

原油脱硫用高性能ソニケーター

Hielscher社は、大容量超音波処理装置の世界的なリーディングサプライヤーです。Hielscher社は、1台あたり最大16kW出力の高性能超音波処理装置を設計・製造しているため、プラントのサイズや処理能力に制限はありません。複数の16kWシステムからなるクラスターは、より大容量のフロー処理に使用されている。工業用燃料処理には、それほど多くの超音波エネルギーは必要ない。実際の必要エネルギーは、UIP1000hdTのようなベンチトップソニケーターを使用して決定することができます。このようなベンチトップ試験で得られた結果はすべて、完全に直線的にスケールアップできるため、工業生産規模で超音波脱硫プロセスを実施することが容易になります。

必要に応じて、危険な環境での超音波処理用にATEX認証の超音波処理装置（UIP1000-Exdなど）もご利用いただけます。