ულტრაბგერითი დამხმარე ოქსიდაციური დეგოგირდიზაცია (UAODS)
ნედლი ნავთობის, ნავთობის, დიზელის და სხვა საწვავის ზეთების გოგირდის შემცველ ნაერთებს მიეკუთვნება სულფიდები, თიოლები, თიოფენები, შემცვლელი ბენზო- და დიბენზოთიოფენები (BTs და DBTs), ბენზონაფთოთიოფენები (BNT) და მრავალი სხვა რთული მოლეკულა, რომელშიც შედედებულია. ყველაზე გავრცელებული ფორმები. Hielscher ულტრაბგერითი რეაქტორები ხელს უწყობს ჟანგვითი ღრმა გოგირდიზაციის პროცესს, რომელიც საჭიროა დღევანდელი მკაცრი გარემოსდაცვითი რეგულაციების და ულტრა დაბალი გოგირდის დიზელის (ULSD, 10ppm გოგირდის) სპეციფიკაციების შესასრულებლად.
ოქსიდაციური დეგოგირდიზაცია (ODS)
წყალბადის ზეჟანგით ოქსიდაციური დეგოგირდიზაცია და შემდგომი გამხსნელი ექსტრაქცია არის ორეტაპიანი ღრმა გოგირდის გაწმენდის ტექნოლოგია საწვავის ზეთებში გოგირდორგანული ნაერთების რაოდენობის შესამცირებლად. Hielscher ულტრაბგერითი რეაქტორები გამოიყენება ორივე ეტაპზე ფაზის გადაცემის რეაქციის კინეტიკისა და დაშლის სიჩქარის გასაუმჯობესებლად თხევადი-თხევადი ფაზის სისტემებში.
ნაკადის სქემა ულტრაბგერითი დახმარებით ოქსიდაციური გოგირდიზაციისთვის – 2 ეტაპი
ულტრაბგერითი დამხმარე ოქსიდაციური გოგირდიზაციის პირველ ეტაპზე წყალბადის ზეჟანგი გამოიყენება როგორც ოქსიდანტი საწვავის ზეთებში არსებული გოგირდის შემცველი მოლეკულების შერჩევით დასაჟანგად მათ შესაბამის სულფოქსიდებამდე ან სულფონებამდე რბილ პირობებში, რათა გაიზარდოს მათი ხსნადობა პოლარულ გამხსნელებში. მათ პოლარობაში. 
ამ ეტაპზე, პოლარული წყლის ფაზის და არაპოლარული ორგანული ფაზის უხსნადობა მნიშვნელოვანი პრობლემაა ოქსიდაციური დეგოგირდიზაციის პროცესში, რადგან ორივე ფაზა ერთმანეთთან რეაგირებს მხოლოდ ინტერფაზაში. ულტრაბგერითი გამოკვლევის გარეშე, ეს იწვევს რეაქციის დაბალ სიჩქარეს და ორფაზიან სისტემაში გოგირდის ორგანოს ნელ გარდაქმნას.
გადამუშავების დანადგარები საჭიროებს მძიმე სამრეწველო აღჭურვილობას, რომელიც შესაფერისია მაღალი მოცულობის დამუშავებისთვის 24/7. მიიღეთ Hielscher!
ულტრაბგერითი ემულსიფიკაცია
ნავთობის ფაზა და წყლის ფაზა შერეულია და იტუმბება სტატიკურ მიქსერში, რათა წარმოიქმნას მუდმივი მოცულობითი თანაფარდობის ძირითადი ემულსია, რომელიც შემდეგ მიეწოდება ულტრაბგერითი შერევის რეაქტორს. იქ, ულტრაბგერითი კავიტაცია წარმოქმნის მაღალ ჰიდრავლიკურ ათვლას და არღვევს წყლის ფაზას ქვემიკრონულ და ნანოს ზომის წვეთებად. ვინაიდან ფაზის საზღვრის სპეციფიური ზედაპირის ფართობი გავლენას ახდენს რეაქციის ქიმიურ სიჩქარეზე, წვეთების დიამეტრის მნიშვნელოვანი შემცირება აუმჯობესებს რეაქციის კინეტიკას და ამცირებს ან გამორიცხავს ფაზის გადამტანი აგენტების საჭიროებას. ულტრაბგერითი გამოყენებით, პეროქსიდის მოცულობის პროცენტი შეიძლება შემცირდეს, რადგან წვრილ ემულსიებს სჭირდებათ ნაკლები მოცულობა, რათა უზრუნველყონ იგივე საკონტაქტო ზედაპირი ზეთის ფაზასთან.
ულტრაბგერითი დამხმარე ოქსიდაცია
ულტრაბგერითი კავიტაცია წარმოქმნის ინტენსიურ ადგილობრივ გათბობას (~5000K), მაღალ წნევას (~1000atm), გათბობისა და გაგრილების უზარმაზარ სიჩქარეს.>109 კ/წმ) და თხევადი ჭავლური ნაკადები (~1000 კმ/სთ). ეს უკიდურესად რეაქტიული გარემო აჟანგებს თიოფენებს ზეთის ფაზაში უფრო სწრაფად და სრულად, უფრო დიდ პოლარულ სულფოქსიდამდე და სულფონებამდე. კატალიზატორს შეუძლია შემდგომში ხელი შეუწყოს ჟანგვის პროცესს, მაგრამ ისინი არ არის აუცილებელი. ამფიფილური ემულსიის კატალიზატორები ან ფაზის გადამტანი კატალიზატორები (PTC), როგორიცაა მეოთხეული ამონიუმის მარილები, მათი უნიკალური უნარით დაითხოვოს როგორც წყალში, ასევე ორგანულ სითხეებში, ნაჩვენებია, რომ აერთიანებს ოქსიდანტს და გადააქვს იგი ინტერფეისის ფაზიდან რეაქციის ფაზაში. რეაქციის სიჩქარის გაზრდა. Fenton-ის რეაგენტი შეიძლება დაემატოს დიზელის საწვავისთვის ოქსიდაციური დეგოგირდიზაციის ეფექტურობის გასაზრდელად და ის ავლენს კარგ სინერგიულ ეფექტს სონო-ოქსიდაციის დამუშავებით.
გაძლიერებული მასის გადაცემა დენის ულტრაბგერით
როდესაც გოგირდორგანული ნაერთები რეაგირებენ ფაზის საზღვარზე, სულფოქსიდები და სულფონები გროვდება წყლის წვეთოვან ზედაპირზე და ბლოკავს სხვა გოგირდის ნაერთებს წყლის ფაზაში ურთიერთქმედებისგან. ჰიდრავლიკური ათვლა, რომელიც გამოწვეულია კავიტაციური რეაქტიული ნაკადებით და აკუსტიკური ნაკადით, იწვევს ტურბულენტურ ნაკადს და მასალის ტრანსპორტირებას წვეთოვანი ზედაპირებიდან და იწვევს განმეორებით შერწყმას და შემდგომში ახალი წვეთების წარმოქმნას. დროთა განმავლობაში ჟანგვის პროგრესირებასთან ერთად, ბგერითი მოქმედება მაქსიმალურად ზრდის რეაგენტების ექსპოზიციას და ურთიერთქმედებას.
სულფონების ფაზის გადაცემის ექსტრაქცია
დაჟანგვის და წყლის ფაზიდან (H2O2) გამოყოფის შემდეგ, სულფონები შეიძლება გამოიყოს პოლარული გამხსნელის გამოყენებით, როგორიცაა აცეტონიტრილი მეორე ეტაპზე. სულფონები გადადიან ორივე ფაზას შორის ფაზის საზღვარზე გამხსნელის ფაზაში მათი უფრო მაღალი პოლარობისთვის. ისევე როგორც პირველ ეტაპზე, Hielscher-ის ულტრაბგერითი რეაქტორები აძლიერებენ თხევადი-თხევადი მოპოვებას ნავთობის ფაზაში გამხსნელის ფაზის წვრილი ზომის ტურბულენტური ემულსიის შექმნით. ეს ზრდის ფაზის კონტაქტურ ზედაპირს და იწვევს ექსტრაქციას და ამცირებს გამხსნელების გამოყენებას.
ლაბორატორიული ტესტირებიდან საპილოტე მასშტაბამდე და წარმოებამდე
Hielscher Ultrasonics გთავაზობთ აღჭურვილობას ამ ტექნოლოგიის შესამოწმებლად, შესამოწმებლად და გამოსაყენებლად ნებისმიერი მასშტაბით. ძირითადად ეს კეთდება მხოლოდ 4 ეტაპად.
- შეურიეთ ზეთი H2O2-ს და გააჟღერეთ გოგირდის ნაერთების დაჟანგვის მიზნით
- ცენტრიფუგა წყლის ფაზის გამოსაყოფად
- შეურიეთ ზეთის ფაზა გამხსნელთან და გაჟღენთეთ, რომ ამოიღოთ სულფონები
- ცენტრიფუგა გამხსნელი ფაზის გამოსაყოფად სულფონებით
ლაბორატორიული მასშტაბით, შეგიძლიათ გამოიყენოთ UP200Ht კონცეფციის დემონსტრირებისთვის და ძირითადი პარამეტრების დასარეგულირებლად, როგორიცაა პეროქსიდის კონცენტრაცია, პროცესის ტემპერატურა, გაჟონვის დრო და ინტენსივობა, აგრეთვე კატალიზატორის ან გამხსნელის გამოყენება.
ზედა დონეზე, ძლიერი სონიკატორი, როგორიცაა UIP1000hdT ან UIP2000hdT, საშუალებას გაძლევთ დამოუკიდებლად მოახდინოთ ორივე ეტაპის სიმულაცია ნაკადის სიჩქარით 100-დან 1000 ლ/სთ-მდე (25-დან 250 გალ/სთ-მდე) და ოპტიმიზაცია მოახდინოთ პროცესის და გაჟღერების პარამეტრებზე. Hielscher ულტრაბგერითი მოწყობილობა განკუთვნილია ხაზოვანი მასშტაბით უფრო დიდ დამუშავების მოცულობებამდე საპილოტე ან წარმოების მასშტაბით. დადასტურებულია, რომ Hielscher-ის ინსტალაციები საიმედოდ მუშაობს მაღალი მოცულობის პროცესებისთვის, მათ შორის საწვავის გადამუშავებისთვის. Hielscher აწარმოებს კონტეინერიზებულ სისტემებს, რომლებიც აერთიანებს ჩვენს რამდენიმე მაღალი სიმძლავრის 10 კვტ ან 16 კვტ მოწყობილობას კლასტერებში მარტივი ინტეგრაციისთვის. ასევე ხელმისაწვდომია დიზაინები საშიში გარემოს მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად. ქვემოთ მოცემულ ცხრილში მოცემულია დამუშავების მოცულობა და რეკომენდებული აღჭურვილობის ზომები.
| სურათების მოცულობა | Დინების სიჩქარე | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 5-დან 200 მლ-მდე | 50-დან 500 მლ/წთ-მდე | UP200Ht, UP400S |
| 0.1-დან 2ლ | 0.25-დან 2მ-მდე3/სთ | UIP1000hd, UIP2000hd |
| 0.4-დან 10ლ-მდე | 1-დან 8 მ-მდე3/სთ | UIP4000 |
| na | 4-დან 30 მ-მდე3/სთ | UIP16000 |
| na | 30 მ-ზე ზემოთ3/სთ | კასეტური UIP10000 ან UIP16000 |
192 კვტ მაღალი სიმძლავრის სონიკატორების მონტაჟი ნედლი ზეთების დეგოგირდიზაციისთვის
- მჟავა ესტერიფიკაცია
- ტუტე ტრანსესტერიფიკაცია
- წყლის საწვავი (წყალი/ზეთი)
- ოფშორული ზეთის სენსორის გაწმენდა
- საბურღი სითხეების მომზადება
ულტრაბგერითი გამოყენების სარგებელი
UAODS გთავაზობთ მნიშვნელოვან უპირატესობებს HDS-თან შედარებით. თიოფენები, ჩანაცვლებული ბენზო- და დიბენზოთიოფენები იჟანგება დაბალი ტემპერატურისა და წნევის პირობებში. ამიტომ, ძვირადღირებული წყალბადი არ არის საჭირო, რაც ამ პროცესს უფრო შესაფერისი გახდის მცირე და საშუალო ზომის გადამამუშავებელი ქარხნებისთვის, ან იზოლირებული გადამამუშავებელი ქარხნებისთვის, რომლებიც არ მდებარეობს წყალბადის მილსადენთან ახლოს. რეაქციის გაზრდილი სიჩქარე და რბილი რეაქციის ტემპერატურა და წნევა ხელს უშლის ძვირადღირებული უწყლო ან აპროტური გამხსნელების გამოყენებას.
ულტრაბგერითი დამხმარე ოქსიდაციური დეგოგირდიზაციის (UAODS) ერთეულის ინტეგრირება ჩვეულებრივ ჰიდროგამამუშავებელ ერთეულთან შეიძლება გააუმჯობესოს ეფექტურობა დაბალი და/ან ულტრა დაბალი გოგირდის დიზელის საწვავის წარმოებაში. ეს ტექნოლოგია შეიძლება გამოყენებულ იქნას გოგირდის დონის შესამცირებლად ჩვეულებრივი ჰიდროპროცედურების დაწყებამდე ან მის შემდეგ.
UAODS პროცესს შეუძლია შეამციროს სავარაუდო კაპიტალის ხარჯები ნახევარზე მეტით, როდესაც შედარებით ახალი მაღალი წნევის ჰიდროგამწმენდის ღირებულებასთან შედარებით.
ჰიდროდგოგირდიზაციის (HDS) უარყოფითი მხარეები
While hydrodesulfurization (HDS) is a highly efficient process for the removal of thiols, sulfides, and disulfides, it is difficult to remove refractory sulfur-containing compounds such as dibenzothiophene and its derivatives (e.g. 4,6-dimethydibenzothiophene 4,6-DMDBT) to an ultra-low level. High temperatures, high pressures, and high hydrogen consumption are driving up the capital and operating costs of HDS for the ultra-deep desulfurization. High capital and operating costs are inevitable. Remaining trace levels of sulfur can poison the noble metal catalysts used in the re-forming and transforming process or the electrode catalysts used in fuel cell stacks.[/two_thirds]
ლიტერატურა / ლიტერატურა
- Jiyuan Fan, Aiping Chen, Saumitra Saxena, Sundaramurthy Vedachalam, Ajay K. Dalai, Wen Zhang, Abdul Hamid Emwas, William L. Roberts(2021): Ultrasound-assisted oxidative desulfurization of Arabian extra light oil (AXL) with molecular characterization of the sulfur compounds. Fuel, Volume 305, 2021.
- Zhilin Wu, Bernd Ondruschka (2010): Ultrasound-assisted oxidative desulfurization of liquid fuels and its industrial application. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 17, Issue 6, 2010. 1027-1032.
- Ashutosh Kumar Prajapati, Sunil Kumar Singh, Shashi Prakash Gupta, Ashutosh Mishra (2018): Desulphurization of Crude Oil by Ultrasound Integrated Oxidative Technology. IJSRD – International Journal for Scientific Research & Development, Vol. 6, Issue 02, 2018.