ულტრაბგერითი ალტერნატივა ჰიდროდესულფურიზაციისთვის

ნავთობგადამამუშავებელი ქარხნები აწყდებიან გოგირდიანი ნავთობის, ე.წ. მჟავე ნავთობის (sour crude), მზარდ მიწოდებას, ამავდროულად კი გარემოსდაცვითი რეგულაციები ზეწოლას ახდენენ ბენზინში გოგირდის შემცველობის შემცირების მიმართულებით. ამავდროულად, ტრადიციული ჰიდროდესულფურიზაციის (HDS) ხარჯები იზრდება საჭირო წყალბადის გამო. ულტრაბგერითი კავიტაციური დამუშავება არის ეფექტური ალტერნატიული მეთოდი გოგირდის მოსაშორებლად ნავთობიდან.

დააკმაყოფილეთ გოგირდის სტანდარტები ნავთობში ულტრაბგერითი დამუშავებით

ნამარხი საწვავი შეიცავს გოგირდის ნაერთებს. ისინი წარმოიქმნება გოგირდშემცველი ბიოლოგიური მასალის დაშლისგან ნამარხი საწვავის ბუნებრივი წარმოქმნის დროს.

ტრანსპორტის საშუალებები, როგორიცაა ავტომობილები, საჰაერო და საზღვაო ხომალდები ან ელექტროსადგურები, იწვევენ გოგირდის დიოქსიდის (SO2) ემისიებს ნავთობის საწვავის წვის შედეგად. იგივე გოგირდი – ძალიან დაბალ კონცენტრაციებშიც კი – აზიანებს კეთილშობილი ლითონების კატალიზატორებს ნავთობგადამამუშავებელ ქარხნებში შემდგომ კატალიზურ რეფორმინგში. ბოლოდროინდელი გარემოსდაცვითი რეგულაციები მოითხოვს ძალიან ღრმა დესულფურიზაციას ულტრადაბალგოგირდიანი დიზელის (ULSD) სპეციფიკაციების დასაკმაყოფილებლად.

ინსტალაცია 192 kW მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი დამუშავების აპარატებით ნავთობის დესულფურიზაციისთვის

ფონი – ჰიდროდესულფურიზაცია (HDS)

ჰიდროდესულფურიზაცია (HDS) არის სტანდარტული კატალიზური პროცესი გოგირდის მოსაშორებლად ნავთობპროდუქტებიდან. ამ პროცესში, ნავთობის გოგირდიანი ფრაქციები ერევა წყალბადს და კატალიზატორს, რათა წარმოიქმნას წყალბადის სულფიდი. ჩვეულებრივ, კატალიზატორი შედგება ალუმინის ოქსიდის საფუძვლისგან, რომელიც გაჟღენთილია კობალტით და მოლიბდენით. რაც უფრო მჟავე (sour) ხდება ნავთობის მარაგი, მით უფრო მაღალი წნევა და ალტერნატიული კატალიზატორები არის საჭირო დესულფურიზაციისთვის. რთულად მოსაშორებელი არომატული გოგირდის ნაერთები (მაგ. 4,6-დიმეთილდიბენზოთიოფენი) ვერ მოცილდება ჰიდროდესულფურიზაციის გამოყენებით, მათი დაბალი რეაქტიულობის გამო.

ულტრაბგერითი დახმარებითი დესულფურიზაცია

ჰიდროდესულფურიზაციის ალტერნატივაა ულტრაბგერითი დახმარებითი დესულფურიზაცია. სითხეების ზემოქმედება მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერითი ტალღებით იწვევს აკუსტიკურ კავიტაციას. ეს არის მცირე ვაკუუმის (კავიტაციური) ბუშტების წარმოქმნა და მათი შემდგომი ძალადობრივი კოლაფსი. ლოკალურად, თითოეული ბუშტის ძალადობრივი კოლაფსის შედეგად წარმოიქმნება ექსტრემალური პირობები:

• ტემპერატურა: მაქსიმუმ 5000 კელვინი
• წნევა: მაქსიმუმ 2000 ატმოსფერო
• სითხის ჭავლები: მაქსიმუმ 1000km/სთ.

ასეთი პირობები ხელს უწყობენ კატალიზატორების უკეთეს ზედაპირულ ქიმიას გაძლიერებული მიკრო-შერევის გზით. კერძოდ, მაღალი ლოკალური ტემპერატურები ცვლიან დესულფურიზაციის პროცესის ქიმიური რეაქციის კინეტიკას. ეს ეფექტი საშუალებას იძლევა გამოყენებულ იქნას ალტერნატიული – ნაკლებად ძვირადღირებული – კატალიზატორები ან ალტერნატიული დესულფურიზაციის ქიმია. Deshpande et al. (2004) იკვლევს ოქსიდაციურ სისტემას, რომელიც შედგება ნატრიუმის კარბონატისა და წყალბადის პეროქსიდისგან დიზელისა და აცეტონიტრილის ბიფაზურ სისტემაში. ბიფაზურ სისტემაზე გამოყენებულ იქნა ულტრაბგერითი დამუშავება. კვლევამ მიაღწია DMDBT-ის შემცველობის შემცირებას 90%-ზე მეტით დიზელის ნიმუშებში.

მაღალი წარმადობის ულტრაბგერითი დამუშავების აპარატი ნავთობის დესულფურიზაციისთვის

Hielscher არის მაღალი ტევადობის ულტრაბგერითი დამუშავების აპარატების მთავარი მომწოდებელი მთელ მსოფლიოში. ვინაიდან Hielscher აპროექტებს და აწარმოებს მაღალი წარმადობის ულტრაბგერით პროცესორებს თითოეული მოწყობილობისთვის მაქსიმუმ 16kW სიმძლავრით, არ არის ლიმიტი ქარხნის ზომაზე ან დამუშავების ტევადობაზე. რამდენიმე 16kW სისტემის კლასტერები გამოიყენება უფრო დიდი მოცულობითი ნაკადების დამუშავებისთვის. სამრეწველო საწვავის დამუშავებას არ სჭირდება ბევრი ულტრაბგერითი ენერგია. რეალური ენერგიის მოთხოვნა შეიძლება განისაზღვროს სამაგიდე ულტრაბგერითი დამუშავების აპარატის გამოყენებით, როგორიცაა UIP1000hdT. ყველა შედეგი ასეთი სამაგიდე ცდებიდან შეიძლება სრულად ლინეარულად გაიზარდოს, რაც ხელს უწყობს ულტრაბგერითი დესულფურიზაციის პროცესის დანერგვას სამრეწველო წარმოების მასშტაბით.

თუ საჭიროა, ATEX სერტიფიცირებული ულტრაბგერითი დამუშავების აპარატები (მაგ. UIP1000-Exd) ხელმისაწვდომია საშიშ გარემოში ულტრაბგერითი დამუშავებისთვის.

ულტრაბგერითი დამუშავების ხარჯები

ულტრაბგერითი დამუშავება არის ეფექტური დამუშავების ტექნოლოგია. ულტრაბგერითი დამუშავების ხარჯები ძირითადად გამომდინარეობს ინვესტიციიდან
ულტრაბგერით მოწყობილობებში, საექსპლუატაციო ხარჯებიდან და მომსახურებიდან. გამორჩეული ენერგოეფექტურობა (იხილეთ დიაგრამა) Hielscher-ის ულტრაბგერითი მოწყობილობების, ხელს უწყობს საექსპლუატაციო ხარჯების შემცირებას.

ლიტერატურა

Deshpande, A., Bassi, A., Prakash, A. (2004): ულტრაბგერითი დახმარებით, ფუძით კატალიზებული 4,6-დიმეთილდიბენზოთიოფენის ოქსიდაცია ბიფაზურ დიზელ-აცეტონიტრილის სისტემაში; in: Energy Fuels, 19 (1), 28 -34, 2005.

Mei H., Mei B.W., Yen T.F. (2003): ახალი მეთოდი ულტრადაბალგოგირდიანი დიზელის საწვავის მისაღებად ულტრაბგერითი დახმარებითი ოქსიდაციური დესულფურიზაციის გზით; in: Fuel, Volume 82, Number 4, March 2003, pp. 405-414(10), 2003.