수소화 탈황을 대체하는 초음파 기술

정유업체들은 사워 원유라고 불리는 고유황 원유의 공급 증가에 직면하고 있으며, 동시에 환경 규제는 휘발유의 황 함량을 낮추도록 압박하고 있습니다. 이와 더불어 필요한 수소로 인해 기존 수소화 탈황(HDS)의 비용도 상승하고 있습니다. 초음파 캐비테이션 처리는 원유에서 황을 제거하는 효과적인 대체 방법입니다.

초음파 처리로 석유의 황 함량 기준 충족

화석 연료에는 황 화합물이 포함되어 있습니다. 이러한 화합물은 화석 연료가 자연적으로 형성되는 과정에서 황을 함유한 생물학적 물질이 분해되어 생성됩니다.

경유의 수소화 탈황 자동차, 항공기, 선박과 같은 운송 수단이나 발전소는 석유 연료의 연소로 인해 이산화황(SO2)을 배출합니다. 이 황은 농도가 매우 낮더라도 정유공장의 후속 촉매 개질 공정에서 귀금속 촉매를 손상시킵니다. 최신 환경 규제는 초저유황 경유(ULSD) 규격을 충족하기 위해 매우 높은 수준의 탈황을 요구합니다.

원유 탈황을 위한 총 192 kW 고출력 초음파 처리기 설치 설비

Hielscher 고성능 초음파 처리기는 원유 탈황을 촉진하고 가속합니다.

16,000와트의 초음파 출력을 제공하는 고성능 초음파 처리기인 UIP16000hdT를 이용한 원유 탈황

배경 – 수소화 탈황(HDS)

수소화 탈황(HDS)은 석유 제품에서 황을 제거하는 표준 촉매 공정입니다. 이 공정에서는 원유의 황 함유 유분을 수소 및 촉매와 혼합하여 반응시킴으로써 황화수소를 생성합니다. 일반적으로 촉매는 코발트와 몰리브덴을 함침한 알루미나 담체로 구성됩니다. 공급되는 원유의 황 함량이 높아질수록 탈황에 더 높은 압력과 대체 촉매가 필요합니다. 난반응성 방향족 황 화합물(예: 4,6-디메틸디벤조티오펜)은 반응성이 낮아 수소화 탈황으로 제거할 수 없습니다.

초음파 보조 탈황

수소화 탈황의 대안으로 초음파 보조 탈황이 있습니다. 액체를 고강도 초음파에 노출하면 음향 캐비테이션이 발생합니다. 이는 작은 진공 기포(캐비테이션 기포)가 형성된 후 격렬하게 붕괴하는 현상입니다. 각 기포가 격렬하게 붕괴하면서 국소적으로 극한 조건이 발생합니다.

온도: 최대 5000켈빈
압력: 최대 2000기압
액체 제트: 최대 1000km/hr.

이러한 조건은 미세 혼합을 강화하여 촉매 표면의 화학 반응을 개선합니다. 특히 높은 국소 온도는 탈황 공정의 화학 반응 속도론을 변화시킵니다. 이 효과로 비용이 더 낮은 대체 촉매나 대체 탈황 화학 반응을 사용할 수 있습니다. Deshpande 외(2004)는 경유와 아세토니트릴의 이상계에서 탄산나트륨과 과산화수소로 구성된 산화 시스템을 연구했습니다. 이 이상계에 초음파 처리를 적용했습니다. 이 연구에서는 경유 시료의 DMDBT 함량을 90% 넘게 줄였습니다.

원유 탈황용 고성능 초음파 처리기

Hielscher는 세계적인 고용량 초음파 처리기 선도 공급업체입니다. Hielscher는 단일 장치당 최대 16kW 출력의 고성능 초음파 처리기를 설계하고 제조하므로 설비 규모나 처리 용량에 제한이 없습니다. 여러 16kW 시스템으로 구성된 클러스터를 사용하여 더 큰 체적 유량을 처리하고 있습니다. 산업용 연료 처리에는 많은 초음파 에너지가 필요하지 않습니다. 실제 에너지 요구량은 UIP1000hdT와 같은 탁상형 초음파 처리기를 사용하여 확인할 수 있습니다. 이러한 탁상형 시험의 모든 결과는 완전히 선형적으로 규모를 확대할 수 있어 초음파 탈황 공정을 산업 생산 규모로 구현하기가 용이합니다.

필요한 경우 위험 환경에서 초음파 처리를 수행할 수 있도록 ATEX 인증 초음파 처리기(예: UIP1000-Exd)를 제공합니다.