Sulphur enthaltend Compounds bei Uelegheizung, Petrol, Diesel an aner Brennstofferoe sinn Sulfiden, Thiole, Thiophene, ersat Benzo- an Dibenzothiophene (BTs a DBTs), Benzonaphthothiophène (BNT), a vill méi komplexe Molekülen, an deenen d'kondenséiert Thiophenes déi allgemeng Formen sinn. Hielscher Ultraschall-Reaktoren astellen oxidativ Tämmung enthüllt deen de modernen Ëmweltschutzbestëmmungen an ultra-niederem Schwefel-Diesel (ULSD, 10ppm Schwefel) Spezifikatiounen entsprécht.

Oxidative Desulfuriséierung (ODS)

Och oxidative Entschwefelung mat Waasserstoffperoxid an der anschliessender Léisungsmëttelentrackung ass eng zweetstudentent Tiefenentschwefel-Technologie, fir d'Quantitéit vun Organofuersubstanzen an Brennstofferoe ze reduzéieren. Hielscher Ultraschallreaktoren ginn an zwou Etappe benotzt fir d'Reaktiounskoeetik an der Phasentransferreaktioun an d'Aufléisse vu Flëssegkeets-Liquidphasensystemen ze verbesseren.

Flowchart fir Ultraschall assistéierte oxidative Desulfurisatioun – 2 Etappen

Am éischte Stadium vun der Ultraschall assistéierte oxidative Entschwefelung gëtt Waasserstoffperoxid als Oxidanz zur selektiver Oxidatioun vun den schwefelhalberegen Molekülen, déi an de Brennstoffer oole sech op hir korrespondéiert Sulfoxiden oder Sulfonen ënner mildem Ëmfeld presentéieren, fir hir Léisungsstoffer an polare Léisungsmëttel mat enger Zuel ze erhéijen an hirer Polaritéit. An dëser Etappe ass d'Inhalelegkeet vun der polare wäisser Phase an der netpolarer organescher Phase e wesentleche Problem am Prozess vun der oxidativen Entschweféierung wéi d'zwou Phasen mitech nëmmen an der interphase reagéieren. Ohne Ultraslon ass et zu enger niddereger Reaktiounsstrooss an e lues Ëmbau vun Organosulfur an dësem Zwee-Phase-System.

Ultraschall Emulsifizéierung

D'Uelegphase an d'wäissréis Phase ginn gemëscht ginn an e statesche Mischer gepumpt fir eng basesch Emulsioun vun engem konstanten Volumenverhältnis ze produzéieren, deen dann an den Ultraschallmixreaktor gefüttert gëtt. An der Ultraschallkavitation produzéiert héich hydraulesch Scherr an brécht d'wäiss Phase zu Submikron a nanosize Tropfen. Well déi spezifesch Uewerfläch vun der Phasengrenze beherrscht fir déi chemesch Bewäertung vun der Reaktioun, dës signifikant Reduktioun vum Tröpfel-Duerchmesser verbessert d'Reaktiounskinnetik an reduzéiert oder eliminéiert de Bedarf an Phasentransfer. Mat Ultrasonnerie kann de Volumenprojet vum Peroxid reduzéiert ginn, well méi feinere Emulsiounen brauchen manner Volumen fir déi selwescht Kontaktfläche mat der Uelegphas ze hunn.

Ultraschall assistéierte Oxidatioun

D'Ultraschallkavitation produzéiert intens lokalen Heizung (~ 5000 K), héicht Drëpsen (~ 1000 Satz), enorme Heizung a Killflëss (>10⁹ K / sec), a Flëssfloss Stroum (~ 1000 km / h). Dës extrem reaktiv Aktivitéit oxidéiert Thiophene an der Ölphase méi schnell a méi voll op méi polare Sulfoxid an Sulfonen. De Katalysator kann den Oxidationsprozess weider ënnerstëtzen, awer si sinn net wichteg. Amphiphile Emulsiounskatalysatoren oder Phasentransferkatalysatoren (PTC), wéi z. B. quaternäre Ammoniumsalze mat hirer eenzegaartege Kapazitéit fir sech a wässer an organesch Flëssegkeeten opléisen, hu gewisen datt se mam Oxidationsmittel ervirgestrach ginn an transportéieren vun der Interfacephase bis zur Reaktionsphase, doduerch de Reaktiounsgrad erhéicht. De Fenton Reagens kann addéieren fir d'oxidative Entschwefelungsproof fir d'Dieselkraftwierkung ze verbesseren an et weist e gudden synergetesche Effekt mat der Sono-Oxidations-Veraarbechtung.

Verbesserte Mass-Transfer

Wann d'Organeschulfurverbindunge bei enger Phasengrenze reagéieren, sammelen d'Sulfoxide an Sulfonen an der wässrer Tröpfelfläche an d'Blockschwärmer vun anere Schwefelverbindungen aus der wäissrer Phase interagéieren. D'hydraulesch Scherr, verursacht duerch cavitational Loftstroum a akustesch Stroum, entstinn op turbulent Stroum- a Materialtransporter vu sou a op Trödelflächen a féiert op d'Wiederhuelung vun der Coaleszenz an d'anschliesslech Ausbildung vun neie Tropfen. Well d'Oxidatioun iwwert d'Zäit virbréngt, d'Sonikitéit maximéiert d'Expositioun an d'Interaktioun vun den Reagenzien.

Phase Transfer Extraktion vun Sulfonen

No der Oxidatioun an der Trennung vun der wässrer Phase (H₂O₂), d'Sulfone kënne mat engem polare Léisungsmëttel extrahéiert ginn, wéi Acetonitril an der zweeter Phase. D'Sulfonen transferéieren an der Phasengrenz tëscht béide Phasen an der Léisungsphase fir hir méi Polaritéit. Esou wéi an der éischter Stuf erhéijt d'Hielscher-Ultraschallreaktor d'Flëssegkeets-Extraktioun erop, andeems eng fein-turbulente Emulsioun vun der Léisungsphase vun der Ölphase gemaach gëtt. Dëst vergréissert d'Phasenkontakt Uewerfläch an d'Resultat d'Extraktioun a reduzéiert d'Solventéierung.

Vum Lab Scéoping fir d'Pilot Skala a Produktioun

Hielscher Ultrasonics bitt eng Ausrüstung fir ze testen, ze kontrolléieren an dës Technologie op all Skala ze testen. Prinzipiell ass et an 4 Schrëtt gemaach ginn.

1. Mix Ueleg mat H₂O₂ a sonicate fir d'Schwefelverbindungen ze oxidéieren
2. Zentrifuge fir sech wäisser Phase z'entdecken
3. Mëllech Uelegphase mat Léisungsmëttel a sonicéieren fir d'Sulfonen z'erreechen
4. Zentrifuge fir getrennte Léisungsphase mat Sulfonen ze trennen

Op der Labsstrooss kënnt Dir en UP200Ht benotzen fir de Konzept ze weisen an d'Gréisst Parameter wéi d'Peroxidkonzentratioun, d'Prozesstemperatur, d'Bannzäitzäit an d'Intensitéit, wéi och d'Katalysator oder d'Solventverwendung anzebezéien.
Op Top-Niveau Niveau a UIP1000hd, erméiglecht et zwou Etappen onofhängeg vu Flëssraten vun 100 bis 1000 L / Stonn (25 bis 250 Gal / h) ze simuléieren an d'Parameteren fir Prozess a Sonikatioun ze optimiséieren. Hielscher Ultraschall-Geräter ass fir Linearmaart entwéckelt - bis zu méi grousser Veraarbechtung Volumen bei Pilot oder Produktiounskala. Hielscher Installatioune sinn bewisen, fir ze verléieren fir High Volume Prozesser, dorënner Kraftstoffveraarbechtung. Hielscher produzéiert containeriséiert Systemer, kombinéiere verschidde vun eise High Power 10kW oder 16kW Geräter an Cluster fir einfach Integratioun. Konzepter fir geféierlech Ëmweltbedéngungen gerecht ze ginn sinn och. D'Tabellner ënnert der Lëschte veraarbecht Volumen a recommandéiert Ausrüstungsgréissten.

Ultraschallmixesystem – 2 Strands vu 6x10kW (2x120m³/ hr)

Virdeeler vum Ultrasonikatioun benotzt

UAODS bitt wesentlech Virdeeler am Verglach zu HDS. Thiophene, substituéiert Benzo- an Dibenzothiophene ginn ënnert Tieftemperatur a Loftbedingunge oxidéiert. Daat ass deierwäit Waasserstoff net erfuerderlech fir dësen Prozess méi geeignet fir kleng a mëttelgrouss Raffinerien, oder isoléiert Raffinerien, déi net no bei enger Waasserstoff-Pipeline geland sinn. Déi erhéicht Reaktiounszuel a mëll Reaktiounstemperatur an Drock vermeide d'Beschäftegung vu techeren trëppelen oder aprotesche Léisungsmëttel.
Integratioun vun enger Ultraschall assistéierte oxidativen Entschwefelt (UAODS) -Unioun mat enger konventioneller Hydrotreife kann d'Effizienz bei der Erzeechnung vu geréngem an / oder ultra-nidderegen Schwefel-Diesel Kraftstoff verbesseren. Dës Technik kann benotzt ginn oder nom konventionell Hydrostatement zur Senkung vum Schwefelstand.
De UAODS-Prozess kann d'Schätzungskapitalskäschten ëm méi wéi d'Halschent ënnen wéi am Verglach mat de Käschte vum neie Hydrosprayer.

Nacher vun Hydrodesulfurisatioun (HDS)

D'Hydrodesulfuriséierung (HDS) ass e ganz effiziente Prozess fir d'Ofdreiwung vu Thiole, Sulfiden a Disulfiden. Et ass schwéier ze schneiden fir duerch spriechend schwefelech Stoffer wéi Dibenzothiophen a seng Derivate (zB 4,6-Dimethydibenzothiophen 4,6-DMDBT) zu enger ultra-niveau. Héich Temperaturen, héijer Drëchen a grousse Waasserstoffverbrauch fuerderen d'Kapital a Betriebskäschte vun HDS fir déi ultrafueren Entschwefelerung. Héich Kapital a Betribskäschten sinn onbedéngt. De Spuermoossnam vum Schwefel kann den Edelmetall-Katalysatoren verüerten, deen am Re-Forméierungs- a Transfertéierungsprozess oder den Elektrodenkatalysatoren an Brennstoffzellenstapel benotzt gi sinn.