Ultraschall assistéiert Oxidativ Desulfuriséierung (UAODS)

Schwefelhaltege Verbindungen a Rohöl, Petrol, Diesel an aner Brennstoffer enthalen Sulfiden, Thiolen, Thiophenen, substituéiert Benzo- an Dibenzothiophenen (BTs an DBTs), Benzonaphthothiophene (BNT), a vill méi komplex Molekülen, an deenen déi kondenséiert Thiophene sinn. déi meescht üblech Formen. Hielscher Ultraschallreaktoren hëllefen den oxidativen déif Desulfuriséierungsprozess erfuerderlech fir déi haiteg streng Ëmweltregelungen an ultra-niddereg Schwefel Diesel (ULSD, 10ppm Schwefel) Spezifikatioune z'erreechen.

Oxidativ Desulfurization (ODS)

Oxidativ Desulfuriséierung mat Waasserstoffperoxid a spéider Léisungsmëttelextraktioun ass eng zweestufeg déif Desulfuriséierungstechnologie fir d'Quantitéit vun Organosulfurverbindungen an Brennstoffer ze reduzéieren. Hielscher Ultraschallreaktoren ginn op béide Stadien benotzt fir d'Phasetransferreaktiounskinetik ze verbesseren an d'Opléisungsraten a flësseg-flësseg Phase Systemer ze verbesseren.

Flowchart fir Ultraschall Assistéiert Oxidativ Desulfuriséierung – 2 Etappen

Op der éischter Stuf vun der ultraschall assistéierter oxidativer Desulfuriséierung gëtt Waasserstoffperoxid als Oxidant benotzt fir d'Schwefelhalteg Moleküle selektiv ze oxidéieren, déi a Brennstofföle präsent sinn, op hir entspriechend Sulfoxiden oder Sulfonen ënner mëlle Bedéngungen fir hir Solubilitéit a polare Léisungsmëttel mat enger Erhéijung ze erhéijen. an hirer Polaritéit. Op dëser Etapp ass d'Insolubilitéit vun der polarer wässerlecher Phase an der netpolarer organescher Phase e wesentleche Problem am Prozess vun der oxidativer Desulfuriséierung, well béid Phasen nëmme matenee reagéieren an der Interphase. Ouni Ultraschall resultéiert dëst zu enger gerénger Reaktiounsrate an enger lueser Konversioun vun Organosulfur an dësem Zwee-Phase System.

Ultraschall Emulsifikatioun

D'Uelegphase an d'wässerlech Phase ginn gemëscht an an e statesche Mischer gepompelt fir eng Basisemulsioun vun engem konstante volumetresche Verhältnis ze produzéieren, deen dann an den Ultraschallmëschereaktor gefüttert gëtt. Dobäi produzéiert d'Ultraschallkavitatioun eng héich hydraulesch Scherr a brécht d'wässerlech Phase an d'Submikron an d'Nanosize Tropfen. Well déi spezifesch Uewerfläch vun der Phasegrenz beaflosst ass fir de chemeschen Taux vun der Reaktioun, verbessert dës bedeitend Reduktioun vum Drëpsduerchmiesser d'Reaktiounskinetik a reduzéiert oder eliminéiert d'Noutwendegkeet fir Phasetransfer Agenten. Mat Ultraschall kann de Volumenprozent vum Peroxid erofgesat ginn, well méi fein Emulsiounen manner Volumen brauchen fir déi selwecht Kontaktfläch mat der Uelegphase ze bidden.

Ultraschall assistéiert Oxidatioun

Ultrasonic Kavitatioun produzéiert intensiv lokal Heizung (~ 5000K), Héichdrock (~ 1000atm), enorm Heizungs- a Killraten (>10⁹ K/s), a flëssege Jetstroum (~1000 km/h). Dëst extrem reaktivt Ëmfeld oxidéiert Thiophenen an der Uelegphase méi séier a méi komplett op méi polare Sulfoxid a Sulfonen. Katalysator kann den Oxidatiounsprozess weider ënnerstëtzen awer si sinn net wesentlech. Amphiphile Emulsiounskatalysatoren oder Phasetransfer Katalysatoren (PTC), sou wéi quaternär Ammoniumsalze mat hirer eenzegaarteger Kapazitéit fir sech souwuel a wässerlech wéi och an organesch Flëssegkeeten opzeléisen, hu gewisen datt se mam Oxidant integréiert sinn an et vun der Interfacephase an d'Reaktiounsphase transportéieren, doduerch d'Erhéijung vun der Reaktiounsrate. Fenton's Reagens kann bäigefüügt ginn fir d'oxidativ Desulfuriséierungseffizienz fir Diesel Brennstoffer ze verbesseren an et weist e gudde synergeteschen Effekt mat der Sono-Oxidatiounsveraarbechtung.

Verbesserte Mass-Transfer duerch Power-Ultraschall

Wann d'Organo-Schwefelverbindunge bei enger Phasegrenz reagéieren, accumuléieren d'Sulfoxide a Sulfone op der wässerlecher Drëpsfläch a blockéieren aner Schwefelverbindunge fir an der wässerlecher Phase ze interagéieren. D'hydraulesch Schéier verursaacht duerch Kavitational Jetstroum an akustesch Streaming resultéiert zu turbulente Flux a Materialtransport vun an op Drëpsflächen a féiert zu der widderholl Koaleszenz a spéider Bildung vun neien Drëpsen. Wéi d'Oxidatioun mat der Zäit fortgeet, maximéiert d'Sonicatioun d'Belaaschtung an d'Interaktioun vun de Reagenzen.

Phase Transfer Extraktioun vu Sulfonen

No der Oxidatioun an der Trennung vun der wässerlecher Phase (H2O2) kënnen d'Sulfone mat engem polare Léisungsmëttel, wéi Acetonitril an der zweeter Stuf, extrahéiert ginn. D'Sulfone transferéieren op der Phasegrenz tëscht béide Phasen an d'Léisungsmëttelphase fir hir méi héich Polaritéit. Vill wéi an der éischter Etapp, Hielscher Ultraschallreaktoren erhéijen d'Flëssegkeet-Flësseg Extraktioun andeems se eng feingréisst turbulent Emulsioun vun der Léisungsmëttelphase an der Uelegphase maachen. Dëst erhéicht d'Phasekontaktfläch a resultéiert Extraktioun a reduzéierter Léisungsmëttelverbrauch.

Vun Labo Tester bis Pilot Skala a Produktioun

Hielscher Ultrasonics bitt Ausrüstung fir dës Technologie op all Skala ze testen, z'iwwerpréiwen an ze benotzen. Prinzipiell gëtt et nëmmen a 4 Schrëtt gemaach.

1. Mix Ueleg mat H2O2 a sonicate fir d'Schwefelverbindungen ze oxidéieren
2. Zentrifuge fir d'Waasserphase ze trennen
3. Mix Uelegphase mat Léisungsmëttel a sonicate fir d'Sulfonen ze extrahieren
4. Zentrifuge fir d'Léisungsmëttelphase mat Sulfonen ze trennen

Op der Labo Skala kënnt Dir en UP200Ht benotzen fir d'Konzept ze demonstréieren an d'Basisparameter unzepassen, wéi Peroxidkonzentratioun, Prozesstemperatur, Sonikatiounszäit an Intensitéit souwéi Katalysator oder Léisungsmëttelverbrauch.
Um Bank-Top-Niveau e mächtege Sonicator wéi den UIP1000hdT oder UIP2000hdT erlaabt béid Etappen onofhängeg bei Flowraten vun 100 bis 1000L / hr (25 bis 250 gal / hr) ze simuléieren an d'Prozess- a Sonikatiounsparameter ze optimiséieren. Hielscher Ultraschallausrüstung ass entwéckelt fir linear Skala bis zu méi grousse Veraarbechtungsvolumen op Pilot- oder Produktiounsskala. Hielscher Installatiounen si bewisen datt se zouverlässeg fir héichvolumen Prozesser schaffen, dorënner Brennstoffraffinéierung. Hielscher produzéiert containeriséierte Systemer, kombinéiere verschidde vun eise High Power 10kW oder 16kW Geräter zu Cluster fir einfach Integratioun. Designs fir geféierlech Ëmfeld Ufuerderunge z'erreechen sinn och verfügbar. D'Tabell hei drënner weist Veraarbechtungsvolumen a recommandéiert Ausrüstungsgréissten.

Ultrasonic Mixing System – 2 Strange vun 6x10kW (2x120m³/hr)

Virdeeler fir Ultraschall ze benotzen

UAODS bitt bedeitend Virdeeler am Verglach mat HDS. Thiophenes, substituéiert Benzo- an Dibenzothiophene ginn ënner niddregen Temperaturen an Drockbedéngungen oxidéiert. Dofir ass deier Waasserstoff net erfuerderlech, wat dëse Prozess méi gëeegent mécht fir kleng a mëttelgrouss Raffinerien, oder isoléiert Raffinerien net no bei enger Waasserstoffpipeline. Déi verstäerkte Reaktiounsquote a mëll Reaktiounstemperatur an Drock vermeiden d'Beschäftegung vun deier waasserdicht oder aprotesch Léisungsmëttelen.
D'Integratioun vun enger ultraschall assistéiert oxidativen Desulfuriséierung (UAODS) Eenheet mat enger konventioneller Hydrotreating Eenheet kann d'Effizienz verbesseren fir niddereg an / oder ultra-niddereg Schwefel Diesel Brennstoffer ze produzéieren. Dës Technologie kann virun oder no der konventioneller Hydrobehandlung benotzt ginn fir de Schwefelniveau ze senken.
Den UAODS Prozess kann d'Schätzung Kapitalkäschte ëm méi wéi d'Halschent reduzéieren am Verglach mat de Käschte vun engem neien Héichdrockhydrotreater.

Nodeeler vun Hydrodesulfurization (HDS)

Wärend d'Hydrodesulfuriséierung (HDS) en héich effiziente Prozess ass fir d'Entfernung vun Thiolen, Sulfiden an Disulfiden, ass et schwéier refractaire Schwefelhaltege Verbindungen wéi Dibenzothiophen a seng Derivate ze entfernen (zB 4,6-Dimethydibenzothiophen 4,6-DMDBT) op en ultra-nidderegen Niveau. Héich Temperaturen, héijen Drock, an héije Waasserstoffverbrauch fuerderen d'Kapital- an d'Operatiounskäschte vun HDS fir d'ultra-déif Desulfuriséierung erop. Héich Kapital an Operatiounskäschte sinn inévitabel. Rescht Spuerniveauen vu Schwefel kënnen d'Adelmetallkatalysatoren vergëft, déi am Reformatiouns- an Transformatiounsprozess benotzt ginn oder d'Elektrodenkatalysatoren, déi a Brennstoffzellstapelen benotzt ginn.