Ultraschall als Alternativ zur Hydroentschwiefelung

Uelegraffinerië kréien ëmmer méi schwiefelhaltege Réiueleg geliwwert, sougenannte sauere Réiueleg, wärend d’Ëmweltvirschrëfte gläichzäiteg e méi niddrege Schwiefelgehalt am Bensinn fuerderen. Gläichzäiteg klammen d’Käschte vun der konventioneller Hydroentschwiefelung (HDS) wéinst dem néidege Waasserstoff. D’Behandlung mat Ultraschallkavitatioun ass eng effikass alternativ Method, fir Schwiefel aus Réiueleg ze entfernen.

Schwiefelgrenzwäerter am Ueleg duerch Ultraschallbehandlung anhalen

Fossill Brennstoffer enthalen Schwiefelverbindungen. Dës entstinn duerch den Ofbau vu schwiefelhalteger biologescher Matière wärend der natierlecher Entsteeung vu fossille Brennstoffer.

Gefierer wéi Autoen, Fligeren a Schëffer oder Kraaftwierker verursaachen duerch d’Verbrennung vu Brennstoffer op Pëtrolsbasis Emissioune vu Schwiefeldioxid (SO2). Dee selwechte Schwiefel beschiedegt – och a ganz niddrege Konzentratiounen – Edelmetallkatalysatore beim nogeschalte katalytesche Reforméieren a Pëtrolsraffinerien. Déi neisten Ëmweltvirschrëfte verlaangen eng ganz déifgräifend Entschwiefelung, fir d’Spezifikatioune fir Diesel mat ultraniddregem Schwiefelgehalt (ULSD) ze erfëllen.
 

Installatioun mat 192 kW u staarken Ultraschallapparater fir d’Entschwiefelung vu Réiueleger

Hannergrond – Hydroentschwiefelung (HDS)

Hydroentschwiefelung (HDS) ass dat katalytescht Standardverfare fir Schwiefel aus Pëtrolsprodukter ze entfernen. Bei dësem Verfare ginn déi schwiefelhalteg Fraktioune vum Réiueleg mat Waasserstoff an engem Katalysator gemëscht, fir zu Schwiefelwaasserstoff ze reagéieren. Typescherweis besteet de Katalysator aus enger Aluminiumoxidbasis, déi mat Kobalt a Molybdän imprägnéiert ass. Well déi geliwwert Ueleger ëmmer méi schwiefelhalteg ginn, si méi héich Drécker an alternativ Katalysatore fir d’Entschwiefelung néideg. Schwéier ëmsetzbar aromatesch Schwiefelverbindungen (z. B. 4,6-Dimethyldibenzothiophen) kënnen duerch Hydroentschwiefelung wéinst hirer gerénger Reaktivitéit net ewechgeholl ginn.

Ultraschallënnerstëtzten Entschwiefelung

Eng Alternativ zur Hydroentschwiefelung ass d’ultraschallënnerstëtzten Entschwiefelung. Wann Flëssegkeeten Ultraschallwelle mat héijer Intensitéit ausgesat ginn, entsteet akustesch Kavitatioun. Dobäi bilden sech kleng Vakuumblosen (Kavitatiounsblosen), déi duerno gewaltsam zesummefalen. Duerch dat gewaltsaamt Zesummefale vun all Blos entstinn lokal extrem Bedéngungen:

• Temperatur: bis zu 5000 Kelvin
• Drock: bis zu 2000 Atmosphären
• Flëssegkeetsstralen: bis zu 1000km/hr.

Esou Bedéngunge fërderen duerch eng verbessert Mikrovermëschung eng besser Uewerflächechimie vun de Katalysatoren. Besonnesch déi héich lokal Temperature veränneren d’chemesch Reaktiounskinetik vum Entschwiefelungsprozess. Dësen Effekt erméiglecht den Asaz vun alternativen – méi bëllege – Katalysatoren oder enger alternativer Entschwiefelungschimie. Deshpande et al. (2004) ënnersichen en oxidatiivt System aus Natriumkarbonat a Waasserstoffperoxid an engem zweephasege System aus Diesel an Acetonitril. Den zweephasege System gouf mat Ultraschall behandelt. D’Etüd huet eng Reduktioun vum DMDBT-Gehalt an den Dieselprouwe vu méi wéi 90% erreecht.

Héichleeschtungsultraschallapparat fir d’Entschwiefelung vu Réiueleg

Hielscher ass weltwäit de féierende Fournisseur vun Ultraschallapparater mat héijer Kapazitéit. Well Hielscher Héichleeschtungsultraschallprozessoren mat bis zu 16kW Leeschtung pro eenzelen Apparat entwéckelt a fabrizéiert, gëtt et keng Limit fir d’Gréisst vun der Anlag oder d’Veraarbechtungskapazitéit. Gruppe vu méi 16kW-Systemer gi fir d’Veraarbechtung vu méi grousse Volumenstréim agesat. Déi industriell Veraarbechtung vu Brennstoffer brauch net vill Ultraschallenergie. Den tatsächlechen Energiebedarf ka mat engem Ultraschallapparat fir den Dëschasaz wéi dem UIP1000hdT bestëmmt ginn. All Resultater aus esou Versich um Dëschapparat kënne komplett linear op e méi grousse Moossstaf iwwerdroe ginn, wat d’Ëmsetzung vum Ultraschallentschwiefelungsprozess am industrielle Produktiounsmoossstaf erliichtert.

Bei Bedarf sinn ATEX-zertifizéiert Ultraschallapparater (z. B. UIP1000-Exd) fir d’Ultraschallbehandlung a geféierlechen Ëmgéigenden disponibel.

Käschte vun der Ultraschallbehandlung

D’Ultraschallbehandlung ass eng effikass Veraarbechtungstechnologie. D’Käschte vun der Ultraschallveraarbechtung erginn sech haaptsächlech aus den Investitiounen
an Ultraschallapparater, de Versuergungskäschten an dem Ënnerhalt. Déi aussergewéinlech Energieeffizienz (kuck Diagramm) vun den Hielscher Ultraschallapparater hëlleft, d’Versuergungskäschten ze reduzéieren.

Literatur

Deshpande, A., Bassi, A., Prakash, A. (2004): Ultraschallënnerstëtzt, basekatalyséiert Oxidatioun vu 4,6-Dimethyldibenzothiophen an engem zweephasegen Diesel-Acetonitril-System; an: Energy Fuels, 19 (1), 28 -34, 2005.

Mei H., Mei B.W., Yen T.F. (2003): Eng nei Method fir Dieselbrennstoff mat ultraniddregem Schwiefelgehalt duerch ultraschallënnerstëtzt oxidativ Entschwiefelung ze gewannen; an: Fuel, Band 82, Nummer 4, March 2003, S. 405-414(10), 2003.