Ultraschall Marine Brennstoff Desulphurization
- Marine Brennstoffer si vun neie Reglementer betraff, déi e Schwefelgehalt vun 0,5%m/m oder manner erfuerderen.
- Ultraschall-assistéiert oxidativ Desulfuriséierung (UAOD) ass eng etabléiert Method déi d'Oxidatiounsreaktioun beschleunegt an e ekonomeschen a séchere Prozess ass.
- UAOD Prozesser kënne bei Ëmfeldtemperatur an Atmosphärendrock lafen an erlaben eng selektiv Entfernung vu Schwefelverbindungen aus Kuelewaasserstoffbrennstoffer.
- Hielscher High-Performance Ultrasonic Systemer sinn einfach ze installéieren a sécher fir onboard oder on-shore ze bedreiwen.
Niddereg Schwiewel Marine Brennstoffer
D'International Maritime Organization (IMO) huet nei Reglementer ëmgesat, duerch déi Marineschëffer weltwäit verlaangt sinn, Marine Brennstoffer mat engem Schwefelgehalt vun 0,5%m / m ze benotzen ab Januar 2020. Dës nei Reglementer verlaangen déif Ännerungen an der Veraarbechtung vu Marine Brennstoffer: Fir déi nei Norme fir Schwiefelarm Brennstoffer z'erfëllen, ass en effizienten Desulfuriséierungsprozess erfuerderlech.
Ultraschall-assistéiert oxidativ Desulfuriséierung (UAOD) vu flëssege Kuelewaasserstoffbrennstoffer wéi Benzin, Naphtha, Diesel, Marine Brennstoff, asw.
Flowchart vun 2-Etapp Ultraschall oxidativ Desulfuriséierung
Oxidativ Desulfuriséierung
Oxidativ Desulfuriséierung (ODS) ass eng ëmweltfrëndlech a wirtschaftlech Alternativ zu Hydrodesulfuriséierung (HDS), well oxidéiert Schwefelverbindunge kënne wesentlech méi einfach vun de schwéiere Brennstofföle getrennt ginn. Nom oxidativen Desuphuriséierungsschrëtt ginn déi extrahéiert Schwefelverbindunge mat physikalesche Methoden getrennt, zB mat net-mëschbare polare Léisungsmëttel a spéider Schwéierkraaft, Adsorptioun oder Zentrifugal Trennung. Alternativ kann thermesch Zersetzung benotzt ginn fir den oxidéierte Schwefel ze entfernen.
Fir d'oxidativ Desulfuriséierungsreaktioun, en Oxidant (zB Waasserstoff H2O2, Natriumchlorit NaClO2, Nitrogenoxid N2O, Natriumperiodat NaIO4), e Katalysator (zB Säuren) souwéi e Phasetransferreagens sinn erfuerderlech. De Phase-Transferreagens hëlleft fir déi heterogen Reaktioun tëscht der Waasser- an Uelegphasen ze förderen, wat den Taux-limitéierte Schrëtt vun der ODS Reaktioun ass.
- Héich Effizienz – bis zu 98% Desulfuriséierung
- wirtschaftlech: niddereg Investitioun, niddereg operationell Käschten
- kee Katalysator Vergëftung
- einfach, linear Skala-up
- Sécher ze bedreiwen
- onshore & Offshore (onboard) Installatioun
- Schnell ROI
Ultraschall-Assistéiert Oxidativ Desulfuriséierung
Wärend Hydrodesulfuriséierung (HDS) méi héich Investitiounskäschte erfuerdert, héich Reaktiounstemperatur vu bis zu 400ºC, an héijen Drock vu bis zu 100atm an de Reaktoren, ass den Ultraschall-assistéierten oxidativen Desulfuriséierungsprozess (UAOD) vill méi praktesch, effizient a méi gréng. D'UAOD erhéicht d'Reaktivitéit vun der katalytescher Schwefelentfernung staark a bitt gläichzäiteg méi niddereg Operatiounskäschte, méi héich Sécherheet an Ëmweltschutz. Industriell Ultraschallflussreaktorsystemer erhéijen d'Desulfuriséierungsquote wéinst enger héich effektiver Dispersioun an doduerch verbessert Reaktiounskinetik. Well d'Ultraschallveraarbechtung Nano-Skala Dispersiounen ubitt, gëtt de Massentransfer tëscht de verschiddene Phasen an der heterogener Reaktioun drastesch erhéicht.
Ultraschall (akustesch) Kavitatioun erhéicht d'Reaktiounsquote a Massentransfer duerch déi extrem Bedéngungen, déi an de kavitationalen Hotspots erreecht ginn. Wärend der Kavitatiounsblasenimplosioun sinn ganz héich Temperaturen vun ca. 5.000K, ganz séier Ofkillungsraten, Drock vun ca. 2.000atm an deementspriechend extrem Temperatur- an Drockdifferenzen lokal erreecht ginn. D'Implosioun vun der Kavitatiounsblase resultéiert och zu Flëssegjets vu bis zu 280m/s Geschwindegkeet, wat ganz héich Schéierkraaft entsteet. Dës aussergewéinlech mechanesch Kräfte beschleunegen d'Oxidatiounsreaktiounszäit an erhéijen d'Schwefelkonversiounseffizienz bannent Sekonnen.
Méi Komplett Schwiewel Ewechhuele
Wärend mercaptans, thioethers, sulfides an disulfides kann duerch d'konventionell Hydrodesulphurization (HDS) Prozess geläscht ginn, fir d'Entfernung vun Thiophenes, Benzothiophens (BT), Dibenzothiophenes (DBT) an 4,6-dimethyldibenzothiophenes (4,6-DMDBT a méi) raffinéiert Method ass néideg. Ultraschall oxidativ Desulfuriséierung ass héich effektiv wann et ëm d'Entfernung vu souguer kaum eraushuelbare Schwefel refractaire Verbindungen kënnt (zB 4,6-Dimethyldibenzothiophen an aner alkylsubstituéiert Thiophen-Derivate). Ebrahimi et al. (2018) Rapport a Desulfurization Effizienz bis zu 98,25% mat engem Hielscher Sonoreactor optimiséiert fir Schwefelentfernung. Ausserdeem kënnen déi ultraschall oxidéiert Schwefelverbindunge iwwer eng Basiswasserwäsch getrennt ginn.
Effekt vum Multi-Step UAOD Prozess bei optimalen Parameteren
Ultraschall Desulphurization Machbarkeet Test mat UP400S
Shayegan et al. 2013 kombinéiert Ultraschall (UP400S) mat Waasserstoffperoxid als Oxidant, FeSO als Katalysator, Essigsäure als pH-Adjuster a Methanol als Extraktiounsléisungsmëttel fir d'Schwefelbetrag vum Gasueleg ze reduzéieren.
D'Reaktiounsgeschwindegkeetskonstanten wärend der oxidativer Desulfuriséierung kënne staark erhéicht ginn andeems Metallionen als Katalysator bäigefüügt ginn an d'Sonikatioun benotzen. D'Ultraschallenergie kann d'Aktivéierungsenergie vun der Reaktioun reduzéieren. D'Ultraschallbehandlung brécht d'Grenzschicht tëscht festen Katalysatoren a Reagenz a bitt eng homogen Mëschung vu Katalysatoren a Reagens – verbessert doduerch d'Reaktiounskinetik.
De Schwefelextraktiounsprozess ass e entscheedende Schrëtt wärend der Entschwiewel mam Zil de Gesamtvolumen vun desulfuriséierte Gasueleg ze recuperéieren. Eng flësseg-flësseg Extraktioun ze benotzen mat Methanol als Léisungsmëttel ass en einfachen Extraktiounsprozess, awer fir eng héich Effizienz ze garantéieren ass eng effizient Mëschung vun den onmëschbare Phasen essentiell. Nëmme wann e maximalen Interface an duerno maximal Massentransfer tëscht de Phasen stattfënnt, gëtt eng héich Extraktiounsquote erreecht. Ultrasonication an d'Generatioun vun akustescher Kavitatioun bitt déi intensiv Mëschung vun de Reaktantphasen a senkt d'Aktivatiounsenergie vun der Reaktioun.
High Performance Ultrasonic Unitéiten fir Marine Brennstoff Desulphurization
Hielscher Ultrasonics ass de Maart Leader vun High Power Ultrasonic Systemer fir erfuerderlech Uwendungen wéi UAOD op industrieller Skala. Héich Amplituden vu bis zu 200μm, 24/7 Operatioun ënner voller Belaaschtung a schwéier Pflicht, Robustheet a Benotzerfrëndlechkeet sinn Schlësselfeatures vun Hielscher Ultraschaller. Ultraschallsystemer vu verschiddene Kraaftklassen a verschidde Accessoiren wéi Sonotroden a Flowreaktorgeometrien erlaben déi gëeegent Adaptatioun vum Ultraschallsystem op Äre spezifesche Brennstoff, Veraarbechtungskapazitéit an Ëmfeld.
D'Tabell hei drënner gëtt Iech eng Indikatioun vun der geschätzter Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschaller:
| Batch Volume | Duerchflossrate | Recommandéiert Apparater |
|---|---|---|
| 10 bis 2000 ml | 20 bis 400 ml/min | UP 400 St |
| 0.1 bis 20L | 02 bis 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100 l | 2 bis 10 l/min | UIP4000hdT |
| na | 10 bis 100 l/min | UIP16000 |
| na | méi grouss | Stärekoup vun UIP16000 |
Kontaktéiert eis! / Frot eis!
Héich-Muecht Ultraschall Prozessoren aus Labo zu Pilot an industriell Skala.
Literatur / Referenzen
- Ebrahimi, S.L.; Khosravi-Nikou, M.R.; Hashemabadi, S.H. (2018): Sonoreactor optimization for ultrasound assisted oxidative desulfurization of liquid hydrocarbon. Petroleum Science and Technology Vol. 36, Issue 13, 2018.
- Prajapati, A.K.; Singh, S.K.; Gupta, S.P.; Mishra, A. (2018): Desulphurization of Crude Oil by Ultrasound Integrated Oxidative Technology. IJSRD – International Journal for Scientific Research & Development Vol. 6, Issue 02, 2018.
- Shayegan, Z.; Razzaghi, M.; Niaei, A.; Salari, D.; Tabar, M.T.S.; Akbari, A.N. (2013): Sulfur removal of gas oil using ultrasound-assisted catalytic oxidative process and study of its optimum conditions. Korean J. Chem. Eng., 30(9), 2013. 1751-1759.
- Štimac, A.; Ivančević, B.; Jambrošić, K. (2001): Characterization of Ultrasonic Homogenizers for Shipbuilding Industry.
Fuerschungsresultater iwwer Ultraschall-Assisted Oxidative Desulphurization (UAOD)
Prajapati et al. (2018): Desulfurization vu Crude Oil duerch Ultraschall Integréiert Oxidativ Technologie. IJSRD – International Journal fir Wëssenschaftlech Fuerschung & Entwécklung Vol. 6, Heft 02, 2018.
Prajapati et al. (2018) beschreiwen d'Virdeeler vun engem Hielscher Ultraschallreaktor fir d'Ultraschall-assistéiert oxidativ Desulfuriséierung (UAOD). UAOD ass eng liewensfäeg Alternativ Technologie zu der traditioneller Hydrobehandlung ginn, déi duerch bedeitend Investitiouns- an Operatiounskäschte behënnert gëtt wéinst Héichdrock-, Héichtemperatur-Hydrodesulfuriséierungsausrüstung, Kessel, Waasserstoffanlagen, a Schwefel-Erhuelungsunitéiten. Ultraschall-assistéiert oxidativ Desulfuriséierung erlaabt de Prozess fir déif Entfernung vu Schwefel ënner vill méi milder Bedéngungen auszeféieren, méi séier, méi sécher a vill méi ekonomesch.
Ultraschall-assistéiert oxidativ Desulfuriséierung (UAOD) Prozess gouf op Diesel Ueleg a Pëtrolsproduktfeedstock applizéiert mat Modell Schwefelverbindungen (Benzothiophen, Dibenzothiophene an Dimethyldibenzothiophene). Den Afloss vun der oxidant Betrag, Volumen vum Léisungsmëttel fir den Extraktiounsstuf, Zäit an Temperatur vun der Ultraschallbehandlung (UIP1000hdT, 20 kHz, 750 W, fonctionnéiert bei 40%) gouf ënnersicht. Mat Hëllef vun den optimiséierte Bedéngungen fir UAOD gouf d'Schwefelentfernung bis zu 99% erreecht fir Modellverbindungen a Petroleumproduktfërder mat engem molaren Undeel fir H2O2: Essigsäure: Schwefel vun 64:300:1, no 9min Ultraschallbehandlung bei 90ºC, gefollegt vun Extraktioun mat Methanol (optiméiert Léisungsmëttel- an Uelegverhältnis vun 0,36). Mat der selwechter Reagensbetrag an 9 min vun Ultraschall war d'Entfernung vu Schwefel méi héich wéi 75% fir Diesel Ueleg Echantillon.
D'Wichtegkeet vun High Ultrasonic Amplituden
Ultraschall Verstäerkung vun kommerziell-Skala oxidativen Desulfurization vun Rohöl erfuerdert d'Benotzung vun engem industriellen Duerchschnëtts-Ultraschallprozessor, dee fäeg ass héich Schwéngungsamplituden vun ongeféier z'erhalen. 80 – 100 Mikrons. D'Amplituden bezéie sech direkt op d'Intensitéit vun den Ultraschallkavitatiounen generéierte Schéierkräften a mussen op e genuch héijen Niveau erhale ginn fir datt d'Mëschung effizient ass.
D'Experimenter ausgefouert vun Prajapati et al. weisen datt d'Ultraschall d'Desulfuriséierungsreaktioun verbessert. Desulfurization Effizienz war ongeféier 93,2% wann héich-Performance Ultraschall applizéiert gëtt.
Shayegan et al. (2013): Schwefelentfernung vu Gasueleg mat Ultraschall-assistéierten katalytesche oxidativen Prozess a Studie vu sengen optimalen Bedéngungen. Koreanesch Journal vun Chemeschen Engineering 30 (9), September 2013. 1751-1759.
Ultraschall-assistéiert oxidativ Desulfuriséierungsprozess (UAOD) gouf applizéiert fir Schwefelverbindunge vu Gasueleg ze reduzéieren, déi verschidden Aarte vu Schwefelgehalt enthalen. D'Ëmweltreguléierung erfuerdert eng ganz déif Desulfuriséierung fir d'Schwefelverbindungen ze eliminéieren. UAOD ass eng villverspriechend Technologie mat méi nidderegen Operatiounskäschten a méi héijer Sécherheet an Ëmweltschutz. Fir déi éischte Kéier gouf den typesche Phasetransfer Agent (Tetraoctyl-Ammonium-Bromid) duerch Isobutanol ersat, well d'Benotzung vun Isobutanol vill méi ekonomesch ass wéi TOAB, a keng Kontaminatioun imposéiert. D'Reaktioun gouf um optimale Punkt mat verschiddenen Temperaturen duerchgefouert, an eenzel-, zwee- an dräi-Schrëtt-Prozeduren, d'Effekt vun der gradueller Erhéijung vun H ënnersicht.2O2 an TOAB gëtt amplaz vun Isobutanol benotzt. Gesamt Schwefelkonzentratioun an der Uelegphase gouf duerch ASTM-D3120 Method analyséiert. Déi héchst Entfernung vu ronn 90% fir Gasueleg mat 9.500 mg / kg Schwefel gouf an dräi Schrëtt während 17 Minutte vum Prozess bei 62 ± 2 ° C erreecht wann 180,3 mmol H2O2 gouf benotzt an Extraktioun duerch Methanol duerchgefouert.
Akbari et al. (2014): Untersuchung vu Prozessvariablen an Intensivéierungseffekter vum Ultraschall applizéiert an der oxidativer Desulfuriséierung vum Model Diesel iwwer MoO3/Al2O3 Katalysator. Ultrasonics Sonochemistry 21 (2), Mäerz 2014. 692-705.
En neien heterogenen sonokatalytesche System besteet aus engem MoO3/Al2O3 Katalysator und H2O2 kombinéiert mat Ultraschall gouf studéiert fir d'Oxidatioun vu Modeller Schwefelverbindunge vum Diesel ze verbesseren an ze beschleunegen, wat zu enger wesentlecher Verbesserung vun der Prozesseffizienz resultéiert. Den Afloss vum Ultraschall op Eegeschaften, Aktivitéit a Stabilitéit vum Katalysator gouf am Detail mat GC-FID, PSD, SEM a BET Techniken studéiert. Iwwer 98% Konversioun vun DBT am Modell Diesel mat 1000 μg / g Schwefel gouf duerch nei Ultraschall-assistéiert Desulfurization bei H kritt2O2/ Schwiefel molar Verhältnis vun 3, Temperatur vun 318 K an Katalysator Doséierung vun 30 g / L no 30 min Reaktioun, Géigesaz zu der 55% Konversioun kritt während der roueg Prozess. Dës Verbesserung gouf wesentlech vun Operatiounsparameter a Katalysatoreigenschaften beaflosst. D'Effekter vun den Haaptprozessvariablen goufen ënnersicht mat der Äntwert Uewerfläch Methodologie am stille Prozess am Verglach mat Ultraschall. Ultraschall huet eng gutt Dispersioun vu Katalysator an Oxidant zur Verfügung gestallt duerch Broch vu Waasserstoffbindung an Deagglomeratioun vun hinnen an der Uelegphase. Oflagerung vun Gëftstoffer op der Katalysator Uewerfläch verursaacht eng séier Deaktivéierung a stille Experimenter, déi nëmmen 5% vun der DBT-Oxidatioun no 6 Zyklen vun der roueger Reaktioun vum recycléierte Katalysator resultéieren. Iwwer 95% vun DBT gouf no 6 Ultraschall-assistéiert Zyklen oxidéiert, déi eng grouss Verbesserung vun der Stabilitéit weisen andeems d'Uewerfläch während der Ultraschall botzt. Eng bedeitend Partikelgréisstreduktioun gouf och no 3h Sonikatioun observéiert, déi méi Dispersioun vum Katalysator am Modellbrennstoff ubidden.
Afzalini et al. (2016): Ultraschall-assistéiert oxidativen Desulfuriséierungsprozess vu flëssege Brennstoff duerch Phosphowolframsäure akapselt an engem interpenetréierenden Amin-funktionaliséierten Zn(II)-baséierten MOF als Katalysator. Ultrasonics Sonochemistry 2016
An dëser Aarbecht, Ultraschall-assistéiert oxidativ Desulfuriséierung (UAOD) vu flëssege Brennstoffer duerchgefouert mat enger neier heterogener héich dispergéierter Keggin-Typ Phosphowolframsäure (H)3PW12O40, PTA) Katalysator deen an en amino-funktionaliséierte MOF (TMU-17 -NH2) verschlësselt ass. De preparéierten Komposit weist héich katalytesch Aktivitéit a Wiederverwendbarkeet bei der oxidativer Desulfuriséierung vum Modellbrennstoff. Ultraschall-assistéiert oxidativ Desulfuriséierung (UAOD) ass en neie Wee fir d'Oxidatiounsreaktioun vu Schwefelhaltege Verbindungen séier, wirtschaftlech, ëmweltfrëndlech a sécher, ënner mëlle Bedéngungen ze maachen. Ultraschallwellen kënnen als effizient Tool applizéiert ginn fir d'Reaktiounszäit ze reduzéieren an d'oxidativ Desulfuriséierungssystem Leeschtung ze verbesseren. PTA@TMU-17-NH2 konnt komplett Desulfuriséierung vum Modellöl duerch 20 mg Katalysator, O/S molar Verhältnis vun 1:1 a Präsenz vu MeCN als Extraktiounsléisungsmëttel duerchgefouert ginn. Déi kritt Resultater uginn datt d'Konversioune vun DBT op DBTO2 98% no 15 min an der Ëmgéigend Temperatur erreechen. An dëser Aarbecht hu mir TMU-17-NH2 an PTA / TMU-17-NH2 Komposit duerch Ultraschallbestralung fir d'éischte Kéier virbereet an am UAOD Prozess beschäftegt. Preparéiert Katalysator weist eng exzellent Wiederverwendbarkeet ouni PTA Ausleechung a Verloscht vun Aktivitéit.