Ultrasonic Marine Fuel Desulphurization
- Marine Brennstoffer si betraff duerch nei Reglementer, déi e Schwefelgehalt vu 0,5% m / m oder manner erfuerderen.
- Ultraschall assistéiert oxidativ Desulfuriséierung (UAOD) ass eng etabléiert Method déi d'Oxidatiounsreaktioun beschleunegt an ass e wirtschaftlechen a séchere Prozess.
- UAOD Prozesser kënnen an der Atmosphärtemperatur an dem Atmosphärendrock duerchgefouert ginn an et erlaabt eng selektiv Entfernung vu Schwefelverbindungen aus Kuelewaasserstoffer ze maachen.
- Hielscher High-Performance Ultrasonic Systemer sinn einfach ze installéieren a sécher fir um Bord oder um Ufer ze bedreiwen.
Niddereg Schwefel Marine Brennstoffer
D'International Maritime Organisatioun (IMO) huet nei Reglementer implementéiert, duerch déi Marine Schëffer weltwäit verlaangt hunn Marine Brennstoffer mat engem Schwefelgehalt vun 0,5% m / m ab Januar 2020 ze benotzen. Dës nei Reglementer verlaangen déifgräifend Ännerungen an der Veraarbechtung vu Marine Brennstoffer: Fir déi nei Norme fir niddereg Schwefelbrennstoffer ze erfëllen, ass en effizienten Desulphuriséierungsprozess erfuerderlech.
Ultrasonically assistéiert oxidativ Desulphuriséierung (UAOD) vu flëssege Kuelewaasserstoffstoffer wéi Benzin, Naphtha, Diesel, Marine Brennstoff, asw. Ass eng héich effizient a liewensfäeg Method fir Schwefel aus grousse Volumen Baachen vu schwéiere Brennstoffer ze entfernen.
Flowchart vun 2-Stuf ultrasonic oxidativ Desulphuriséierung
Oxidativ Desulphuriséierung
Oxidativ Desulphurization (ODS) ass eng ëmweltfrëndlech a wirtschaftlech Alternativ zu Hydrodesulphuriséierung (HDS) well oxydéiert Schwefelverbindunge wesentlech méi einfach vun de schwéiere Brennstoffer getrennt kënne ginn. Nom oxidativen Desuphuriséierungschrëtt, ginn d'extrakter Schwefelverbindunge mat kierperleche Methoden getrennt, z. B. mat net vermëschen polaren Léisungsmëttel an uschléissender Schwéierkraaft, Adsorptioun oder Zentrifugalseparation. Alternativ kann thermesch Zersetzung benotzt ginn fir d'oxidéiert Schwefel ze entfernen.
Fir d'oxidativ Desulphuriséierungsreaktioun ass en Oxidant (zB, Waasserstoff H2O2, Natriumchlorit NaClO2, Nitrogenoxid N2O, Natriumperiodat NaIO4), e Katalysator (z. B. Säuren) wéi och e Phasentransferreagens sinn erfuerderlech. De Phasentransferreagens hëlleft der heterogene Reaktioun tëscht der wässerlecher an Uelegphase ze förderen, wat de rate-limitéierende Schrëtt vun der ODS Reaktioun ass.
- héich Effizienz – bis zu 98% Desulfuriséierung
- wiertschaftlech: niddreg Investitioun, niddreg operationell Käschten
- keng Katalysatorvergëftung
- einfach, linear Skala-up
- sécher ze bedreiwen
- onshore & Offshore (Onboard) Installatioun
- séier ROI
Ultrasonically-Assistéiert Oxidativ Desulphurization
Wärend Hydrodesulphuriséierung (HDS) méi héich Investitiounskäschte erfuerdert, Héich Reaktiounstemperatur vu bis zu 400ºC, an héijen Drock vu bis zu 100 Atm an de Reaktoren, ass den Ultraschall assistéierten oxidativen Desulfuriséierungsprozess (UAOD) vill méi praktesch, effizient a gréng. D'UAOD verbessert d'Reaktivitéit vun der katalytescher Schwefferentferung staark a bitt zur selwechter Zäit manner Operatiounskäschte, méi héich Sécherheet an Ëmweltschutz. Industriell Ultrasonic Flowreaktorsystemer erhéijen d'Desulfuriséierungsquote duerch eng héich effektiv Dispersioun an doduerch d'Reaktiounskinetik verbessert. Zënter der Ultrasonic Veraarbechtung liwwert Nano-Skala Dispersiounen, ass d'Massentransfer tëscht de verschiddene Phasen an der heterogener Reaktioun drastesch erop.
Ultrasonic (akustesch) Kavitation erhéicht d'Reaktiounsquote a Massentransfer duerch extrem Konditiounen, déi an de cavitationalen Hotspots erreecht ginn. Wärend der Kavitatiounsblase-Implosioun, ganz héich Temperaturen vun ongeféier. 5.000K, ganz séier Ofkillungsraten, Drock vun ongeféier. 2.000atm an deementspriechend extrem Temperaturen an Drockdifferentialer ginn lokal erreecht. D'Implosioun vun der Kavitatiounsblase féiert och zu Flëssegkeetsstraler vu bis zu 280m / s Geschwindegkeet, déi ganz héich Schiefkräfte kreéiert. Dës aussergewéinlech mechanesch Kräfte beschleunegen d'Oxidatiounsreaktiounszäit an erhéijen d'Schweffereffizienz bannent Sekonnen.
Méi Komplett Schwiefelentfernung
Wärend Merkaptaner, Thioetheren, Sulfiden an Disulfiden kënne mat der konventioneller Hydrodesulphuriséierung (HDS) Prozess erofgeholl ginn, fir d'Ewechhuele vun Thiophen, Benzothiophen (BT), Dibenzothiophen (DBT) a 4,6-Dimethyldibenzothiophenes (4,6-DMDBT) a méi raffinéiert Method ass erfuerderlech. Ultrasonic oxidativ Desulphuriséierung ass héich effektiv wann et ëm d'Ewechhuele vu souguer kaum eraushuelbare Schwefelrefraktorverbindunge kënnt (zB 4,6-dimethyldibenzothiophene an aner alkyl-substitueiert Thiophen-Derivater). Ebrahimi et al. (2018) Bericht a Desulfuriséierungseffizienz bis zu 98,25% mat Hëllef vun engem Hielscher Sonoreactor optiméiert fir d'Schwefferentfernung. Ausserdeem kënnen d'Ultrasonically oxydéiert Schwefverbindungen iwwer eng Basiswasserwäsch getrennt ginn.
Effekt vum Multi-Schrëtt UAOD Prozess bei optimale Parameteren
Ultrasonic Desulphuriséierungs Machbarkeetstest mat UP400S
Shayegan et al. 2013 kombinéiert Ultrasonicatioun (UP400S) mat Waasserstoffperoxid als Oxidant, FeSO als Katalysator, Essigsäure als pH Adjustéierer a Methanol als Extraktiouns Léisungsmëttel fir de Schwefelmangel u Gasueleg ze reduzéieren.
D'Reaktiounsratekonstante während oxidativ Desulphuriséierung kënne staark erhéicht ginn andeems Metallonen als Katalysator addéieren an d'Sonikatioun benotzen. D'Ultraschall Energie kann d'Aktivéierungsenergie vun der Reaktioun reduzéieren. D'Ultrasonication Behandlung brécht d'Grenzschicht tëscht festen Katalysatoren a Reagenzéierter a bitt eng homogen Mëschung vu Katalysatoren a Reagens – verbessert doduerch d'Reaktiounskinetik.
De Schwefel Extraktiounsprozess ass e wichtege Schrëtt während der Desulphuriséierung mam Zil dat gesamt Volumen vun desulphuriséierte Gasöl ze erhuelen. Eng Flësseg-Flësseg Extraktioun mat Methanol als Léisungsmëttel benotzen ass en einfachen Extraktiounsprozess, awer fir eng héich Effizienz ze garantéieren ass eng effizient Mëschung vun den immisibele Phasen essentiell. Nëmme wann e maximalen Interface an spéider maximal Massentransfer tëscht de Phasen stattfënnt, gëtt eng héich Extraktiounsquote erreecht. Ultrasonication an der Generatioun vun der akustescher Kavitatioun suergt fir déi intensiv Vermëschung vun de reaktanten Phasen a senkt d'Aktivéierungsenergie vun der Reaktioun.
Héich Performance Ultrasonic Eenheeten fir Marine Brennstoff Desulphurization
Hielscher Ultrasonics ass de Maart Leader vun héijer Kraaft Ultrasonic Systemer fir erfuerderlech Uwendungen wéi UAOD op industriellem Plang. Héich Amplituden vu bis zu 200μm, 24/7 Operatioun ënner Volllaascht a Schwéierbelaaschtung, Robustheet a Benotzerfrëndlechkeet si Schlësselmerkmale vun Hielscher Ultrasonicatoren. Ultrasonic Systemer vu verschiddene Kraaftklassen a verschidde Accessoiren wéi Sonotroden a Flowreaktorgeometrien erlaben eng passend Upassung vum Ultrasonic System op Äre spezifesche Brennstoff, Veraarbechtungskapazitéit an Ëmfeld.
D'Tabellner ënnert Iech en Indikatioun vun der ongeféieren Veraarbechtkapazitéit vun eisem Ultraschall:
| Konte gefouert QShortcut | Duerchflossrate | recommandéiert Comments |
|---|---|---|
| 10 bis 2000mL | 20 bis 400mL / min | UP400St |
| 0.1 bis 20L | 0.2 bis 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100L | 2 bis 10L / min | UIP4000hdT |
| na | 10 bis 100L / min | UIP16000 |
| na | méi grouss | Stärekoup vun UIP16000 |
Kontaktéiert eis! / Frot eis!
High-Power Ultraschert Prozessoren aus Labo fir Pilot an industrielle 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 Ultrasonically-Assisted Oxidativ Desulphurization (UAOD)
Prajapati et al. (2018): Desulphuriséierung vu Réi Ueleg mat Ultraschall Integréiert Oxidativ TechnologieAn. IJSRD – Internationalen Journal fir Wëssenschaftlech Fuerschung & Entwécklung Vol. 6, Ausgab 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 Waasserstéierung ginn, déi duerch bedeitend Investitiouns- an Operatiounskäschte wéinst Héichdrock, Héichtemperatur hydrodeulfuriséierend Ausrüstung, Kessel, Waasserstoffplanzen, a Schwefelrecuperatiounseenheeten ass. Ultraschall assistéiert oxidativ Desulfuriséierung erlaabt de Prozess auszeféieren fir déif Entféierung vu Schwefel ënner vill méi mild Konditiounen, méi séier, sécher a vill méi wirtschaftlech.
Ultraschall assistéiert oxidativen Desulfuriséierung (UAOD) Prozess gouf u Diesel Ueleg a Pëtrolsprodukt Ressource mat Modell Schwefelverbindungen (Benzothiophene, Dibenzothiophene an Dimethyldibenzothiophene) applizéiert. Den Afloss vun oxidanten Betrag, Volumen vun Léisungsmëttel fir den Extraktiounsstap, Zäit an Temperatur vun der Ultraschallbehandlung (UIP1000hdT, 20 kHz, 750 W, funktionnéiert vu 40%) gouf ënnersicht. Mat Hëllef vun de optimiséierten Bedéngungen fir d'UAOD gouf d'Schwefferentfernung bis zu 99% fir Modellverbindungen am Petrolproduktmaterial mat engem molen Undeel fir H2O2: Essigsäure: Schwefel vun 64: 300: 1, no 9min Ultraschallbehandlung bei 90 ° C, gefollegt vun Extraktioun mat Methanol (optiméiertem Léisungsmëttel an Uelegverhältnis vu 0,36). Mat demselwechte Reagensmengen an 9 min Ultraschall war d'Ewechhuele vu Schwefel méi héich wéi 75% fir Diesel Uelegproben.
D'Wichtegkeet vun héijen Ultrasonic Amplitude
Ultrasonic Intensivéierung vu kommerziellen Skala oxidative Desulfuriséierung vu Réi Ueleg erfuerdert d'Benotzung vun enger industrieller Gréisst flow-through Ultrasonic Prozessor fäeg héich Schwéngungsamplitude vun ongeféier z'erhalen 80 – 100 Mikrons. D'Amplituden betreffen direkt mat der Intensitéit vun ultrasonic cavitations-generéierte Schiefkräften a musse bei engem genuch héije Niveau oprecht erhale ginn fir d'Mëschung effizient ze maachen.
D'Experimenter gemaach vum Prajapati et al. weisen datt Ultrasonication d'Desulfuriséierungsreaktioun verbessert. Desulfuriséierung Effizienz war ongeféier 93,2% wann High-Performance Ultraschall applizéiert gëtt.
Shayegan et al. (2013): Schwefelentfernung vu Gasöl mat Ultraschall-assistéierte katalyteschen oxidativen Prozess a Studie vu sengen optimale BedéngungenAn. Koreanesch Journal vun Chemeschen Engineering 30 (9), September 2013. 1751-1759.
Ultraschall assistéiert oxidativen Desulfuriséierungsprozess (UAOD) gouf ugewandt fir Schwefelverbindunge vu Gasöl ze reduzéieren, déi verschidden Arten vu Schwefelgehalt enthalen. D'Ëmweltregelung erfuerdert eng ganz déif Desulfuriséierung fir d'Schwefelverbindungen ze eliminéieren. UAOD ass eng verspriechend Technologie mat méi niddrege Betribskäschten a méi héijer Sécherheet an Ëmweltschutz. Fir déi éischte Kéier gouf den typesche Phasentransferagent (Tetraoctyl-Ammonium-Bromide) duerch Isobutanol ersat, well d'Notzung vu Isobutanol ass vill méi ekonomesch wéi TOAB, wat kee Kontaminatioun imposéiert. D'Reaktioun gouf um optimale Punkt mat verschiddenen Temperaturen duerchgefouert, an eenzel-, zwee- an dräi Schrëtt-Prozeduren, an den Effekt vu graduell Erhéijung vun H ënnersicht2O2 an TOAB benotzt amplaz vum Isobutanol. Total Schwef Konzentratioun an Uelegphase gouf mat der ASTM-D3120 Method analyséiert. Déi héchst Entfernung vu ronn 90% fir Gasolie mat 9.500 mg / kg Schwefel gouf an dräi Schrëtt während 17 Minutte vum Prozess bei 62 ± 2 ° C erreecht wann 180,3 mmol vun H2O2 gouf benotzt an Extraktioun duerch Methanol duerchgefouert.
Akbari et al. (2014): Ënnersichung vu Prozessvariabelen an Intensivéierungseffekter vum Ultraschall ugewannt bei oxidativen Desulfuriséierung vum Model Diesel iwwer MoO3/ Al2O3 KatalysatorAn. Ultrasonics Sonochemistry 21 (2), Mäerz 2014. 692–705.
En neit heterogene sonokatalytesche System besteet aus engem MoO3/ Al2O3 Katalysator an H2O2 kombinéiert mat Ultrasonicatioun gouf studéiert fir d'Oxidatioun vun de Modeller vu Schwefelverbindunge vun Diesel ze verbesseren an ze beschleunegen, wat zu enger däitlecher Erweiderung vun der Prozessereffizienz resultéiert. Den Afloss vum Ultraschall op Eegeschaften, Aktivitéit a Stabilitéit vum Katalysator gouf am Detail studéiert mat GC-FID, PSD, SEM a BET Techniken. Uewen 98% Konversioun vun DBT am Model Diesel mat 1000 μg / g Schwefel gouf duerch nei Ultraschall assistéiert Desulfuriséierung bei H kritt2O2/ Schwefelmolverhältnes vun 3, Temperatur vun 318 K a Katalysatordoséierung vun 30 g / L no 30 min Reaktioun, am Géigesaz zu der 55% Konversioun déi am stille Prozess geschitt ass. Dës Verbesserung gouf bedeitend vun Operatiounsparameter a Katalysatoreigenschafte beaflosst. D'Auswierkunge vun den Haaptprozessvariabelen goufen mat Hëllef vun der Uewerflächemethodologie am stille Prozess am Verglach zu Ultrasonicatioun ënnersicht. Ultraschall bitt eng gutt Dispersioun vu Katalysator an Oxidant duerch Bruch vu Waasserstoffverbindung an Desagglomeratioun vun hinnen an der Uelegphase. Oflagerung vun Gëftstoffer op der Katalysatorfläch verursaacht eng séier Desaktivéierung bei rouege Experimenter, déi nëmmen 5% vun DBT-Oxidatioun entstinn no 6 Zyklen vun der roueger Reaktioun duerch recycléiertem Katalysator. Méi wéi 95% vun DBT goufen no 6 Ultraschall-assistéierte Zyklen oxydéiert, déi eng grouss Verbesserung vun der Stabilitéit weisen andeems d'Uewerfläch während der Ultrasonicatioun botzen. Eng bedeitend Partikelgréisst Reduktioun gouf och no 3h Sonikatioun observéiert déi méi Dispersioun vu Katalysator am Modellbrennstoff liwwere konnt.
Afzalinia et al. (2016): Ultraschall assistéiert oxidativen Desulfuriséierungsprozess vu flëssege Brennstoff duerch Phosphotungstinsäure verschlësselt an engem interpenetréierende Amin-funktionaliséierten Zn (II) - baséiert MOF als KatalysatorAn. Ultrasonics Sonochemistry 2016
An dësem Wierk, Ultraschall assistéiert oxidativ Desulfuriséierung (UAOD) vu flëssege Brennstoffer, déi mat enger neier heterogener héich disperséierter Keggin-Typ Phosphotungstinsäure (H3PW12O40 verkaaft, PTA) Katalysator, deen an en Aminofunktionaliséierter MOF (TMU-17 -NH2) verschlësselt ass. De preparéierten Komposit weist héich katalytesch Aktivitéit an d'Wiederverwendbarkeet bei oxidativen Desulfuriséierung vu Modellbrennstoff. Ultraschall assistéiert oxidativ Desulfuriséierung (UAOD) ass en neie Wee fir Oxidatiounsreaktioun vu Schwefel-enthaltende Verbindungen séier, wirtschaftlech, ëmweltfrëndlech a sécher, ënner mëll Konditiounen. Ultraschallwellen kënnen als effizient Mëttel ugewannt ginn fir d'Reaktiounszäit ze reduzéieren an d'oxidativ Desulfuriséierungssystem Leeschtung ze verbesseren. PTA @ TMU-17-NH2 konnt komplett Desulfuriséierung vum Model Ueleg duerch 20 mg Katalysator, O / S Molverhältnis vun 1: 1 a Präsenz vum MeCN als Extraktiounsmëttel maachen. Déi erzielt Resultater hunn ugewisen datt d'Konversioune vun DBT op DBTO2 98% no 15 min an der Ëmfeldstemperatur erreechen. An dësem Wierk, hu mir TMU-17-NH2 a PTA / TMU-17-NH2 Komposit duerch Ultraschall Bestralung fir d'éischt Kéier virbereet an am UAOD-Prozess agesat. Bereet Katalysator weist eng exzellente Reusibilitéit ouni PTA Auslauchung a Verloscht vun der Aktivitéit.