Ultraskaņas alternatīva hidrodesulfurizācijai

Naftas pārstrādes rūpnīcas saskaras ar pieaugošu sēra jēlnaftas, tā sauktās skābās jēlnaftas, piegādi, vienlaikus vides aizsardzības noteikumu spiedienu uz zemāku sēra saturu benzīnā. Vienlaikus pieaug parastās hidrodesulfurizācijas (HDS) izmaksas, jo nepieciešams ūdeņradis. Ultraskaņas kavitācijas apstrāde ir efektīva alternatīva metode sēra noņemšanai no jēlnaftas.

Atbilst sēra standartiem eļļā ar ultraskaņu

Fosilais kurināmais satur sēra savienojumus. Tie rodas, noārdoties bioloģiskajām vielām, kas satur sēru, fosilā kurināmā dabiskās veidošanās laikā.

Transportlīdzekļi, piemēram, automašīnas, lidmašīnas un jūras kuģi vai elektrostacijas, rada sēra dioksīda (SO2) emisijas naftas degvielas sadegšanas rezultātā. Tas pats sērs – pat ļoti zemās koncentrācijās – izraisa cēlmetālu katalizatoru bojājumus pakārtotajā katalītiskajā riformingā naftas pārstrādes rūpnīcās. Jaunākie vides noteikumi prasa ļoti dziļu desulfurizāciju, lai atbilstu īpaši zema sēra satura dīzeļdegvielas (ULSD) specifikācijām.
 

Uzstādīšana ar 192 kW lieljaudas ultraskaņas aparātu jēlnaftas desulfurizācijai

Fons – Hidrodesulfurizācija (HDS)

Hidrodesulfurizācija (HDS) ir standarta katalītiskais process sēra noņemšanai no naftas produktiem. Šajā procesā jēlnaftas sēra frakcijas sajauc ar ūdeņradi un katalizatoru, lai reaģētu uz sērūdeņradi. Parasti katalizators sastāv no alumīnija oksīda bāzes, kas piesūcināta ar kobaltu un molibdēnu. Tā kā naftas krājumi kļūst skābāki, desulfurizācijai ir nepieciešams augstāks spiediens un alternatīvi katalizatori. Nepakļāvīgus aromātiskos sēra savienojumus (piemēram, 4,6-dimetildibenzotiofēnu) to zemās reaktivitātes dēļ nevar atdalīt, izmantojot hidrodesulfurizāciju.

ultrasoniski atbalstīta desulfurizācija

Alternatīva hidrodesulfurizācijai ir ultrasoniski atbalstīta desulfurizācija. Šķidrumu iedarbība uz augstas intensitātes ultraskaņas viļņiem izraisa akustisko kavitāciju. Tas ir mazu vakuuma (kavitācijas) burbuļu veidošanās un sekojošs vardarbīgs sabrukums. Lokāli ekstremāli apstākļi rodas no katra burbuļa vardarbīga sabrukuma:

• Temperatūra: līdz 5000 Kelviniem
• spiediens: līdz 2000 atmosfērām
• Šķidrās strūklas: līdz 1000km / h.

Šādi apstākļi veicina katalizatoru labāku virsmas ķīmiju, uzlabojot mikro sajaukšanu. Jo īpaši augstās vietējās temperatūras maina desulfurizācijas procesa ķīmiskās reakcijas kinētiku. Šis efekts ļauj izmantot alternatīvu – Lētāks – izmantojamie katalizatori vai alternatīvā desulfurizācijas ķīmija. (2004) pēta oksidatīvo sistēmu, kas sastāv no nātrija karbonāta un ūdeņraža peroksīda divfāzu dīzeļdegvielas un acetonitrila sistēmā. Ultrasonication tika piemērots divfāzu sistēmai. Pētījumā tika panākts DMDBT satura samazinājums par vairāk nekā 90% dīzeļdegvielas paraugos.

Augstas veiktspējas sonicator jēlnaftas desulfurizācijai

Hielscher ir vadošais augstas ietilpības ultraskaņas piegādātājs visā pasaulē. Tā kā Hielscher projektē un ražo augstas veiktspējas ultraskaņas procesorus ar jaudu līdz 16 kW uz vienu ierīci, augu lielumam vai apstrādes jaudai nav ierobežojumu. Vairāku 16kW sistēmu klasteri tiek izmantoti lielāka apjoma plūsmu apstrādei. Rūpnieciskai degvielas apstrādei nav nepieciešams daudz ultraskaņas enerģijas. Faktisko enerģijas prasību var noteikt, izmantojot stenda ultraskaņas datoru, piemēram, UIP1000hdT. Visus šādu stenda izmēģinājumu rezultātus var palielināt pilnīgi lineāri, kas atvieglo ultraskaņas desulfurizācijas procesa īstenošanu rūpnieciskās ražošanas mērogā.

Ja nepieciešams, ATEX sertificēti ultrasonikatori (piemēram, UIP1000-Exd) ir pieejami ultraskaņas apstrādei bīstamās vidēs.

Ultrasonication izmaksas

Ultrasonication ir efektīva apstrādes tehnoloģija. Ultraskaņas apstrādes izmaksas galvenokārt rodas no ieguldījumiem
ultraskaņas ierīcēm, komunālo pakalpojumu izmaksas un uzturēšana. Izcila energoefektivitāte (skat. Diagrammas) no Hielscher ultraskaņas ierīcēm palīdz samazināt komunālo pakalpojumu izmaksas.

Literatūra

Dešpande, A., Bassi, A., Prakašs, A. (2004): Ultraskaņas atbalstīta, bāzes katalizēta 4,6-dimetildibenzotiofēna oksidācija divfāzu dīzeļdegvielas-acetonitrila sistēmā; in: Energy Fuels, 19 (1), 28 -34, 2005.

Mei H., Mei B.W., Jena T.F. (2003): Jauna metode īpaši zema sēra satura dīzeļdegvielas iegūšanai, izmantojot ultraskaņas palīdzību oksidatīvā desulfurizācija; in: Degviela, 82. sējums, Nr. 4, 2003. gada marts, 405.–414. lpp.(10), 2003.