Onderzoeksresultaten over ultrasonisch geassisteerde oxidatieve ontzwaveling (UAOD)

Prajapati et al. (2018): Ontzwaveling van ruwe olie door middel van geïntegreerde oxidatietechnologie met behulp van ultrasoon geluid. IJSRD – Internationaal Tijdschrift voor Wetenschappelijk Onderzoek & Ontwikkeling deel 6, uitgave 02, 2018.
Prajapati et al. (2018) beschrijven de voordelen van een Hielscher ultrasone reactor voor de ultrasound-ondersteunde oxidatieve ontzwaveling (UAOD). UAOD is een levensvatbare alternatieve technologie geworden voor de traditionele waterzuivering, die wordt belemmerd door aanzienlijke investeringen en operationele kosten als gevolg van hoge druk, hoge temperatuur hydro-ontzwavelingsapparatuur, ketels, waterstofinstallaties en zwavelterugwinningsinstallaties. Door middel van ultrasound-ondersteunde oxidatieve ontzwaveling kan het proces voor diepe verwijdering van zwavel onder veel mildere omstandigheden, sneller, veiliger en veel economischer worden uitgevoerd.
Het ultrasoon geassisteerde oxidatieve ontzwavelingsproces (UAOD) werd toegepast op dieselolie en grondstoffen voor aardolieproducten die modelzwavelsamenstellingen (benzothiofeen, dibenzothiofeen en dimethyldibenzothiofeen) bevatten. De invloed van de hoeveelheid oxidatiemiddel, volume oplosmiddel voor de extractiestap, tijd en temperatuur van de ultrageluidsbehandeling (UIP1000hdT, 20 kHz, 750 W, werkend op 40%) werd onderzocht. Door gebruik te maken van de geoptimaliseerde omstandigheden voor UAOD, werd een zwavelverwijdering tot 99% bereikt voor modelverbindingen in de grondstof voor aardolieproducten, waarbij gebruik werd gemaakt van een molaire verhouding voor H₂de₂azijnzuur: zwavel van 64:300:1, na 9 min. ultrasoonbehandeling bij 90ºC, gevolgd door extractie met methanol (geoptimaliseerde oplosmiddel- en olieverhouding van 0,36). Met dezelfde hoeveelheid reagens en 9 min. ultrasoon geluid was de verwijdering van zwavel hoger dan 75% voor monsters van dieselolie.
Het belang van hoge ultrasone amplitudes
Ultrasone intensivering van oxidatieve ontzwaveling van ruwe olie op commerciële schaal vereist het gebruik van een ultrasone processor op industriële schaal die in staat is om hoge trillingsamplituden te behouden van ongeveer 80 – 100 microns. De amplitudes houden rechtstreeks verband met de intensiteit van de ultrasone cavitatie-geproduceerde schuifkrachten en moeten op een voldoende hoog niveau worden gehouden om de menging efficiënt te laten verlopen.
De experimenten uitgevoerd door Prajapati et al. tonen aan dat ultrasoonisatie de ontzwavelingsreactie verbetert. De ontzwavelingsefficiëntie bedroeg ongeveer 93,2%. wanneer er een hoogwaardige echografie wordt toegepast.

Shayegan et al. (2013): Zwavelverwijdering van gasolie door middel van een ultrasoon katalytisch oxidatieproces en onderzoek naar de optimale omstandigheden.. Korean Journal of Chemical Engineering 30(9), september 2013. 1751-1759.
Echografie-ondersteund oxidatief ontzwavelingsproces (UAOD) werd toegepast om zwavelverbindingen van gasolie met verschillende soorten zwavelgehalte te verminderen. De milieuwetgeving vereist een zeer diepe ontzwaveling om de zwavelverbindingen te elimineren. UAOD is een veelbelovende technologie met lagere operationele kosten en hogere veiligheid en milieubescherming. Voor het eerst werd de typische fase transfer agent (tetraoctyl-ammonium-bromide) vervangen door isobutanol, omdat het gebruik van isobutanol veel zuiniger is dan TOAB, zonder dat er sprake is van vervuiling. De reactie werd uitgevoerd op het optimale punt met verschillende temperaturen, in single-, twee- en drie stappen-procedures, onderzoek naar het effect van de geleidelijke toename van H₂de₂ en TOAB wordt gebruikt in plaats van isobutanol. De totale zwavelconcentratie in de oliefase werd geanalyseerd met de ASTM-D3120 methode. De hoogste verwijdering van ongeveer 90% voor gasolie met 9.500 mg/kg zwavel werd bereikt in drie stappen gedurende 17 minuten van het proces bij 62±2°C, waarbij 180,3 mmol H₂de₂ werd gebruikt en de winning werd uitgevoerd door methanol.

Akbari et al. (2014): Onderzoek naar procesvariabelen en intensiveringseffecten van ultrasoon geluid toegepast in oxidatieve ontzwaveling van model diesel over MoO₃/Al₂de₃ aanstichter. Ultrasone Sonochemie 21(2), maart 2014. 692–705.
Een nieuw heterogeen sonokatalytisch systeem dat bestaat uit een MoO₃/Al₂de₃ katalysator en H₂de₂ in combinatie met ultrasoonisatie werd bestudeerd om de oxidatie van modelzwavelverbindingen van diesel te verbeteren en te versnellen, wat resulteerde in een significante verbetering van de procesefficiëntie. De invloed van ultrageluid op de eigenschappen, activiteit en stabiliteit van de katalysator werd in detail bestudeerd met behulp van GC-FID, PSD, SEM en BET technieken. Meer dan 98% van de DBT in model diesel die 1000 μg/g zwavel bevat, werd verkregen door nieuwe ultrasone ontzwaveling bij H₂de₂/zwavel molaire verhouding van 3, temperatuur van 318 K en een katalysatordosering van 30 g / L na 30 min reactie, in tegenstelling tot de 55% conversie verkregen tijdens het stille proces. Deze verbetering werd sterk beïnvloed door de operationele parameters en katalysatoreigenschappen. De effecten van de belangrijkste procesvariabelen werden onderzocht met behulp van responsieoppervlaktemethodologie in stil proces in vergelijking met ultrasoon. Echografie zorgde voor een goede dispersie van katalysator en oxidatiemiddel door het breken van de waterstofbruggen en deagglomeratie ervan in de oliefase. Afzetting van onzuiverheden op het katalysatoroppervlak veroorzaakte een snelle deactivering in stille experimenten die slechts 5% van de DBT-oxidatie opleverde na 6 cycli van stille reactie door gerecycleerde katalysator. Meer dan 95% van de DBT werd geoxideerd na 6 cycli met behulp van ultrasone trillingen, wat een grote verbetering van de stabiliteit laat zien door het reinigen van het oppervlak tijdens de ultrasoonbehandeling. Een aanzienlijke vermindering van de deeltjesgrootte werd ook waargenomen na een 3 uur durende geluidssignaal dat meer dispersie van de katalysator in de modelbrandstof zou kunnen opleveren.

Afzalinia et al. (2016): Echografie-ondersteund oxidatief ontzwavelingsproces van vloeibare brandstof door middel van fosfotungstic zuur ingekapseld in een interpenetrerende amine-gefunctionaliseerde Zn(II)-gebaseerde MOF als katalysator.. Ultrasone Sonochemie 2016
In dit werk, ultrasoon-geassisteerde oxidatieve ontzwaveling (UAOD) van vloeibare brandstoffen, uitgevoerd met een nieuwe heterogene en sterk gedispergeerde Keggin-type fosfotungstic zuur (H₃PW₁₂de₄₀PTA) katalysator die ingekapseld is in een aminofunctionele MOF (TMU-17 -NH2). De bereide composiet vertoont een hoge katalytische activiteit en herbruikbaarheid in oxidatieve ontzwaveling van modelbrandstof. Echografie-ondersteunde oxidatieve ontzwaveling (UAOD) is een nieuwe manier om oxidatiereacties van zwavel-bevattende verbindingen snel, economisch, milieuvriendelijk en veilig uit te voeren, onder milde omstandigheden. Ultrasone golven kunnen worden toegepast als een efficiënt instrument om de reactietijd te verkorten en de prestaties van oxidatieve ontzwavelingssystemen te verbeteren. PTA@TMU-17-NH2 kan volledig ontzwavelen van de modelolie met 20 mg katalysator, O/S molaire verhouding van 1:1 in aanwezigheid van MeCN als extractiemiddel. De verkregen resultaten geven aan dat de omzettingen van DBT naar DBTO2 na 15 min. in omgevingstemperatuur 98% opleveren. In dit werk hebben we TMU-17-NH2 en PTA/TMU-17-NH2 composiet voor het eerst voorbereid door middel van ultrasone bestraling en toegepast in het UAOD proces. Bereide katalysatoren vertonen een uitstekende herbruikbaarheid zonder PTA-uitloging en verlies van activiteit.