Desulfuración oxidativa asistida ya ultrasonidos (UAODS)

Ya compuestos da contienen azufre jar petróleo ar crudo, ar petróleo, ar diésel ne ma'ra fuelóleos incluyen sulfuros, tioles, tiofenos, benzo — ne dibenzotiofenos sustituidos (BT ne DBT), benzonaftotiofeno (BNT) ne xingu mäs moléculas complejas, ya da ya tiofenos condensados ya formas ya pa mäs ngatho. Ya reactores ultrasónicos Hielscher ayudan ja ar proceso ar desulfuración oxidativa profunda mahyoni pa da tsoni ya estrictas regulaciones ambientales actuales ne ya especificaciones diésel azufre ultra jár (ULSD, 10 ppm azufre).

Desulfuración oxidativa (ODS)

Desulfuración oxidativa ko peróxido hidrógeno ne 'mefa ár njäts'i Tange'u ar extracción ko disolventes ge 'nar tecnología desulfuración profunda yoho ya etapas da reducir yá 'bede ya compuestos organosulfurados ja ya fueloils. Ya reactores ultrasónicos Hielscher bí utilizan jár ambas ar etapas da mejorar ar cinética ar reacción transferencia fase ne ya velocidades disolución jar sistemas fase líquido-líquido.

Diagrama flujo pa ar desulfuración oxidativa asistida ya ultrasonidos – 2 etapas

Ja ar ndui etapa ar ar desulfuración oxidativa asistida ya ultrasonidos, peróxido hidrógeno ar gi japu̲'be̲fi Honja oxidante pa oxidar selectivamente ya moléculas da contienen ar azufre nä'ä gi 'bu̲hu̲ 'bui ja ya fuelóleos da ja yá sulfóxidos wa sulfonas jar nkohi suaves da aumentar ár solubilidad ja ya disolventes polares ko 'nar aumento ár polaridad. Ja xí etapa, ar insolubilidad ar fase acuosa polar ne ar fase orgánica hingi polar ge 'nar hñäki mahyoni jar proceso desulfuración oxidativa, ya da ambas ar fases reaccionan entre hä ho̲ntho ja ar interfase. 'Ñotho ar ultrasonidos, 'me̲hna xta komongu ar nt'uni 'nar xí hñets'i'i velocidad reacción ne 'nar lenta conversión organoazufre jar nuna ko ya bifásico.

Emulsificación ultrasónica

Ar fase ar oleosa ne ar fase acuosa ar mezclan ne ar bombean ja 'nar mezclador estático pa producir 'nar emulsión básica 'nar nthe volumétrica nzäm'bu̲ da 'me̲fa T'ini ma reactor mezcla ultrasónica. Nu'bu̲, ar cavitación ultrasónica produce 'nar mar hñets'i cizallamiento hidráulico ne 'wagi fase acuosa jar gotas submicrónicas ne ar nanométricas. Dado da área superficie específica límite fase ar influyente pa velocidad química ár reacción, nuna reducción significativa jar diámetro ar gota mejora cinética jar reacción ne reduce wa elimina ar 'medi da agentes transferencia fase. Ir nge njapu'befi ya ultrasonidos, ar tsa̲ da reducir ar porcentaje volumen ar peróxido ya da emulsiones ya mäs finas necesitan menos volumen pa proporcionar ar xkagentho superficie contacto ko ar fase oleosa.

Oxidación asistida ya ultrasonidos

Ar cavitación ultrasónica produce 'nar intenso calentamiento local (~5000 ë), altas presiones (~1000atm), enormes velocidades de calentamiento y enfriamiento ()>10⁹ K/seg), ne corrientes en chorro de líquido (~1000 km/h). Nuna ar entorno extremadamente reactivo oxida ya tiofenos fase oleosa dets'e mäs ngut'a ne nxo̲ge ma 'nar dätä za̲ ár nthe̲ sulfóxido polar ne ar sulfonas. Ya catalizadores xi apoyar aún mi mäs proceso oxidación, pe hingi ya esenciales. Ar xi demostrado ke ya catalizadores emulsión anfifílica wa catalizadores transferencia fase (PTC), komongu ya sales amonio cuaternario, ko ár mfeni ho̲ntho pa disolver ar jar líquidos acuosos ne orgánicos, incorporan ko ar oxidante ne bí transportan ndezu̲ ar fase interfaz ma fase reacción, mejorando nja'bu̲ bí velocidad ar reacción. Ar reactivo ar Fenton ar tsa̲ da agregar pa mejorar ar dätä nt'ot'e desulfuración oxidativa pa combustibles diésel ne gi 'ñudi 'nar hogu̲ma̲ ntsoni sinérgico ko ar procesamiento sonooxidación.

Transferencia masa mejorada ya ultrasonido nts'edi

Nu'bu̲ ya compuestos organosulfurados reaccionan ja 'nar límite fase, ya sulfóxidos ne ya sulfonas acumulan jar superficie ar gota acuosa ne bloquean interacción ma 'ra compuestos ar azufre jar fase ar acuosa. Ar cizallamiento hidráulico causado ir nge ya corrientes ar chorro cavitacionales ne ya corrientes acústicas gi komongu ar nt'uni 'nar flujo ar turbulento ne ar transporte hñei ndezu̲ ne nu'bu ya superficies ya gotas ne conduce ar coalescencia repetida ne ár 'mefa ár njäts'i Tange'u formación 'ra'yo gotas. Medida da ar oxidación avanza ko ar pa, ar sonicación maximiza ar exposición ne ar interacción ya reactivos.

Extracción ya transferencia fase sulfonas

'Me̲fa ar oxidación ne ar separación ar fase acuosa (H2O2), ya sulfonas ar xi extraer utilizando 'nar solvente polar, komongu ar acetonitrilo ñoho ar etapa. Ya sulfonas ar transferirán ja ar límite fase ja ya ambas fases ma fase solvente ir nge ár dätä polaridad. El igual ne ár ndui etapa, ja ya reactores ultrasónicos Hielscher impulsan extracción líquido-líquido ir nge ar creación 'nar emulsión turbulenta tamaño fino fase solvente jar fase ar oleosa. 'Me̲hna aumenta ar superficie contacto jar fase ne xta komongu ar nt'uni jar extracción ne ar reducción njapu'befi ya solventes.

Ja ya pruebas laboratorio ar escala ar piloto ne ar producción

Hielscher Ultrasonics ofrece equipos pa probar, gí hñeti ha ne utilizar xí tecnología 'na escala. Básicamente, bí thogi jar 4 pasos, ho̲ntho.

1. Mezclar asete H2O2 ne sonicate da oxidar ya compuestos azufre
2. Centrífuga pa separar ar fase acuosa
3. Mezclar fase oleosa ar disolvente ne ar sonicate da extraer ya sulfonas
4. Centrífuga pa separar ar fase disolvente ko sulfonas

Ma escala laboratorio, ar tsa̲ da utilizar 'nar UP200Ht pa demostrar ar jar mfeni jar ne ajustar parámetros hontho, komongu ar concentración peróxido, ar mpat'i ar proceso, ar pa ne ar intensidad ar sonicación, nja'bu Komo njapu'befi catalizadores wa ya disolventes.
A nivel de sobremesa, 'nar potente sonicador komongu ar UIP1000hdT wa ar UIP2000hdT permite simular ambas ar etapas ar dets'e Ndäse̲ jar caudales 100 ma 1000 L/h (25 ma 250 gal yá h) ne optimizar ya parámetros ar proceso ne ar sonicación. Ya equipos ultrasónicos Hielscher gi 'bu̲hu̲ diseñados pa ar escalado lineal jar pe̲ts'i volúmenes procesamiento escala piloto wa producción. Ar xi demostrado ke ya instalaciones Hielscher funcionan ya nt'ot'e fiable pa procesos Nar dätä hño volumen, incluido ar refinado ar combustibles. Hielscher produce sistemas jar contenedores, combinando 'yani 'ra ya HMUNTS'UJE dispositivos mextha nts'edi 10 kW wa 16 kW jar clústeres pa hei 'nar integración. 'Nehe gi 'bu̲hu̲ da 'mui ar diseños pa da tsoni ko ya requisitos entornos peligrosos. Xtí tabla enumera ya volúmenes procesamiento ne ya tamaños ar equipo recomendados.

Ko mezcla ultrasónica – 2 hebras 6x10kW (2x120m³/hr)

Ventajas ar utilizar ar ultrasonicación

UAODS ofrece ventajas significativas jar comparación ko ya HDS. Ya tiofenos, benzo — ne dibenzotiofenos sustituidos ar oxidan ja ya xí hñets'i'i mpat'i ne ya presión. Ir hingi ar requiere hidrógeno costoso, nä'ä mi thogi ne nuna ar proceso da mäs adecuado pa refinerías t'olo ne medianas, wa refinerías aisladas nä'ä hingi bí 'bu̲i cerca de 'nar gasoducto hidrógeno. Ar aumento ar velocidad ar reacción ne ar mpat'i ne presión reacción suaves evitan da mfaxte ya costosos disolventes anhidros wa ya apróticos.
Ar integración ar 'nar xe̲ni desulfuración oxidativa asistida ya ultrasonidos (UAODS) ko 'nar ar xe̲ni ar hidrotratamiento convencional ar tsa̲ da mejorar ar dätä nt'ot'e jar producción combustibles diésel ko bajo y/o ultrabajo contenido azufre. Nuna ar tecnología ar tsa̲ da utilizar nu'bu̲ wa 'mefa xta hidrotratamiento ar convencional da reducir ar azufre.
Proceso UAODS ar tsa̲ da reducir ya costos ar capital estimados jar nä'ä japi jar comparación ko ar costo 'nar 'ra'yo hidrotratador mextha ar presión.

Desventajas ar hidrodesulfuración (HDS)

Nu'bu̲ bien ar hidrodesulfuración (HDS) ge 'nar proceso altamente nt'ot'e xi hño pa ár eliminación ar tioles, ar sulfuros ne ar disulfuros, xí hñei da hñäki ya compuestos refractarios da contienen azufre komongu ar dibenzotiofeno ne yá derivados (nt'udi, 4, 6 — dimetidibenzotiofeno 4, 6 — DMDBT) ma 'nar za̲ ár nthe̲ ultra hñets'i'i. Altas ya temperaturas, altas ya presiones ne ár mar hñets'i consumo hidrógeno gi 'bu̲hu̲ aumentando ya costos operativos ne capital HDS ar desulfuración ultraprofunda. Altos ya costos ya capital ne ya operación ya inevitables. Ya niveles traza restantes azufre xi envenenar ya catalizadores metales nobles utilizados ar proceso ar reformado ne transformación wa ya catalizadores electrodos utilizados ya pilas pilas combustible.