Alternativa ultrassônica à hidrodessulfuração

As refinarias de petróleo estão enfrentando um aumento na oferta de petróleo bruto sulfuroso, o chamado petróleo azedo, enquanto, ao mesmo tempo, as regulamentações ambientais pressionam por um menor teor de enxofre da gasolina. Simultaneamente, os custos da hidrodessulfurização convencional (HDS) estão aumentando devido ao hidrogênio necessário. O tratamento de cavitação ultrassônica é um método alternativo eficaz para remover o enxofre do petróleo bruto.

Atenda aos padrões de enxofre em óleo com sonicação

Os combustíveis fósseis contêm compostos de enxofre. Estes resultam da degradação da matéria biológica contendo enxofre durante a formação natural dos combustíveis fósseis.

Veículos, como carros, aeronaves e embarcações marítimas ou usinas de energia, causam emissões de dióxido de enxofre (SO2) como resultado da combustão do combustível de petróleo. O mesmo enxofre – mesmo em concentrações muito baixas – Causa danos aos catalisadores de metais nobres na reforma catalítica a jusante em refinarias de petróleo. Os regulamentos ambientais mais recentes exigem uma dessulfurização muito profunda para atender às especificações de diesel com teor de enxofre ultrabaixo (ULSD).
 

Instalação com 192 kW de sonicadores de alta potência para dessulfuração de óleos brutos

Fundo – Hidrodessulfurização (HDS)

Hidrodessulfurização (HDS) é o processo catalítico padrão para a remoção de enxofre de produtos petrolíferos. Nesse processo, as frações sulfurosas do petróleo bruto são misturadas com hidrogênio e um catalisador para reagir ao sulfeto de hidrogênio. Normalmente, o catalisador consiste em uma base de alumina impregnada com cobalto e molibdênio. À medida que os suprimentos de petróleo ficam mais azedos, pressões mais altas e catalisadores alternativos são necessários para a dessulfuração. Compostos de enxofre aromáticos recalcitrantes (por exemplo, 4,6-dimetildibenzotiofeno) não podem ser removidos usando hidrodessulfurização, devido à sua baixa reatividade.

Dessulfuração assistida por ultrassom

Uma alternativa à hidrodessulfurização é a dessulfurização assistida por ultrassom. A exposição de líquidos a ondas ultrassônicas de alta intensidade causa cavitação acústica. Esta é a formação e subsequente colapso violento de pequenas bolhas de vácuo (cavitação). Localmente, condições extremas surgem do colapso violento de cada bolha:

• Temperatura: até 5000 Kelvin
• Pressão: até 2000 Atmosferas
• Jatos líquidos: até 1000 km/h.

Tais condições promovem uma melhor química superficial dos catalisadores por meio de micromistura aprimorada. Em particular, as altas temperaturas locais alteram a cinética da reação química do processo de dessulfuração. Este efeito permite alternativas – menos caro – catalisadores ou química alternativa de dessulfuração a utilizar. Deshpande et al. (2004) investigam um sistema oxidativo composto por carbonato de sódio e peróxido de hidrogênio em um sistema bifásico de diesel e acetonitrila. A ultrassonografia foi aplicada ao sistema bifásico. O estudo alcançou uma redução do teor de DMDBT em mais de 90% nas amostras de diesel.

Sonicador de alto desempenho para dessulfuração de petróleo bruto

A Hielscher é a fornecedora líder mundial de sonicadores de alta capacidade. Como a Hielscher projeta e fabrica processadores ultrassônicos de alto desempenho de até 16kW de potência por dispositivo único, não há limite no tamanho da planta ou na capacidade de processamento. Clusters de vários sistemas de 16kW estão sendo usados para processar fluxos de volume maiores. O processamento de combustível industrial não precisa de muita energia ultrassônica. A necessidade real de energia pode ser determinada usando um sonicador de bancada, como o UIP1000hdT. Todos os resultados de tais testes de bancada podem ser ampliados de forma completamente linear, o que facilita a implementação do processo de dessulfurização ultrassônica em escala de produção industrial.

Se necessário, ultrassônicos certificados pela ATEX (por exemplo, UIP1000-Exd) estão disponíveis para a sonicação em ambientes perigosos.

Custos da ultrassonografia

A ultrassonografia é uma tecnologia de processamento eficaz. Os custos de processamento ultrassônico resultam principalmente do investimento
para dispositivos ultrassônicos, custos de serviços públicos e manutenção. A excelente eficiência energética (ver gráfico) dos dispositivos ultrassônicos Hielscher ajuda a reduzir os custos de serviços públicos.

Literatura

Deshpande, A., Bassi, A., Prakash, A. (2004): Oxidação de 4,6-dimetildibenzotiofeno assistida por ultrassom e catalisada por base em sistema diesel-acetonitrilo bifásico; em: Combustíveis Energéticos, 19 (1), 28 -34, 2005.

Mei H., Mei B.W., Yen T.F. (2003): Um novo método para obter combustível diesel com teor de enxofre ultrabaixo por meio de dessulfurização oxidativa assistida por ultrassom; em: Combustível, Volume 82, Número 4, março de 2003, pp. 405-414 (10), 2003.