Alternativă cu ultrasunete la hidrodesulfurare
Rafinăriile de petrol se confruntă cu o aprovizionare tot mai mare cu țiței sulfuros, așa-numitul țiței acru, în timp ce, în același timp, reglementările de mediu presează pentru un conținut mai scăzut de sulf din benzină. În același timp, costurile hidrodesulfurării convenționale (HDS) cresc din cauza hidrogenului necesar. Tratamentul cu ultrasunete cavitație este o metodă alternativă eficientă pentru a elimina sulful din țiței.
Faceți cunoștință cu standardele de sulf în ulei cu sonicare
Combustibilii fosili conțin compuși de sulf. Acestea rezultă din degradarea materiei biologice care conține sulf în timpul formării naturale a combustibililor fosili.
Vehiculele, cum ar fi autoturismele, aeronavele și navele maritime sau centralele electrice, provoacă emisii de dioxid de sulf (SO2) ca urmare a arderii combustibilului petrolier. Același sulf – chiar și în concentrații foarte scăzute – provoacă daune catalizatorilor metalelor nobile în reformarea catalitică din aval în rafinăriile de petrol. Cele mai recente reglementări de mediu necesită o desulfurare foarte profundă pentru a îndeplini specificațiile diesel cu conținut ultra-scăzut de sulf (ULSD).
Fond – Hidrodesulfurare (HDS)
Hidrodesulfurare (HDS) este procesul catalitic standard pentru îndepărtarea sulfului din produsele petroliere. În acest proces, fracțiunile sulfuroase ale țițeiului sunt amestecate cu hidrogen și un catalizator pentru a reacționa la hidrogenul sulfurat. De obicei, catalizatorul constă dintr-o bază de alumină impregnată cu cobalt și molibden. Pe măsură ce rezervele de ulei devin mai acide, sunt necesare presiuni mai mari și catalizatori alternativi pentru desulfurare. Compușii aromatici cu sulf recalcitranți (de exemplu, 4,6-dimetildibenzotiofen) nu pot fi îndepărtați prin hidrodesulfurare, datorită reactivității lor scăzute.
Desulfurare asistată ultrasonically
O alternativă la hidrodesulfurare este desulfurarea asistată ultrasonically. Expunerea lichidelor la unde ultrasonice de intensitate ridicată provoacă cavitație acustică. Aceasta este formarea și prăbușirea violentă ulterioară a bulelor mici de vid (cavitație). La nivel local, condițiile extreme apar din prăbușirea violentă a fiecărei bule:
- Temperatură: până la 5000 Kelvin
- Presiune: până la 2000 atmosfere
- Jeturi lichide: până la 1000 km / oră.
Astfel de condiții promovează o chimie mai bună a suprafeței catalizatorilor prin micro-amestecare îmbunătățită. În special, temperaturile locale ridicate modifică cinetica reacției chimice a procesului de desulfurare. Acest efect permite alternative – mai puțin costisitor – catalizatori sau chimie alternativă de desulfurare care urmează să fie utilizată. Deshpande et al. (2004) investighează un sistem oxidativ compus din carbonat de sodiu și peroxid de hidrogen într-un sistem bifazic de motorină și acetonitril. Ultrasonication a fost aplicat sistemului bifazic. Studiul a obținut o reducere a conținutului de DMDBT cu mai mult de 90% în probele de motorină.
Sonicator de înaltă performanță pentru desulfurarea brutului
Hielscher este principalul furnizor de sonicatoare de mare capacitate, la nivel mondial. Ca Hielscher proiectează și produce procesoare cu ultrasunete de înaltă performanță de până la 16kW putere pe un singur dispozitiv, nu există nici o limită în dimensiunea plantei sau capacitatea de procesare. Clustere de mai multe sisteme de 16kW sunt utilizate pentru prelucrarea fluxurilor de volum mai mari. Prelucrarea combustibilului industrial nu necesită multă energie cu ultrasunete. Necesarul real de energie poate fi determinat folosind un sonicator bench-top, cum ar fi UIP1000hdT. Toate rezultatele din astfel de încercări de banc-top pot fi scalate complet liniar, ceea ce facilitează implementarea procesului de desulfurare cu ultrasunete la scară de producție industrială.
Dacă este necesar, ultrasonicators certificate ATEX (de exemplu, UIP1000-Exd) sunt disponibile pentru sonicare în medii periculoase.
Costurile de Ultrasonication
Ultrasonication este o tehnologie eficientă de procesare. Costurile de prelucrare cu ultrasunete rezultă în principal din investiție
pentru dispozitive cu ultrasunete, costuri de utilitate și întreținere. Eficiența energetică remarcabilă (a se vedea diagramă) de dispozitive cu ultrasunete Hielscher ajută la reducerea costurilor de utilitate.
Literatură
Deshpande, A., Bassi, A., Prakash, A. (2004): Oxidare asistată cu ultrasunete, catalizată de bază, a 4,6-dimetildibenzotiofenului într-un sistem bifazic diesel-acetonitril; în: Energy Fuels, 19 (1), 28 -34, 2005.
Mei H., Mei B.W., Yen T.F. (2003): O nouă metodă de obținere a motorinei cu conținut ultra-scăzut de sulf prin desulfurare oxidativă asistată cu ultrasunete; în: Fuel, volumul 82, numărul 4, martie 2003, pp. 405-414(10), 2003.