Нефтеперерабатывающие заводы сталкиваются с увеличением поставок сернистой сырой нефти, так называемой высокосернистой нефти, в то же время экологические нормы требуют снижения содержания серы в бензине. В то же время затраты на традиционную гидродесульфуризацию (HDS) растут из-за необходимости водорода. Ультразвуковая кавитационная обработка является эффективным альтернативным методом удаления серы из сырой нефти.

Соответствие стандартам серы в нефти с ультразвуком

Ископаемое топливо содержит соединения серы. Они возникают в результате разложения биологического вещества, содержащего серу, во время естественного образования ископаемого топлива.

Транспортные средства, такие как автомобили, самолеты и морские суда или электростанции, вызывают выбросы диоксида серы (SO2) в результате сжигания нефтяного топлива. Та же сера – даже в очень низких концентрациях – наносит ущерб катализаторам благородных металлов при последующем каталитическом риформинге на нефтеперерабатывающих заводах. Последние экологические нормы требуют очень глубокой десульфурации в соответствии со спецификациями дизельного топлива со сверхнизким содержанием серы (ULSD).
 

Установка с мощными ультразвуковыми аппаратами мощностью 192 кВт для десульфурации сырой нефти

Задний план – Гидродесульфуризация (HDS)

Гидродесульфуризация (HDS) является стандартным каталитическим процессом удаления серы из нефтепродуктов. В этом процессе сернистые фракции сырой нефти смешиваются с водородом и катализатором для реакции с сероводородом. Как правило, катализатор состоит из глиноземной основы, пропитанной кобальтом и молибденом. По мере того, как запасы нефти становятся более кислыми, для десульфурации требуется более высокое давление и альтернативные катализаторы. Непокорные ароматические соединения серы (например, 4,6-диметилдибензотиофен) не могут быть удалены с помощью гидродесульфурации из-за их низкой реакционной способности.

ультразвуковая помощь сероочистка

Альтернативой гидрообессериванию является ультразвуковая десульфурация. Воздействие на жидкости ультразвуковых волн высокой интенсивности вызывает акустическую кавитацию. Это образование и последующее сильное схлопывание мелких вакуумных (кавитационных) пузырьков. Локально экстремальные условия возникают из-за сильного схлопывания каждого пузыря:

• Температура: до 5000 Кельвинов
• Давление: до 2000 атмосфер
• Жидкие струи: до 1000 км / час.

Такие условия способствуют лучшему химическому составу поверхности катализаторов за счет усиленного микросмешивания. В частности, высокие локальные температуры изменяют кинетику химической реакции процесса сероочистки. Этот эффект допускает альтернативу – дешевле – катализаторы или альтернативная химия десульфурации, которые будут использоваться. Deshpande et al. (2004) исследуют окислительную систему, состоящую из карбоната натрия и перекиси водорода в двухфазной системе дизельного топлива и ацетонитрила. Ультразвук применялся к двухфазной системе. В результате исследования было достигнуто снижение содержания ДМДБТ в образцах дизельного топлива более чем на 90%.

Высокопроизводительный ультразвуковой аппарат для десульфурации сырой нефти

Hielscher является ведущим поставщиком высокопроизводительных ультразвуковых аппаратов по всему миру. Поскольку Hielscher разрабатывает и производит высокопроизводительные ультразвуковые процессоры мощностью до 16 кВт на одно устройство, нет ограничений по размеру завода или производительности. Кластеры из нескольких систем мощностью 16 кВт используются для обработки больших объемных потоков. Промышленная переработка топлива не требует большого количества ультразвуковой энергии. Фактическая потребность в энергии может быть определена с помощью настольного ультразвукового аппарата, такого как UIP1000hdT. Все результаты таких стендовых испытаний могут быть масштабированы полностью линейно, что облегчает внедрение процесса ультразвуковой десульфурации в промышленных масштабах.

При необходимости сертифицированные ATEX ультразвуковые аппараты (например, UIP1000-Exd) доступны для обработки ультразвуком в опасных средах.

Стоимость Ultrasonication

Ultrasonication является эффективной технологией обработки. затраты на обработку Ультразвуковые происходят в основном от инвестиций
для ультразвуковых устройств, коммунальных расходов и обслуживания. Выдающаяся энергоэффективность (см. диаграмма) Ультразвуковых устройств Hielscher помогает снизить расходы на коммунальные услуги.

Литература

Дешпанд, А. Басси, А., Пракаш, A. (2004): Ультразвуковое, базовое катализированное окисление 4,6-диметилдибензотиофена в двухфазной дизельно-ацетонитрильной системе; в: Энергетическое топливо, 19 (1), 28-34, 2005.

Mei H., Mei BW, Yen TF (2003): Новый метод получения дизельного топлива с ультранизким содержанием серы с помощью ультразвуковой окислительной десульфурации; in: Fuel, Volume 82, Number 4, March 2003, pp. 405-414 (10), 2003.