Rozpúšťadle asistovanej oxidatívnej Desulfurization (UAODS)

Zlúčeniny obsahujúce síru ropy, ropy, nafty a iných palivových olejov patria sulfidy, tioly, thiophenes, substituované benzo-a dibenzothiophenes (BTs a DBTs), benzonaphthothiophene (BNT), a mnoho zložitejšie molekuly, v ktorých sú kondenzované thiophenes najbežnejšie formy. Hielscher ultrazvukové reaktory pomáhajú oxidatívna hlboká desulfurizácia proces potrebný na splnenie dnešných prísnych environmentálnych predpisov a ultra-nízkej síry Diesel (ULSD, 10 ppm síry) špecifikácie.

Oxidatívna desulfurizácia (ODS)

Oxidatívne odsírenie s peroxidom vodíka a následné extrakcia rozpúšťadla je Dvojstupňová hlboká desulfurization technológia na zníženie množstva organosulkožušinových zlúčenín v palivových olejoch. Hielscher ultrazvukové reaktory sa používajú v oboch fázach na zlepšenie fázy-transfer reakčná kinetika a rozpúšťanie sadzieb v kvapalnej-kvapalnej fáze systémov.

Vývojový diagram pre Rozpúšťadle asistovanej oxidatívnej Desulfurization – 2 stupne

V prvej fáze Rozpúšťadle asistovanej oxidatívnej odsírenie, peroxid vodíka sa používa ako oxidant selektívne oxidovať síry-obsahujúce molekuly, ktoré sú prítomné v palivových olejoch na ich zodpovedajúce sulfoxidy alebo sulfónov pod miernym podmienky na zvýšenie ich rozpustnosti v polárnych rozpúšťadlách so zvýšením ich polarity. V tomto štádiu je nerozpustnosť polárnej vodnej fázy a nonpolar organická fáza významným problémom v procese oxidatívnej odsírenia, pretože obe fázy reagujú navzájom len na medzifázovej úrovni. Bez ultrazvukom, to vedie k nízkej reakčnej rýchlosti a pomalej premeny organosulfur v tomto dvojfázovom systéme.

Ultrazvukový emulsification

Olejová fáza a vodná fáza sú zmiešané sú čerpaná do statickej mixéra produkovať základnú emulziu konštantného objemového pomeru, ktorý je potom kŕmené Ultrazvukový miešanie reaktora. Tam, Ultrazvukový kavitácie produkuje vysoké hydraulické šmyku a prestávky vodnej fázy do sub-mikrónov a nanoveľkosť kvapôčky. Keďže špecifická povrchová plocha hranice fázy je vplyvná pre chemickú rýchlosť reakcie, Toto výrazné zníženie priemeru kvapôčky zlepšuje reakčnú kinetiku a znižuje alebo eliminuje potrebu pre fázu-transfer agentov. Použitie ultrazvukom, objem percento peroxidu môže byť znížená, pretože jemnejšie emulzie potrebujú menší objem poskytnúť rovnaký kontakt povrch s olejovou fázou.

Rozpúšťadle asistovanej oxidácie

Ultrazvukový kavitácie produkuje intenzívne miestne vykurovanie (~ 5000K), vysoké tlaky (~ 1000atm), obrovské vykurovanie a chladenie sadzby (>10⁹ K/SEC), a prúdy kvapalného prúdu (~ 1000 km/h). Toto veľmi reaktívne prostredie oxiduje thiophenes v ropnej fáze rýchlejšie a viac úplne na väčšiu polárnu sulfoxidu a sulfones. Katalyzátor môže ďalej podporovať proces oxidácie, ale nie sú podstatné. Amphiphilic emulzie katalyzátory alebo fáza-transfer katalyzátory (PTC), ako sú kvartérne amónne soli s ich jedinečnú schopnosť rozpustiť v oboch vodných a organických kvapalín bolo preukázané, že začleniť sa oxidant a dopravu z rozhrania fázy reakcie, čím sa zvyšuje miera reakcie. Fenton je činidlo môže byť pridaný k zvýšeniu oxidačné desulfurization účinnosť pre dieselové palivá a ukazuje dobrý synerggetický účinok s sono-oxidačné spracovanie.

Rozšírená hmotnosť-transfer

Keď organosulkožušinové zlúčeniny reagujú na hranici fázy, sulfoxidy a sulfony sa hromadia na vodnej kvapôčky povrchu a blokovať ďalšie zlúčeniny síry z interakcie vo vodnej fáze. Hydraulické šmyku spôsobené cavitational prúdové prúdy a akustický streaming za následok turbulentné prúdenie a materiálové dopravu z a na kvapôčky povrchy a vedie k opakovanej Koalescenčný a následnej tvorbe nových kvapôčok. Vzhľadom k oxidácii postupuje v priebehu času, ultrazvukom maximalizuje expozíciu a interakciu reagencií.

Fáza prenosu extrakcie Sulfonov

Po oxidácii a odlúčenie od vodnej fázy (H₂O₂), sulfony možno extrahovať pomocou polárneho rozpúšťadla, ako je acetonitril v druhej fáze. Sulfony sa prenesie na hranicu fázy medzi oboma fázami do fázy rozpúšťadla pre ich vyššiu polaritu. Podobne ako v prvej fáze, Hielscher ultrazvukové reaktory zvýšiť kvapalnej-kvapalina extrakcie tým, že jemné-size turbulentné emulzie rozpúšťadla fázy v ropnej fáze. Tým sa zvyšuje fáza kontaktu povrchu a výsledky extrakcie a zníženie spotreby rozpúšťadla.

Od laboratórneho testovania po pilotný rozsah a výrobu

Hielscher Ultrasonics ponúka zariadenia pre testovanie, overenie a využiť túto technológiu v akomkoľvek meradle. V podstate sa to robí v 4 krokoch, len.

1. Zmiešajte olej s H₂O₂ a Sonikujte oxidovať zlúčeniny síry
2. Odstreďte do samostatnej vodnej fázy
3. Zmiešajte olejovú fázu s rozpúšťadlom a sonikou na extrahovanie sulfonov
4. Odstreďte do samostatnej fázy rozpúšťadla so sulfonami

V laboratóriu meradle, môžete použiť UP200Ht demonštrovať koncept a upraviť základné parametre, ako je koncentrácia peroxidu, proces teploty, ultrazvukom čas a intenzitu, rovnako ako katalyzátor alebo rozpúšťadlo použitie.
Na lavičke-top úrovni Uip1000hd umožňuje simulovať obe etapy nezávisle na prietokovej rýchlosti od 100 do 1000L/hod (25 až 250 gal/hr) a optimalizovať proces a ultrazvukom parametre. Hielscher ultrazvukové zariadenie je určené pre lineárne stupnice-až do väčších objemov spracovania v pilotnej alebo výrobnej stupnice. Hielscher zariadenia sú preukázané, že pracujú spoľahlivo pre vysoký objem procesov, vrátane rafinácie paliva. Hielscher produkuje kontajnerové systémy, kombinujúci niekoľko našich vysokovýkonných 10kW alebo 16kW zariadenia na klastre pre jednoduchú integráciu. K dispozícii sú aj dizajny, ktoré spĺňajú požiadavky na nebezpečné životné prostredie. V tabuľke nižšie sú uvedené objemy spracovania a Odporúčané veľkosti zariadení.

Ultrazvukový zmiešavací systém – 2 pramene 6x10kW (2x120m³HR

Výhody použitia ultrazvukom

UAODS ponúka významné výhody v porovnaní s HDS. Thiophenes, substituované benzo-a dibenzothiophenes sa oxidujú pri nízkych teplotách a tlakových podmienkach. Preto nie je potrebný nákladný vodík, aby tento proces bol vhodnejší pre malé a stredné rafinérie alebo izolované rafinérie, ktoré sa nenachádzajú v blízkosti vodíkových potrubí. Zvýšená reakčná rýchlosť a mierna Reakčná teplota a tlak sa vyhýbajte zamestnávaní drahých bezvodých alebo aprotických rozpúšťadiel.
Integrácia Rozpúšťadle asistovanej oxidatívnej odsírujúcej (UAODS) jednotky s konvenčnou hydroošetrujúcim jednotkou môže zlepšiť účinnosť pri výrobe nízkych a/alebo ultra-nízkych sírnych naftových palív. Táto technológia môže byť použitá pred alebo po konvenčnej hydrotreatement znížiť hladinu síry.
Proces UAODS môže znížiť odhad kapitálových nákladov o viac ako polovicu v porovnaní s nákladmi na nový vysokotlakový hydrotreater.

Nevýhody Hydrodesulfurization (HDS)

Zatiaľ čo hydrodesulfurization (HDS) je vysoko efektívny proces odstraňovania tiolov, sulfidov a disulidov, je ťažké odstrániť refraktérne zlúčeniny obsahujúce síru, ako je dibenzothiophene a jeho deriváty (napr. 4, 6- dimethydibenzothiophene 4, 6-DMDBT) na ultra-nízkej úrovni. Vysoké teploty, vysoký tlak, a vysoká spotreba vodíka sú hnacou až kapitál a prevádzkové náklady HDS pre ultra-hlboké odsírovanie. Vysoké kapitálové a prevádzkové náklady sú nevyhnutné. Zostávajúce stopových hladín síry môže jed ušľachtilé kovové katalyzátory používané v re-tvárnenie a transformácie procesu alebo elektródy katalyzátory používané v palivových článkov komíny.