Ultrazvočna alternativa hidrorazžvepljevanju

Rafinerije nafte se soočajo z naraščajočo oskrbo z žveplovo surovo nafto, t. i. kislo surovo nafto, hkrati pa okoljski predpisi pritiskajo na nižjo vsebnost žvepla v bencinu. Hkrati se stroški konvencionalnega razžvepljevanja z vodikom (HDS) povečujejo zaradi potrebnega vodika. Ultrazvočna kavitacijska obdelava je učinkovita alternativna metoda za odstranjevanje žvepla iz surove nafte.

Izpolnite standarde žvepla v olju s ultrazvočnim razbijanjem

Fosilna goriva vsebujejo žveplove spojine. Ti so posledica razgradnje biološke snovi, ki vsebujejo žveplo med naravno tvorbo fosilnih goriv.

Vozila, kot so avtomobili, letala in morska plovila ali elektrarne, povzročajo emisije žveplovega dioksida (SO2) zaradi zgorevanja naftnega goriva. Isto žveplo – tudi v zelo nizkih koncentracijah – povzroča škodo katalizatorjem plemenitih kovin pri katalitskem reformingu v naftnih rafinerijah. Najnovejši okoljski predpisi zahtevajo zelo globoko razžvepljevanje, da bi izpolnili specifikacije dizelskega goriva z zelo nizko vsebnostjo žvepla (ULSD).
 

Instalacija z močjo 192 kW visokozmogljivih sonikatorjev za razžvepljevanje surove nafte

Ozadje – Razžvepljevanje z vodikom (HDS)

Razžvepljevanje z vodikom (HDS) je standardni katalitski postopek za odstranjevanje žvepla iz naftnih derivatov. V tem procesu se žveplove frakcije surove nafte zmešajo z vodikom in katalizatorjem, da reagirajo na vodikov sulfid. Značilno je, da je katalizator sestavljen iz baze aluminijevega oksida, impregnirane s kobaltom in molibdenom. Ker oskrba z nafto postaja bolj kisla, so za razžvepljevanje potrebni višji tlaki in alternativni katalizatorji. Upornih aromatskih žveplovih spojin (npr. 4,6-dimetildibenzotiofena) zaradi njihove nizke reaktivnosti ni mogoče odstraniti z razžvepljevanjem z vodikom.

ultrazvočno podprto razžvepljevanje

Alternativa razžvepljevanju z vodikom je ultrazvočno podprto razžvepljevanje. Izpostavljenost tekočin ultrazvočnim valovom visoke intenzivnosti povzroča akustično kavitacijo. To je nastanek in kasnejši nasilni propad majhnih vakuumskih (kavitacijskih) mehurčkov. Lokalno ekstremne razmere nastanejo zaradi nasilnega propada vsakega mehurčka:

• Temperatura: do 5000 Kelvinov
• Tlak: do 2000 atmosfer
• Tekoči curki: do 1000 km / h.

Takšni pogoji spodbujajo boljšo površinsko kemijo katalizatorjev z izboljšanim mikro-mešanjem. Zlasti visoke lokalne temperature spreminjajo kinetiko kemijske reakcije procesa razžvepljevanja. Ta učinek omogoča alternativno – cenejši – katalizatorji ali alternativna kemija za razžvepljevanje. Deshpande et al. (2004) raziskuje oksidativni sistem, sestavljen iz natrijevega karbonata in vodikovega peroksida v dvofaznem sistemu dizelskega goriva in acetonitrila. Ultrasonication je bil uporabljen za dvofazni sistem. Študija je dosegla zmanjšanje vsebnosti DMDBT za več kot 90% v vzorcih dizelskega goriva.

Visoko zmogljiv zvočnik za razžvepljevanje surove nafte

Hielscher je vodilni dobavitelj visoko zmogljivih zvočnikov po vsem svetu. Ker Hielscher oblikuje in proizvaja visoko zmogljive ultrazvočne procesorje z močjo do 16 kW na eno napravo, ni omejitev glede velikosti obrata ali zmogljivosti predelave. Grozdi več 16kW sistemov se uporabljajo za obdelavo večjih prostorninskih pretokov. Industrijska predelava goriva ne potrebuje veliko ultrazvočne energije. Dejanske potrebe po energiji je mogoče določiti z uporabo namiznega zvočnega zvočnika, kot je UIP1000hdT. Vse rezultate takšnih poskusov na klopi je mogoče popolnoma linearno povečati, kar olajša izvajanje postopka ultrazvočnega razžvepljevanja v industrijski proizvodni lestvici.

Po potrebi so za ultrazvočno razbijanje v nevarnih okoljih na voljo ultrazvočni aparati s certifikatom ATEX (npr. UIP1000-Exd).

Stroški ultrasonication

Ultrasonication je učinkovita tehnologija obdelave. Stroški ultrazvočne obdelave so predvsem posledica naložbe
za ultrazvočne naprave, komunalne stroške in vzdrževanje. Izjemna energetska učinkovitost (glej Grafikon) Hielscher ultrazvočnih naprav pomaga zmanjšati stroške komunalnih storitev.

Književnost

Deshpande, A., Bassi, A., Prakash, A. (2004): Ultrazvočno podprta, bazno katalizirana oksidacija 4,6-dimetildibenzotiofena v dvofaznem dizelsko-acetonitrilnem sistemu; v: Energetska goriva, 19 (1), 28 -34, 2005.

Mei H., Mei B.W., Yen T.F. (2003): Nova metoda za pridobivanje dizelskega goriva z ultra nizko vsebnostjo žvepla z ultrazvočno oksidativnim razžvepljevanjem; v: Fuel, letnik 82, številka 4, marec 2003, str. 405-414(10), 2003.