Desulfurizimi i karburantit me tejzanor
- Karburantet detare ndikohen nga rregulloret e reja, të cilat kërkojnë një përmbajtje squfuri prej 0.5% m/m ose më pak.
- Desulfurizimi oksidativ i asistuar me ultratinguj (UAOD) është një metodë e vendosur që përshpejton reaksionin e oksidimit dhe është një proces ekonomik dhe i sigurt.
- Proceset UAOD mund të kryhen në temperaturën e ambientit dhe presionin atmosferik dhe lejojnë heqjen selektive të komponimeve të squfurit nga karburantet hidrokarbure.
- Sistemet tejzanor me performancë të lartë Hielscher janë të lehta për t'u instaluar dhe të sigurta për t'u përdorur në bord ose në breg.
Karburantet detare me squfur të ulët
Organizata Ndërkombëtare Detare (IMO) ka zbatuar rregullore të reja me të cilat anijeve detare në mbarë botën u kërkohet të përdorin lëndë djegëse detare me një përmbajtje squfuri prej 0.5%m/m duke filluar nga janari 2020. Këto rregullore të reja kërkojnë ndryshime të thella në përpunimin e karburanteve detare: Për të përmbushur normat e reja për lëndët djegëse me squfur të ulët, kërkohet një proces efikas desulfurimi.
Desulfurizimi oksidativ i asistuar me ultratinguj (UAOD) i lëndëve djegëse të lëngëta hidrokarbure si benzina, nafta, nafta, karburanti detar, etj. është një metodë shumë efikase dhe e zbatueshme për të hequr squfurin nga rrymat e vëllimeve të mëdha të karburanteve të rënda.
Skema e rrjedhës së desulfurizimit oksidativ tejzanor me 2 faza
Desulfurizimi oksidativ
Desulfurizimi oksidativ (ODS) është një alternativë miqësore me mjedisin dhe ekonomike ndaj hidrodesulfurizimit (HDS) pasi përbërësit e oksiduar të squfurit mund të ndahen dukshëm më lehtë nga vajrat e rënda të karburantit. Pas hapit të desufurizimit oksidativ, komponimet e squfurit të ekstraktuar ndahen me metoda fizike p.sh. duke përdorur tretës polar jo të përzier dhe gravitetin pasues, adsorbimin ose ndarjen centrifugale. Përndryshe, dekompozimi termik mund të përdoret për të hequr squfurin e oksiduar.
Për reaksionin e desulfurizimit oksidativ, një oksidues (p.sh., hidrogjeni H2O2, klorit natriumi NaClO2, oksid azoti N2O, periodat natriumi NaIO4), kërkohet një katalizator (p.sh. acide) si dhe një reagent për transferimin e fazës. Reagenti i transferimit të fazës ndihmon në promovimin e reaksionit heterogjen midis fazave ujore dhe vajore, që është hapi kufizues i shpejtësisë së reaksionit ODS.
- Shumë efikas – deri në 98% desulfurizimi
- ekonomike: investime të ulëta, kosto të ulëta operacionale
- nuk ka helmim me katalizator
- shkallëzim i lehtë, linear
- I sigurt për të operuar
- në breg & instalim në det të hapur (në bord).
- ROI i shpejtë
Desulfurizimi oksidativ i asistuar me ultratinguj
Ndërsa hidrodesulfurizimi (HDS) kërkon kosto më të larta investimi, temperaturë të lartë reagimi deri në 400ºC dhe presion të lartë deri në 100atm në reaktorë, procesi i desulfurizimit oksidativ i ndihmuar me ultratinguj (UAOD) është shumë më i përshtatshëm, efikas dhe më i gjelbër. UAOD rrit shumë reaktivitetin e heqjes katalitike të squfurit dhe ofron në të njëjtën kohë kosto më të ulët të funksionimit, siguri më të lartë dhe mbrojtje mjedisore. Sistemet industriale të reaktorëve të rrjedhës tejzanor rrisin shkallën e desulfurizimit për shkak të një shpërndarjeje shumë efektive dhe në këtë mënyrë të përmirësuar kinetikën e reagimit. Meqenëse përpunimi tejzanor siguron dispersione në shkallë nano, transferimi i masës midis fazave të ndryshme në reaksionin heterogjen është rritur në mënyrë drastike.
Me ultratinguj (akustik) kavitacion rrit shpejtësinë e reagimit dhe transferimin e masës nga kushtet ekstreme, të cilat arrihen brenda pikave të nxehta të kavitacionit. Gjatë shpërthimit të flluskës së kavitacionit, temperatura shumë të larta prej përafërsisht. 5,000K, ritme shumë të shpejta ftohjeje, presione prej përafërsisht. 2,000 atm dhe rrjedhimisht diferencat ekstreme të temperaturës dhe presionit arrihen në nivel lokal. Shpërthimi i flluskës së kavitacionit rezulton gjithashtu në avionë të lëngshëm me shpejtësi deri në 280 m/s, gjë që krijon forca prerëse shumë të larta. Këto forca të jashtëzakonshme mekanike përshpejtojnë kohën e reagimit të oksidimit dhe rrisin efikasitetin e konvertimit të squfurit brenda sekondave.
Heqja më e plotë e squfurit
Ndërsa merkaptanët, tioeteret, sulfidet dhe disulfidet mund të hiqen me anë të procesit konvencional të hidrodesulfurizimit (HDS), për heqjen e tiofeneve, benzotiofeneve (BT), dibenzotiofeneve (DBT) dhe 4,6-dimetildibenzotiofeneve (4,6-dimetildibenzotiofeneve (4,6-D) kërkohet një metodë e sofistikuar. Desulfurizimi oksidativ tejzanor është shumë efektiv kur bëhet fjalë për heqjen e komponimeve refraktare të squfurit edhe me vështirësi të lëvizshme (p.sh., 4,6-dimetildibenzotiofen dhe derivate të tjerë të tiofenit të zëvendësuar me alkil). Ebrahimi etj. (2018) raporti a Efikasiteti i desulfurizimit deri në 98.25% duke përdorur një soreaktor Hielscher optimizuar për heqjen e squfurit. Për më tepër, komponimet e squfurit të oksiduar me ultratinguj mund të ndahen nëpërmjet një larjeje bazë uji.
Efekti i procesit UAOD me shumë hapa në parametrat optimalë
Testi i fizibilitetit të desulfurizimit tejzanor me UP400S
Shayegan et al. 2013 ultratinguj i kombinuar (UP400S) me peroksid hidrogjeni si oksidues, FeSO si katalizator, acid acetik si rregullues pH dhe metanol si tretës ekstraktues për të reduktuar sasinë e squfurit të gazit.
Konstantet e shpejtësisë së reaksionit gjatë desulfurizimit oksidativ mund të rriten shumë duke shtuar jone metalike si katalizator dhe duke përdorur sonikimin. Energjia e ultrazërit mund të zvogëlojë energjinë e aktivizimit të reaksionit. Trajtimi me ultratinguj thyen shtresën kufitare midis katalizatorëve të ngurtë dhe reagentëve dhe siguron një përzierje homogjene të katalizatorëve dhe reagentëve – duke përmirësuar në këtë mënyrë kinetikën e reaksionit.
Procesi i nxjerrjes së squfurit është një hap vendimtar gjatë desulfurizimit me qëllim që të rikuperohet vëllimi i përgjithshëm i gazit të desulfurizuar. Përdorimi i një ekstraktimi të lëngshëm-lëng duke përdorur metanolin si tretës është një proces i thjeshtë nxjerrjeje, por për të siguruar një efikasitet të lartë, është thelbësore një përzierje efikase e fazave të papërziershme. Vetëm kur një ndërfaqe maksimale dhe më pas transferimi maksimal i masës ndodh ndërmjet fazave, arrihet një shkallë e lartë ekstraktimi. Ultrasonifikimi dhe gjenerimi i kavitacionit akustik siguron përzierjen intensive të fazave të reaktantëve dhe ul energjinë e aktivizimit të reaksionit.
Njësi tejzanor me performancë të lartë për desulfurizimin e karburantit detar
Hielscher Ultrasonics është lider në treg i sistemeve tejzanor me fuqi të lartë për aplikacione kërkuese si UAOD në shkallë industriale. Amplituda të larta deri në 200 µm, funksionim 24/7 nën ngarkesë të plotë dhe detyrë të rëndë, qëndrueshmëria dhe lehtësia ndaj përdorimit janë tiparet kryesore të ultrasonikëve Hielscher. Sistemet tejzanor të klasave të ndryshme të fuqisë dhe aksesorët e ndryshëm si sonotroda dhe gjeometritë e reaktorit të rrjedhës lejojnë përshtatjen më të përshtatshme të sistemit tejzanor me karburantin tuaj specifik, kapacitetin përpunues dhe mjedisin tuaj.
Tabela e mëposhtme ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonikëve tanë:
| Vëllimi i grupit | Shkalla e rrjedhjes | Pajisjet e rekomanduara |
|---|---|---|
| 10 deri në 2000 ml | 20 deri në 400 ml/min | UP400 St |
| 0.1 deri në 20L | 0.2 deri në 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 deri në 100 litra | 2 deri në 10 l/min | UIP4000hdT |
| na | 10 deri në 100 l/min | UIP16000 |
| na | më të mëdha | grumbull i UIP16000 |
Na kontaktoni! / Na pyesni!
Procesorë tejzanor me fuqi të lartë nga laboratori në pilot dhe shkallë industriale.
Literatura / Referencat
- Ebrahimi, S.L.; Khosravi-Nikou, M.R.; Hashemabadi, S.H. (2018): Sonoreactor optimization for ultrasound assisted oxidative desulfurization of liquid hydrocarbon. Petroleum Science and Technology Vol. 36, Issue 13, 2018.
- Prajapati, A.K.; Singh, S.K.; Gupta, S.P.; Mishra, A. (2018): Desulphurization of Crude Oil by Ultrasound Integrated Oxidative Technology. IJSRD – International Journal for Scientific Research & Development Vol. 6, Issue 02, 2018.
- Shayegan, Z.; Razzaghi, M.; Niaei, A.; Salari, D.; Tabar, M.T.S.; Akbari, A.N. (2013): Sulfur removal of gas oil using ultrasound-assisted catalytic oxidative process and study of its optimum conditions. Korean J. Chem. Eng., 30(9), 2013. 1751-1759.
- Štimac, A.; Ivančević, B.; Jambrošić, K. (2001): Characterization of Ultrasonic Homogenizers for Shipbuilding Industry.
Rezultatet e kërkimit mbi desulfurizimin oksidativ të asistuar me ultratinguj (UAOD)
Prajapati etj. (2018): Desulfurizimi i naftës bruto nga teknologjia oksiduese e integruar me ultratinguj. IJSRD – Revista Ndërkombëtare për Kërkime Shkencore & Zhvillimi Vol. 6, Numri 02, 2018.
Prajapati etj. (2018) përshkruani përfitimet e një reaktori tejzanor Hielscher për desulfurizimin oksidativ të asistuar me ultratinguj (UAOD). UAOD është bërë një teknologji alternative e zbatueshme ndaj hidrotrajtimit tradicional, i cili dëmtohet nga kostot e konsiderueshme të investimeve dhe operacioneve për shkak të pajisjeve të hidrodesulfurizimit me presion të lartë dhe temperaturë të lartë, kaldajave, impianteve të hidrogjenit dhe njësive të rikuperimit të squfurit. Desulfurizimi oksidativ i asistuar me ultratinguj lejon kryerjen e procesit për heqjen e thellë të squfurit në kushte shumë më të buta, më të shpejtë, më të sigurt dhe shumë më ekonomikisht.
Procesi i desulfurizimit oksidativ (UAOD) i asistuar me ultratinguj u aplikua në lëndën e parë të naftës dhe produkteve të naftës që përmbajnë përbërës model squfuri (benzotiofen, dibenzotiofen dhe dimetildibenzotiofen). Ndikimi i sasisë së oksidantit, vëllimit të tretësit për hapin e ekstraktimit, kohës dhe temperaturës së trajtimit me ultratinguj (UIP1000hdT, 20 kHz, 750 W, që funksionon në 40%) u hetua. Duke përdorur kushtet e optimizuara për UAOD, heqja e squfurit deri në 99% u arrit për përbërjet model në lëndën e parë të produkteve të naftës duke përdorur një proporcion molar për H2O2:acid acetik:squfur prej 64:300:1, pas 9 minutash trajtim me ultratinguj në 90ºC, i ndjekur nga ekstraktimi me metanol (raporti tretës dhe vaji i optimizuar prej 0.36). Duke përdorur të njëjtën sasi reagjenti dhe 9 minuta ekografi, heqja e squfurit ishte më e lartë se 75% për mostrat e vajit të naftës.
Rëndësia e amplitudave të larta tejzanor
Intensifikimi tejzanor i desulfurizimit oksidativ në shkallë komerciale të naftës së papërpunuar kërkon përdorimin e një procesori tejzanor me përmasa industriale, të aftë për të mbajtur amplituda të larta vibrimi prej rreth 80 – 100 mikrons. Amplituda lidhen drejtpërdrejt me intensitetin e forcave prerëse të krijuara nga kavitacionet tejzanor dhe duhet të mbahen në një nivel mjaft të lartë që përzierja të jetë efikase.
Eksperimentet e kryera nga Prajapati et al. tregojnë se ultrazërit rrit reaksionin e desulfurizimit. Efikasiteti i desulfurizimit ishte rreth 93.2% kur aplikohet ultrazëri me performancë të lartë.
Shayegan et al. (2013): Heqja e squfurit të gazit duke përdorur procesin oksidativ katalitik të asistuar me ultratinguj dhe studimi i kushteve optimale të tij. Gazeta Koreane e Inxhinierisë Kimike 30 (9), Shtator 2013. 1751-1759.
Procesi i desulfurizimit oksidativ i asistuar me ultratinguj (UAOD) u aplikua për të reduktuar përbërjet e squfurit të vajit të gazit që përmban lloje të ndryshme të përmbajtjes së squfurit. Rregullorja mjedisore kërkon një desulfurizim shumë të thellë për të eliminuar përbërjet e squfurit. UAOD është një teknologji premtuese me kosto më të ulët operimi dhe siguri më të lartë dhe mbrojtje mjedisore. Për herë të parë agjenti tipik i transferimit të fazës (tetraoktil-amonium-bromid) u zëvendësua me izobutanol sepse përdorimi i izobutanolit është shumë më ekonomik se TOAB, duke mos imponuar ndotje. Reaksioni u krye në pikën optimale me temperatura të ndryshme, në procedura me një, dy dhe tre hapa, duke hetuar efektin e rritjes graduale të H.2O2 dhe TOAB duke u përdorur në vend të izobutanolit. Përqendrimi total i squfurit në fazën vajore u analizua me metodën ASTM-D3120. Heqja më e lartë prej rreth 90% për gazin që përmban 9500 mg/kg squfur u arrit në tre hapa gjatë 17 minutave të procesit në 62±2°C kur 180.3 mmol H2O2 u përdor dhe ekstraktimi u krye me metanol.
Akbari etj. (2014): Hetimi i variablave të procesit dhe efektet e intensifikimit të ultrazërit të aplikuar në desulfurizimin oksidativ të modelit të naftës mbi MoO3/Al2O3 katalizator. Ultrasonics Sonochemistry 21 (2), Mars 2014. 692–705.
Një sistem i ri sonokatalitik heterogjen i përbërë nga një MoO3/Al2O3 katalizator dhe H2O2 e kombinuar me ultratinguj u studiua për të përmirësuar dhe përshpejtuar oksidimin e përbërjeve model squfuri të naftës, duke rezultuar në një rritje të konsiderueshme në efikasitetin e procesit. Ndikimi i ultrazërit në vetitë, aktivitetin dhe qëndrueshmërinë e katalizatorit është studiuar në detaje me anë të teknikave GC-FID, PSD, SEM dhe BET. Mbi 98% e konvertimit të DBT në naftë model që përmban 1000 μg/g squfur u përftua nga desulfurizimi i ri me ndihmën e ultrazërit në H2O2Raporti molar /squfuri 3, temperatura 318 K dhe doza e katalizatorit 30 g/L pas reaksionit 30 min, në kundërshtim me konvertimin 55% të marrë gjatë procesit të heshtur. Ky përmirësim u ndikua ndjeshëm nga parametrat e funksionimit dhe vetitë e katalizatorit. Efektet e variablave të procesit kryesor u hetuan duke përdorur metodologjinë e sipërfaqes së përgjigjes në procesin e heshtur në krahasim me ultratingullin. Ultratingulli siguroi një shpërndarje të mirë të katalizatorit dhe oksidantit nga thyerja e lidhjes hidrogjenore dhe deagglomerimi i tyre në fazën e vajit. Depozitimi i papastërtive në sipërfaqen e katalizatorit shkaktoi një çaktivizim të shpejtë në eksperimentet e heshtura duke rezultuar vetëm në 5% të oksidimit të DBT pas 6 cikleve të reaksionit të heshtur nga katalizatori i ricikluar. Mbi 95% e DBT u oksidua pas 6 cikleve të asistuara me ultratinguj duke treguar një përmirësim të madh në stabilitet duke pastruar sipërfaqen gjatë ultrazërit. Një reduktim i konsiderueshëm i madhësisë së grimcave u vu re gjithashtu pas sonikimit 3 orësh që mund të siguronte më shumë shpërndarje të katalizatorit në karburantin e modelit.
Afzalinia etj. (2016): Procesi i desulfurizimit oksidativ të karburantit të lëngshëm i ndihmuar me ultratinguj nga acidi fosfotungstik i kapsuluar në një MOF me bazë Zn(II) të ndërthurur të funksionalizuar nga amina si katalizator. Ultrasonics Sonochemistry 2016
Në këtë punë, desulfurizimi oksidativ i asistuar me ultratinguj (UAOD) i karburanteve të lëngëta kryhet me një acid fosfotungstik të ri heterogjen shumë të shpërndarë të tipit Keggin (H3PW12O40, PTA) katalizator që kapsulohet në një MOF të amino-funksionalizuar (TMU-17 -NH2). Kompoziti i përgatitur shfaq aktivitet të lartë katalitik dhe ripërdorim në desulfurizimin oksidativ të karburantit model. Desulfurizimi oksidativ i asistuar me ultratinguj (UAOD) është një mënyrë e re për të kryer reagimin e oksidimit të përbërjeve që përmbajnë squfur shpejt, ekonomikisht, miqësore me mjedisin dhe në mënyrë të sigurtë, në kushte të buta. Valët e ultrazërit mund të përdoren si një mjet efikas për të ulur kohën e reagimit dhe për të përmirësuar performancën e sistemit të desulfurizimit oksidativ. PTA@TMU-17-NH2 mund të kryhet plotësisht desulfurizimi i vajit të modelit me 20 mg katalizator, raporti molar O/S 1:1 në prani të MeCN si tretës ekstraktues. Rezultatet e marra treguan se shndërrimet e DBT në DBTO2 arrijnë 98% pas 15 minutash në temperaturën e ambientit. Në këtë punë, ne përgatitëm përbërjen TMU-17-NH2 dhe PTA/TMU-17-NH2 me anë të rrezatimit me ultratinguj për herë të parë dhe u përdorëm në procesin UAOD. Katalizatori i përgatitur shfaq një ripërdorim të shkëlqyer pa rrjedhje të PTA dhe humbje të aktivitetit.