Ултразвучно потпомогнуто оксидативно одсумпоравање (УАОДС)
Једињења која садрже сумпор у сировој нафти, нафти, дизелу и другим ложивим уљима укључују сулфиде, тиоле, тиофене, супституисане бензо- и дибензотиофене (БТс и ДБТс), бензонафтотиофен (БНТ) и многе сложеније молекуле, у којима су тхиопхенден најчешћи облици. Хиелсцхер ултразвучни реактори помажу процес оксидативног дубоког одсумпоравања који је потребан да би се испунили данашњи строги еколошки прописи и спецификације дизела са ултра-ниским садржајем сумпора (УЛСД, 10ппм сумпора).
Оксидативна десулфуризација (ОДС)
Оксидативно одсумпоравање водоник пероксидом и накнадна екстракција растварачем је двостепена технологија дубоког одсумпоравања за смањење количине органских сумпорних једињења у ложивим уљима. Хиелсцхер ултразвучни реактори се користе у обе фазе за побољшање кинетике реакције преноса фазе и брзине растварања у системима течне и течне фазе.
Дијаграм тока за ултразвучно потпомогнуто оксидативно одсумпоравање – 2 Фазе
У првој фази ултразвучно потпомогнуте оксидативне десулфуризације, водоник-пероксид се користи као оксидант за селективну оксидацију молекула који садрже сумпор који су присутни у ложивим уљима до одговарајућих сулфоксида или сулфона под благим условима како би се повећала њихова растворљивост у поларним растварачима са повећањем. у њиховом поларитету. 
У овој фази, нерастворљивост поларне водене фазе и неполарне органске фазе представља значајан проблем у процесу оксидативног одсумпоравања јер обе фазе реагују једна са другом само у међуфази. Без ултразвука, ово резултира ниском брзином реакције и спором конверзијом органосумпора у овом двофазном систему.
Инсталације за прераду захтевају индустријску опрему за тешке услове рада, погодну за прераду великог обима 24/7. Узми Хиелсцхер!
Ултразвучна емулзификација
Уљна фаза и водена фаза се мешају и пумпају у статички миксер да би се добила основна емулзија константног запреминског односа која се затим доводи у ултразвучни реактор за мешање. Тамо, ултразвучна кавитација производи високо хидраулично смицање и разбија водену фазу у субмикронске и нанозне капљице. Пошто је специфична површина границе фазе утицајна на хемијску брзину реакције, ово значајно смањење пречника капљица побољшава кинетику реакције и смањује или елиминише потребу за агенсима за пренос фазе. Коришћењем ултразвука, запремински проценат пероксида се може смањити, јер је финијим емулзијама потребна мања запремина да би се обезбедила иста контактна површина са уљном фазом.
Ултразвучна оксидација
Ултразвучна кавитација производи интензивно локално загревање (~5000К), високе притиске (~1000атм), огромне брзине грејања и хлађења (>109 К/сец), и течне млазне струје (~1000 км/х). Ова изузетно реактивна средина брже и потпуније оксидира тиофене у уљној фази у веће поларне сулфоксиде и сулфоне. Катализатор може додатно подржати процес оксидације, али није од суштинског значаја. Показало се да се катализатори амфифилне емулзије или катализатори фазног трансфера (ПТЦ), као што су кватернарне амонијум соли са својом јединственом способношћу да се растворе и у воденим и у органским течностима, инкорпорирају са оксидантом и транспортују из међуфазе у фазу реакције, на тај начин повећање брзине реакције. Фентонов реагенс се може додати да би се побољшала ефикасност оксидативног одсумпоравања за дизел горива и показује добар синергијски ефекат са сонооксидационом обрадом.
Побољшан пренос масе помоћу ултразвука
Када органосумпорна једињења реагују на граници фазе, сулфоксиди и сулфони се акумулирају на површини водене капљице и блокирају интеракцију других једињења сумпора у воденој фази. Хидраулично смицање узроковано кавитационим млазним струјама и акустичним струјањем доводи до турбулентног тока и транспорта материјала са и на површине капљица и доводи до поновљеног спајања и накнадног формирања нових капљица. Како оксидација напредује током времена, соникација максимизира изложеност и интеракцију реагенса.
Фазни трансфер Екстракција сулфона
После оксидације и одвајања од водене фазе (Х2О2), сулфони се могу екстраховати коришћењем поларног растварача, као што је ацетонитрил у другој фази. Сулфони ће прећи на фазну границу између обе фазе у фазу растварача због њиховог већег поларитета. Слично као у првој фази, Хиелсцхер ултразвучни реактори појачавају екстракцију течност-течност тако што праве турбулентну емулзију фине величине фазе растварача у уљној фази. Ово повећава контактну површину фазе и резултира екстракцијом и смањеном употребом растварача.
Од лабораторијског тестирања до пилот скале и производње
Хиелсцхер Ултрасоницс нуди опрему за тестирање, верификацију и коришћење ове технологије у било којој скали. У основи, то се ради само у 4 корака.
- Помешајте уље са Х2О2 и соникирајте да оксидишете једињења сумпора
- Центрифугирати да се одвоји водена фаза
- Помешати уљну фазу са растварачем и соникирати да би се екстраховали сулфони
- Центрифугирати да се одвоји фаза растварача са сулфонима
У лабораторијској скали можете користити УП200Хт да демонстрирате концепт и прилагодите основне параметре, као што су концентрација пероксида, температура процеса, време и интензитет соникације, као и употреба катализатора или растварача.
На врхунском нивоу, моћни соникатор као што је УИП1000хдТ или УИП2000хдТ омогућава да се симулирају обе фазе независно при брзинама протока од 100 до 1000 Л/х (25 до 250 гал/х) и да се оптимизују параметри процеса и соникације. Хиелсцхер ултразвучна опрема је дизајнирана за линеарно повећање до већих обима обраде у пилот или производној скали. Хиелсцхер инсталације доказано раде поуздано за процесе великог обима, укључујући прераду горива. Хиелсцхер производи контејнерске системе, комбинујући неколико наших уређаја велике снаге 10кВ или 16кВ у кластере за лаку интеграцију. Доступни су и дизајни који испуњавају захтеве опасног окружења. Табела испод наводи обим обраде и препоручене величине опреме.
| Батцх Волуме | Проток | Препоручени уређаји |
|---|---|---|
| 5 до 200 мл | 50 до 500 мл/мин | УП200Хт, УП400С |
| 0.1 до 2Л | 0.25 до 2м3/хр | УИП1000хд, УИП2000хд |
| 0.4 до 10Л | 1 до 8м3/хр | УИП4000 |
| на | 4 до 30м3/хр | УИП16000 |
| на | изнад 30м3/хр | кластер оф УИП10000 или УИП16000 |
Ултразвучни систем за мешање – 2 нити 6к10кВ (2к120м3/сат)
- кисела естерификација
- Алкална трансестерификација
- Аквагорива (вода/уље)
- Чишћење сензора за уље на мору
- Припрема течности за бушење
Предности коришћења ултразвука
УАОДС нуди значајне предности у поређењу са ХДС-ом. Тиофени, супституисани бензо- и дибензотиофени се оксидују под условима ниске температуре и притиска. Због тога није потребан скуп водоник, што овај процес чини погоднијим за мале и средње рафинерије, или изоловане рафинерије које се не налазе близу цевовода водоника. Повећана брзина реакције и благи реакциони температура и притисак избегавају употребу скупих анхидрованих или апротонских растварача.
Интегрисање јединице за ултразвучно потпомогнуто оксидативно одсумпоравање (УАОДС) са конвенционалном јединицом за хидротретман може побољшати ефикасност у производњи дизел горива са ниским и/или ултра-ниским садржајем сумпора. Ова технологија се може користити пре или после конвенционалног хидротретмана да би се смањио ниво сумпора.
УАОДС процес може смањити процењене капиталне трошкове за више од половине у поређењу са трошковима новог уређаја за пречишћавање воде под високим притиском.
Недостаци хидродесулфуризације (ХДС)
Док је хидродесулфуризација (ХДС) веома ефикасан процес за уклањање тиола, сулфида и дисулфида, тешко је уклонити ватростална једињења која садрже сумпор као што су дибензотиофен и његови деривати (нпр. 4,6-диметилибензотиофен 4,6-ДМДБТ) на ултра низак ниво. Високе температуре, високи притисци и велика потрошња водоника повећавају капиталне и оперативне трошкове ХДС-а за ултра-дубоко одсумпоравање. Високи капитални и оперативни трошкови су неизбежни. Преостали нивои сумпора у траговима могу отровати катализаторе племенитих метала који се користе у процесу поновног формирања и трансформације или катализаторе електрода који се користе у горивим ћелијама.