Ултразвучна алтернатива хидродесулфуризацији

Рафинерије нафте суочавају се са све већим испорукама сирове нафте богате сумпором, такозване киселе сирове нафте, док истовремено еколошки прописи захтевају мањи садржај сумпора у бензину. Истовремено, трошкови конвенционалне хидродесулфуризације (HDS) расту због потребног водоника. Третман ултразвучном кавитацијом је ефикасна алтернативна метода за уклањање сумпора из сирове нафте.

Испуните стандарде за садржај сумпора у нафти помоћу соникације

Фосилна горива садрже једињења сумпора. Она настају разградњом биолошке материје која садржи сумпор током природног настанка фосилних горива.

Возила, као што су аутомобили, ваздухоплови и морска пловила, или електране изазивају емисије сумпор-диоксида (SO2) услед сагоревања нафтних горива. Исти тај сумпор – чак и у веома ниским концентрацијама – оштећује катализаторе од племенитих метала у каснијој фази каталитичког реформинга у рафинеријама нафте. Најновији еколошки прописи захтевају веома дубоку десулфуризацију како би се испуниле спецификације за дизел са ултраниским садржајем сумпора (ULSD).
 

Постројење са соникаторима велике снаге укупне снаге 192 kW за десулфуризацију сирове нафте

Основне информације – хидродесулфуризација (HDS)

Хидродесулфуризација (HDS) је стандардни каталитички поступак за уклањање сумпора из нафтних производа. У овом поступку, фракције сирове нафте које садрже сумпор мешају се са водоником и катализатором како би реаговале и дале водоник-сулфид. Катализатор се обично састоји од подлоге од алуминијум-оксида импрегниране кобалтом и молибденом. Како испоручена нафта постаје богатија сумпором, за десулфуризацију су потребни виши притисци и алтернативни катализатори. Тешко реактивна ароматична једињења сумпора (нпр. 4,6-диметилдибензотиофен) не могу се уклонити хидродесулфуризацијом због своје ниске реактивности.

Десулфуризација потпомогнута ултразвуком

Алтернатива хидродесулфуризацији је десулфуризација потпомогнута ултразвуком. Излагање течности ултразвучним таласима високог интензитета изазива акустичку кавитацију. То је настанак и накнадни силовити колапс малих вакуумских (кавитационих) мехурића. Услед силовитог колапса сваког мехурића локално настају екстремни услови:

• Температура: до 5000 келвина
• Притисак: до 2000 атмосфера
• Млазеви течности: до 1000km/hr.

Такви услови побољшавају хемијске процесе на површини катализатора захваљујући појачаном микромешању. Нарочито високе локалне температуре мењају кинетику хемијских реакција у процесу десулфуризације. Овај ефекат омогућава употребу алтернативних – јефтинијих – катализатора или алтернативних хемијских поступака десулфуризације. Deshpande и сарадници (2004) испитују оксидативни систем који се састоји од натријум-карбоната и водоник-пероксида у двофазном систему дизела и ацетонитрила. На двофазни систем примењена је ултразвучна обрада. У истраживању је постигнуто смањење садржаја DMDBT за више од 90% у узорцима дизела.

Соникатор високих перформанси за десулфуризацију сирове нафте

Hielscher је водећи светски добављач соникатора великог капацитета. Пошто Hielscher пројектује и производи ултразвучне процесоре високих перформанси снаге до 16kW по појединачном уређају, нема ограничења у погледу величине постројења или капацитета обраде. Групе од више система снаге 16kW користе се за обраду већих запреминских протока. Индустријска обрада горива не захтева много ултразвучне енергије. Стварна потреба за енергијом може се одредити помоћу стоног соникатора као што је UIP1000hdT. Сви резултати таквих испитивања на стоним уређајима могу се потпуно линеарно пренети на веће размере, што олакшава увођење ултразвучне десулфуризације у индустријску производњу.

По потреби су доступни ултразвучни уређаји са ATEX сертификатом (нпр. UIP1000-Exd) за соникацију у опасним срединама.

Трошкови ултразвучне обраде

Ултразвучна обрада је ефикасна технологија обраде. Трошкови ултразвучне обраде углавном потичу од улагања
у ултразвучне уређаје, трошкова енергије и других погонских ресурса и одржавања. Изузетна енергетска ефикасност (видети графикон) ултразвучних уређаја Hielscher помаже у смањењу трошкова енергије и других погонских ресурса.

Литература

Deshpande, A., Bassi, A., Prakash, A. (2004): Оксидација 4,6-диметилдибензотиофена катализована базом и потпомогнута ултразвуком у двофазном систему дизел–ацетонитрил; у: Energy Fuels, 19 (1), 28–34, 2005.

Mei H., Mei B.W., Yen T.F. (2003): Нова метода за добијање дизел горива са ултраниским садржајем сумпора оксидативном десулфуризацијом потпомогнутом ултразвуком; у: Fuel, том 82, број 4, March 2003, стр. 405–414(10), 2003.