Ultraljud alternativ till Hydrodesulfurization

Oljeraffinaderier står inför alltmer sulfurous (sura) råolja leveranser och miljö reglerande tryck på svavelhalten i bensin. Samtidigt stiger kostnaderna för konventionell hydrodesvavrisering (HDS) på grund av det väte som behövs. Ultraljud kavitation behandling är en effektiv alternativ metod.

Fossila bränslen innehåller svavel föreningar. Dessa beror på nedbrytning av biologiskt material som innehåller svavel under den naturliga bildandet av fossila bränslen.

Fordon, såsom bilar, flyg plan och marina fartyg eller kraftverk orsaka svaveldioxid (SO₂)-utsläpp som en följd av förbränningen av petroleum bränslet. Samma svavel – även i mycket låga koncentrationer – orsakar skador på ädel metall katalysatorer i den efterföljande katalytiska reformen i Petroleum raffinaderier. De senaste miljö föreskrifterna kräver en mycket djup avsvutning för att möta diesel med mycket låg svavel halt Ulsd Specifikationer.

Bakgrund – Hydrodesulfurization (HDS)

Hydrodesulfurization (HDS) är standard katalytisk process för avlägsnande av svavel från Petroleum produkter. I denna process blandas sulfurous fraktioner av råolja med väte och en katalysator för att reagerar på vätesulfid. Typiskt, katalysatorn består av en aluminium oxid bas impregnerade med kobolt och molybden. Eftersom oljan för nöd enheter blir mer sura, högre tryck och alternativa katalysatorer krävs för avsvuting. Motsträviga aromatiska svavel föreningar (t. ex. 4, 6-dimetyldibensotiophene) kan inte avlägsnas med hjälp av hydrodesulfurization på grund av deras låga reaktivitet (se Deshpande 2004).

ultraljud assisterad avsulfurization

Ett alternativ till hydrodesulfurization är ultraljud assisterad avsulfurization. Exponeringen av vätskor till ultraljud vågor av hög intensitet orsakar akustisk kavitation. Detta är bildandet och efterföljande våldsamma kollaps av små vakuum (kavitation) bubblor. Lokalt uppstår extrema förhållanden från den våldsamma kollapsen av varje bubbla:

Temperatur: upp till 5000 Kelvin
Tryck: upp till 2000 atmosfärer
Flytande jets: upp till 1000km/h.

Sådana villkor främjar en bättre ytkemi katalysatorer genom förstärkt mikroblandning. I synnerhet de höga lokala temperaturerna ändra den kemiska reaktionskinetiken av avsvurningsprocessen. (se avsnittet sonochemistry). Denna effekt möjliggör alternativa – Billigare – katalysatorer eller alternativ avsvutning kemi som ska användas. Deshpande et al. (2004) undersöker ett oxidativ system bestående av natriumkarbonat och väteperoxid i ett bifasiskt system av diesel och acetonitril. Ultraljud tillämpades på biphasic systemet. Studien uppnådde en minskning av DMDBT-halten med mer än 90% i diesel proven.

Ultraljud process utrustning

Hielscher är den ledande leverantör av ultraljud enheter med hög kapacitetÖver hela världen. Som Hielscher gör ultraljud processorer på upp till 16kW effekt per enskild enhetfinns det ingen gräns i anläggningens storlek eller bearbetnings kapacitet. Kluster av flera 16kW-system används för bearbetning av större volym flöden. Industriell bränsle bearbetning behöver inte mycket ultraljud energi. Den faktiska energi behovet kan bestämmas med hjälp av en 1kW ultraljud processor i bänk skala. Alla resultat från sådana bänk prövningar kan skalas upp enkelt.

Vid behov, FM och ATEX-certifierade Ultrasonic enheter (t. ex. UIP1000-Exd) finns tillgängliga för ultraljudsbehandling i farliga miljöer.

Kostnader för ultraljud

Ultraljud är en effektiv process teknik. Ultraljud bearbetnings kostnader resultat främst från investeringen
för ultraljud enheter, verktyg kostnader och underhåll. Den utestående Energieffektivitet (se avsnittet Diagram) av Hielscher Ultrasonic enheter hjälper till att minska nyttan kostnader.

Litteratur

Deshpande, A., Bassi, A., Prakash, A. (2004): Ultraljud-assisterad, base-katalyserad oxidation av 4,4-Dimetyldibensotiophene i ett Bifasiskt diesel-acetonitril-system; i: energi bränslen, 19 (1), 28 -34, 2005.

Mei H., Mei kropps vikt, yen T.F. (2003): En ny metod för att erhålla ultra-låg svavel diesel bränsle via ultraljud assisterad oxidativ avsvutning; i: bränsle, volym 82, nummer 4, mars 2003, PP. 405-414 (10), 2003.