อัลตราโซนิกทางเลือกแทนไฮโดรดีซัลเฟอร์ไรเซชัน

โรงกลั่นน้ํามันกําลังเผชิญกับอุปทานน้ํามันดิบที่มีกํามะถันเพิ่มขึ้น ซึ่งเรียกว่าน้ํามันดิบเปรี้ยว ในขณะเดียวกันก็มีกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมกดดันให้ลดปริมาณกํามะถันของน้ํามันเบนซิน ในขณะเดียวกัน ต้นทุนของไฮโดรดีซัลเฟอร์ไรเซชันแบบเดิม (HDS) ก็เพิ่มขึ้นเนื่องจากไฮโดรเจนที่จําเป็น การบําบัดด้วยโพรงอากาศอัลตราโซนิกเป็นวิธีทางเลือกที่มีประสิทธิภาพในการกําจัดกํามะถันออกจากน้ํามันดิบ

ตรงตามมาตรฐานกํามะถันในน้ํามันด้วย Sonication

เชื้อเพลิงฟอสซิลมีสารประกอบกํามะถัน สิ่งเหล่านี้เป็นผลมาจากการย่อยสลายของสารชีวภาพที่มีกํามะถันในระหว่างการก่อตัวของเชื้อเพลิงฟอสซิลตามธรรมชาติ

ยานพาหนะ เช่น รถยนต์ เครื่องบิน และเรือเดินทะเล หรือโรงไฟฟ้าทําให้เกิดการปล่อยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) อันเป็นผลมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงปิโตรเลียม กํามะถันเดียวกัน – แม้ในความเข้มข้นต่ํามาก – ทําให้เกิดความเสียหายต่อตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะมีค่าในการปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยาปลายน้ําในโรงกลั่นปิโตรเลียม กฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมล่าสุดกําหนดให้มีการขจัดซัลเฟอร์อย่างลึกมากเพื่อให้เป็นไปตามข้อกําหนดของดีเซลกํามะถันต่ําพิเศษ (ULSD)
 

การติดตั้งด้วยเครื่องโซนิคเตอร์กําลังสูง 192 กิโลวัตต์สําหรับการกําจัดกํามะถันของน้ํามันดิบ

พื้นหลัง – ไฮโดรดีซัลเฟอร์ไรเซชัน (HDS)

ไฮโดรดีซัลเฟอร์ไรเซชัน (HDS) เป็นกระบวนการเร่งปฏิกิริยามาตรฐานสําหรับการกําจัดกํามะถันออกจากผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม ในกระบวนการนี้ เศษส่วนกํามะถันของน้ํามันดิบจะถูกผสมกับไฮโดรเจนและตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อทําปฏิกิริยากับไฮโดรเจนซัลไฟด์ โดยปกติตัวเร่งปฏิกิริยาจะประกอบด้วยฐานอลูมินาที่ชุบด้วยโคบอลต์และโมลิบดีนัม เมื่ออุปทานน้ํามันมีรสเปรี้ยวมากขึ้นจึงจําเป็นต้องมีแรงดันที่สูงขึ้นและตัวเร่งปฏิกิริยาทางเลือกสําหรับการกําจัดซัลเฟอร์ สารประกอบกํามะถันอะโรมาติกที่ดื้อรั้น (เช่น 4,6-dimethyldibenzothiophene) ไม่สามารถกําจัดออกได้โดยใช้ไฮโดรดีซัลเฟอร์ไรเซชัน เนื่องจากมีปฏิกิริยาต่ํา

การกําจัดซัลเฟอร์ช่วยอัลตราโซนิก

อีกทางเลือกหนึ่งสําหรับไฮโดรดีซัลเฟอร์ไรเซชันคือการกําจัดซัลเฟอร์ด้วยอัลตราโซนิก การสัมผัสกับคลื่นอัลตราโซนิกที่มีความเข้มสูงทําให้เกิดโพรงอากาศอะคูสติก นี่คือการก่อตัวและการยุบตัวอย่างรุนแรงของฟองอากาศสูญญากาศขนาดเล็ก (โพรงอากาศ) สภาวะที่รุนแรงในท้องถิ่นเกิดขึ้นจากการล่มสลายอย่างรุนแรงของฟองสบู่แต่ละฟอง:

• อุณหภูมิ: สูงถึง 5000 เคลวิน
• ความดัน: สูงถึง 2,000 บรรยากาศ
• Liquid Jets: สูงถึง 1,000 กม./ชม.

เงื่อนไขดังกล่าวส่งเสริมเคมีพื้นผิวที่ดีขึ้นของตัวเร่งปฏิกิริยาโดยการผสมไมโครที่เพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุณหภูมิในท้องถิ่นที่สูงจะเปลี่ยนจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาเคมีของกระบวนการขจัดซัลเฟอร์ เอฟเฟกต์นี้ช่วยให้มีทางเลือกอื่น – ราคาถูกกว่า – ตัวเร่งปฏิกิริยาหรือเคมีขจัดซัลเฟอร์ทางเลือกที่จะใช้ Deshpande et al. (2004) ตรวจสอบระบบออกซิเดชันที่ประกอบด้วยโซเดียมคาร์บอเนตและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในระบบสองเฟสของดีเซลและอะซิโตไนไตรล์ อัลตราโซนิกถูกนําไปใช้กับระบบ biphasic การศึกษานี้ลดปริมาณ DMDBT ได้มากกว่า 90% ในตัวอย่างดีเซล

เครื่องโซนิคเตอร์ประสิทธิภาพสูงสําหรับการกําจัดซัลเฟอร์ของน้ํามันดิบ

Hielscher เป็นซัพพลายเออร์ชั้นนําของเครื่องสะท้อนเสียงความจุสูงทั่วโลก เนื่องจาก Hielscher ออกแบบและผลิตโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงที่มีกําลังไฟสูงถึง 16kW ต่ออุปกรณ์เดียวจึงไม่มีข้อ จํากัด ในขนาดโรงงานหรือความสามารถในการประมวลผล กลุ่มของระบบ 16kW หลายระบบถูกนํามาใช้เพื่อประมวลผลการไหลของปริมาตรที่มากขึ้น การแปรรูปเชื้อเพลิงอุตสาหกรรมไม่ต้องการพลังงานอัลตราโซนิกมากนัก ความต้องการพลังงานที่แท้จริงสามารถกําหนดได้โดยใช้เครื่องสะท้อนเสียงแบบตั้งโต๊ะเช่น UIP1000hdT ผลลัพธ์ทั้งหมดจากการทดลองแบบตั้งโต๊ะดังกล่าวสามารถขยายขนาดเป็นเส้นตรงได้อย่างสมบูรณ์ซึ่งอํานวยความสะดวกในการใช้กระบวนการขจัดซัลเฟอร์ด้วยอัลตราโซนิกในระดับการผลิตทางอุตสาหกรรม

หากจําเป็นเครื่องอัลตราโซนิกที่ผ่านการรับรอง ATEX (เช่น UIP1000-Exd) มีให้สําหรับการ sonication ในสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตราย

ค่าใช้จ่ายในการอัลตราโซนิก

อัลตราโซนิกเป็นเทคโนโลยีการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพ ต้นทุนการประมวลผลอัลตราโซนิกเป็นผลมาจากการลงทุนเป็นหลัก
สําหรับอุปกรณ์อัลตราโซนิกค่าสาธารณูปโภคและการบํารุงรักษา ประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่โดดเด่น (ดู แผนภูมิ) ของอุปกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher ช่วยลดต้นทุนสาธารณูปโภค

วรรณกรรม

Deshpande, A., Bassi, A., Prakash, A. (2004): อัลตราซาวนด์ช่วยเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของ 4,6-dimethyldibenzothiophene ในระบบดีเซล-อะซิโตไนไตรล์แบบ Biphasic; ใน: เชื้อเพลิงพลังงาน, 19 (1), 28 -34, 2005.

Mei H., Mei BW, Yen TF (2003): วิธีการใหม่ในการรับน้ํามันดีเซลกํามะถันต่ําพิเศษผ่านอัลตราซาวนด์ช่วยขจัดกํามะถันออกซิเดชัน ใน: เชื้อเพลิง เล่ม 82 ฉบับที่ 4 มีนาคม 2003 หน้า 405-414(10), 2003