การกำจัดกำมะถันออกจากเชื้อเพลิงเรือด้วยอัลตราซาวนด์

ผลการวิจัยเกี่ยวกับการกำจัดกำมะถันด้วยออกซิเดชันโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย (UAOD)

Prajapati และคณะ (2018): การกำจัดกำมะถันออกจากน้ำมันดิบด้วยเทคโนโลยีออกซิเดชันที่ผสานอัลตราซาวนด์. IJSRD – International Journal for Scientific Research & Development ปีที่ 6 ฉบับที่ 02, 2018.
Prajapati และคณะ (2018) อธิบายข้อดีของเครื่องปฏิกรณ์อัลตราซาวนด์ Hielscher สำหรับการกำจัดกำมะถันด้วยออกซิเดชันโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย (UAOD) UAOD ได้กลายเป็นเทคโนโลยีทางเลือกที่สามารถนำไปใช้ได้จริงแทนการบำบัดด้วยไฮโดรเจนแบบดั้งเดิม ซึ่งมีข้อจำกัดจากเงินลงทุนและต้นทุนการดำเนินงานที่สูงมาก เนื่องจากต้องใช้อุปกรณ์กำจัดกำมะถันด้วยไฮโดรเจนที่ความดันสูงและอุณหภูมิสูง หม้อไอน้ำ โรงผลิตไฮโดรเจน และหน่วยกู้คืนกำมะถัน การกำจัดกำมะถันด้วยออกซิเดชันโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยทำให้สามารถดำเนินกระบวนการกำจัดกำมะถันอย่างล้ำลึกภายใต้สภาวะที่อ่อนโยนกว่ามาก รวดเร็วกว่า ปลอดภัยกว่า และประหยัดกว่ามาก
กระบวนการกำจัดกำมะถันด้วยออกซิเดชันโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย (UAOD) ถูกนำไปใช้กับน้ำมันดีเซลและวัตถุดิบผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมที่มีสารประกอบกำมะถันต้นแบบ (benzothiophene, dibenzothiophene และ dimethyldibenzothiophene) โดยศึกษาอิทธิพลของปริมาณสารออกซิไดซ์ ปริมาตรตัวทำละลายสำหรับขั้นตอนการสกัด ระยะเวลาและอุณหภูมิของการบำบัดด้วยอัลตราซาวนด์ (UIP1000hdT, 20 kHz, 750 W, ทำงานที่ 40%) เมื่อใช้สภาวะที่ปรับให้เหมาะสมที่สุดสำหรับ UAOD สามารถกำจัดกำมะถันได้สูงถึง 99% สำหรับสารประกอบต้นแบบในวัตถุดิบผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม โดยใช้อัตราส่วนโมลของ H₂O₂:กรดแอซีติก:กำมะถัน เท่ากับ 64:300:1 หลังการบำบัดด้วยอัลตราซาวนด์เป็นเวลา 9min ที่ 90ºC ตามด้วยการสกัดด้วยเมทานอล (อัตราส่วนตัวทำละลายต่อน้ำมันที่ปรับให้เหมาะสมที่สุดเท่ากับ 0.36) เมื่อใช้สารทำปฏิกิริยาในปริมาณเท่ากันและใช้อัลตราซาวนด์เป็นเวลา 9 นาที สามารถกำจัดกำมะถันในตัวอย่างน้ำมันดีเซลได้มากกว่า 75%
ความสำคัญของแอมพลิจูดอัลตราซาวนด์ที่สูง
การเพิ่มประสิทธิภาพการกำจัดกำมะถันด้วยออกซิเดชันของน้ำมันดิบในระดับเชิงพาณิชย์ด้วยอัลตราซาวนด์ จำเป็นต้องใช้เครื่องแปรรูปด้วยอัลตราซาวนด์แบบไหลผ่านขนาดอุตสาหกรรมที่สามารถรักษาแอมพลิจูดการสั่นระดับสูงไว้ได้ประมาณ 80 – 100 ไมครอน แอมพลิจูดสัมพันธ์โดยตรงกับความเข้มของแรงเฉือนที่เกิดจากคาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์ และต้องรักษาไว้ในระดับที่สูงเพียงพอเพื่อให้การผสมมีประสิทธิภาพ
การทดลองของ Prajapati และคณะแสดงให้เห็นว่าการบำบัดด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพปฏิกิริยาการกำจัดกำมะถัน ประสิทธิภาพการกำจัดกำมะถันอยู่ที่ประมาณ 93.2% เมื่อใช้อัลตราซาวนด์สมรรถนะสูง

Shayegan และคณะ (2013): การกำจัดกำมะถันออกจากน้ำมันแก๊สออยล์ด้วยกระบวนการออกซิเดชันเชิงเร่งปฏิกิริยาโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย และการศึกษาสภาวะที่เหมาะสมที่สุด. Korean Journal of Chemical Engineering 30(9), กันยายน 2013. 1751–1759.
กระบวนการกำจัดกำมะถันด้วยออกซิเดชันโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย (UAOD) ถูกนำไปใช้เพื่อลดสารประกอบกำมะถันในน้ำมันแก๊สออยล์ที่มีองค์ประกอบกำมะถันหลายลักษณะ ข้อบังคับด้านสิ่งแวดล้อมกำหนดให้กำจัดกำมะถันอย่างล้ำลึกมากเพื่อขจัดสารประกอบกำมะถัน UAOD เป็นเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มดี โดยมีต้นทุนการดำเนินงานต่ำกว่า ความปลอดภัยสูงกว่า และการปกป้องสิ่งแวดล้อมที่ดีกว่า เป็นครั้งแรกที่มีการแทนที่สารช่วยถ่ายโอนระหว่างเฟสที่ใช้โดยทั่วไป (tetraoctyl-ammonium-bromide) ด้วย isobutanol เนื่องจากการใช้ isobutanol ประหยัดกว่าการใช้ TOAB มาก โดยไม่ก่อให้เกิดการปนเปื้อน ปฏิกิริยาดำเนินการที่จุดเหมาะสมที่สุดโดยใช้อุณหภูมิต่าง ๆ ในกระบวนการแบบหนึ่ง สอง และสามขั้นตอน เพื่อศึกษาอิทธิพลของการเพิ่ม H₂O₂ อย่างค่อยเป็นค่อยไป และการใช้ TOAB แทน isobutanol ความเข้มข้นของกำมะถันทั้งหมดในเฟสน้ำมันวิเคราะห์ด้วยวิธี ASTM-D3120 การกำจัดสูงสุดที่ประมาณ 90% สำหรับน้ำมันแก๊สออยล์ที่มีกำมะถัน 9,500 mg/kg ทำได้ด้วยกระบวนการสามขั้นตอนภายในเวลา 17 นาที ที่ 62±2°C เมื่อใช้ปริมาณ 180.3 mmol ของ H₂O₂ และดำเนินการสกัดด้วยเมทานอล

Akbari และคณะ (2014): การศึกษาตัวแปรกระบวนการและผลการเพิ่มประสิทธิภาพของอัลตราซาวนด์ที่ใช้ในการกำจัดกำมะถันด้วยออกซิเดชันของน้ำมันดีเซลต้นแบบโดยใช้ MoO₃/Al₂O₃ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา. Ultrasonics Sonochemistry 21(2), มีนาคม 2014. 692–705.
มีการศึกษาระบบเร่งปฏิกิริยาด้วยคลื่นเสียงแบบต่างวัฏภาคชนิดใหม่ ซึ่งประกอบด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา MoO₃/Al₂O₃ และ H₂O₂ ร่วมกับการบำบัดด้วยอัลตราซาวนด์ เพื่อปรับปรุงและเร่งออกซิเดชันของสารประกอบกำมะถันต้นแบบในน้ำมันดีเซล ส่งผลให้ประสิทธิภาพของกระบวนการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ อิทธิพลของอัลตราซาวนด์ต่อสมบัติ ความว่องไว และเสถียรภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาได้รับการศึกษาอย่างละเอียดด้วยเทคนิค GC-FID, PSD, SEM และ BET การกำจัดกำมะถันโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยแบบใหม่นี้ทำให้ DBT ในน้ำมันดีเซลต้นแบบที่มีกำมะถัน 1000 μg/g มีการเปลี่ยนรูปมากกว่า 98% ที่อัตราส่วนโมล H₂O₂/กำมะถัน เท่ากับ 3 อุณหภูมิ 318 K และปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยา 30 g/L หลังทำปฏิกิริยาเป็นเวลา 30 นาที เทียบกับการเปลี่ยนรูป 55% ที่ได้จากกระบวนการที่ไม่ใช้อัลตราซาวนด์ การปรับปรุงนี้ได้รับอิทธิพลอย่างมากจากพารามิเตอร์การทำงานและสมบัติของตัวเร่งปฏิกิริยา มีการศึกษาอิทธิพลของตัวแปรกระบวนการหลักโดยใช้วิธีพื้นผิวตอบสนองในกระบวนการที่ไม่ใช้อัลตราซาวนด์เปรียบเทียบกับการบำบัดด้วยอัลตราซาวนด์ อัลตราซาวนด์ทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาและสารออกซิไดซ์กระจายตัวได้ดี โดยทำลายพันธะไฮโดรเจนและสลายการเกาะกลุ่มของสารเหล่านี้ในเฟสน้ำมัน การสะสมของสิ่งเจือปนบนผิวตัวเร่งปฏิกิริยาทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วในการทดลองที่ไม่ใช้อัลตราซาวนด์ ส่งผลให้ DBT เกิดออกซิเดชันเพียง 5% หลังปฏิกิริยาที่ไม่ใช้อัลตราซาวนด์ 6 รอบโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่นำกลับมาใช้ใหม่ DBT มากกว่า 95% เกิดออกซิเดชันหลังทำปฏิกิริยาโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย 6 รอบ แสดงถึงเสถียรภาพที่ดีขึ้นอย่างมากจากการทำความสะอาดผิวระหว่างการบำบัดด้วยอัลตราซาวนด์ นอกจากนี้ ยังพบว่าขนาดอนุภาคลดลงอย่างมากหลังการบำบัดด้วยอัลตราซาวนด์เป็นเวลา 3h ซึ่งอาจช่วยให้ตัวเร่งปฏิกิริยากระจายตัวในเชื้อเพลิงต้นแบบได้มากขึ้น

Afzalinia และคณะ (2016): กระบวนการกำจัดกำมะถันด้วยออกซิเดชันโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยสำหรับเชื้อเพลิงเหลว โดยใช้กรดฟอสโฟทังสติกที่กักเก็บอยู่ใน MOF ที่มี Zn(II) เป็นองค์ประกอบหลัก มีโครงข่ายสอดประสานกัน และปรับแต่งด้วยหมู่ฟังก์ชันเอมีน เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา. Ultrasonics Sonochemistry 2016
ในงานนี้ การกำจัดกำมะถันด้วยออกซิเดชันโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย (UAOD) สำหรับเชื้อเพลิงเหลวดำเนินการด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาต่างวัฏภาคชนิดใหม่ที่กระจายตัวสูง คือกรดฟอสโฟทังสติกชนิด Keggin (H₃PW₁₂O₄₀, PTA) ซึ่งกักเก็บอยู่ใน MOF ที่ปรับแต่งด้วยหมู่ฟังก์ชันอะมิโน (TMU-17 -NH2) วัสดุคอมโพสิตที่เตรียมขึ้นแสดงความว่องไวในการเร่งปฏิกิริยาสูงและสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ในการกำจัดกำมะถันด้วยออกซิเดชันของเชื้อเพลิงต้นแบบ การกำจัดกำมะถันด้วยออกซิเดชันโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย (UAOD) เป็นวิธีใหม่ในการทำปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารประกอบที่มีกำมะถันอย่างรวดเร็ว ประหยัด เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และปลอดภัย ภายใต้สภาวะที่อ่อนโยน คลื่นอัลตราซาวนด์สามารถใช้เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพเพื่อลดเวลาปฏิกิริยาและปรับปรุงสมรรถนะของระบบกำจัดกำมะถันด้วยออกซิเดชัน PTA@TMU-17-NH2 สามารถกำจัดกำมะถันออกจากน้ำมันต้นแบบได้อย่างสมบูรณ์โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา 20 mg อัตราส่วนโมล O/S เท่ากับ 1:1 และมี MeCN เป็นตัวทำละลายสำหรับการสกัด ผลที่ได้แสดงว่าการเปลี่ยนรูป DBT เป็น DBTO2 ทำได้ถึง 98% หลังผ่านไป 15 นาทีที่อุณหภูมิแวดล้อม ในงานนี้ เราเตรียม TMU-17-NH2 และวัสดุคอมโพสิต PTA/TMU-17-NH2 ด้วยการให้คลื่นอัลตราซาวนด์เป็นครั้งแรก และนำไปใช้ในกระบวนการ UAOD ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมขึ้นแสดงความสามารถในการนำกลับมาใช้ซ้ำได้อย่างดีเยี่ยม โดยไม่มีการชะละลายของ PTA และไม่มีการสูญเสียความว่องไว