Dengiz yoqilgʻisini ultratovush yordamida oltingugurtdan tozalash
- Dengiz yoqilgʻilariga oltingugurt miqdori 0,5%m/m yoki undan kam boʻlishini talab qiladigan yangi qoidalar tatbiq etiladi.
- Ultratovush yordamida oksidlab oltingugurtdan tozalash (UAOD) oksidlanish reaksiyasini tezlashtiradigan, amaliyotda oʻzini tasdiqlagan usul boʻlib, iqtisodiy va xavfsiz jarayondir.
- UAOD jarayonlarini atrof-muhit haroratida va atmosfera bosimida olib borish mumkin hamda ular uglevodorod yoqilgʻilaridan oltingugurt birikmalarini tanlab chiqarib tashlash imkonini beradi.
- Hielscher yuqori unumdorlikdagi ultratovush tizimlarini oʻrnatish oson, ulardan kema bortida yoki quruqlikda foydalanish xavfsiz.
Oltingugurt miqdori kam boʻlgan dengiz yoqilgʻilari
Xalqaro dengiz tashkiloti (IMO) yangi qoidalarni joriy etdi. Ularga koʻra, butun dunyodagi dengiz kemalari January 2020 dan boshlab oltingugurt miqdori 0,5%m/m boʻlgan dengiz yoqilgʻilaridan foydalanishi shart. Ushbu yangi qoidalar dengiz yoqilgʻilariga ishlov berishda tub oʻzgarishlarni talab qiladi: oltingugurt miqdori kam boʻlgan yoqilgʻilar uchun belgilangan yangi meʼyorlarni bajarish uchun samarali oltingugurtdan tozalash jarayoni zarur.
Ultratovush yordamida oksidlab oltingugurtdan tozalash (UAOD) benzin, nafta, dizel, dengiz yoqilgʻisi va boshqalar kabi suyuq uglevodorod yoqilgʻilarini, jumladan, ogʻir yoqilgʻilarning katta hajmli oqimlarini oltingugurtdan tozalashning yuqori samarali va amaliy jihatdan maqbul usulidir.
2 bosqichli ultratovush yordamida oksidlab oltingugurtdan tozalashning blok-sxemasi
Oksidlab oltingugurtdan tozalash
Oksidlab oltingugurtdan tozalash (ODS) gidrodesulfurizatsiyaga (HDS) ekologik va iqtisodiy muqobil hisoblanadi, chunki oksidlangan oltingugurt birikmalarini ogʻir yoqilgʻi moylaridan ajratish ancha oson. Oksidlab oltingugurtdan tozalash bosqichidan keyin ekstraksiya qilingan oltingugurt birikmalari fizik usullar bilan, masalan, oʻzaro aralashmaydigan qutbli erituvchi yordamida va undan keyin gravitatsion, adsorbsion yoki markazdan qochma ajratish orqali ajratiladi. Muqobil ravishda, oksidlangan oltingugurtni chiqarib tashlash uchun termik parchalanishdan foydalanish mumkin.
Oksidlab oltingugurtdan tozalash reaksiyasi uchun oksidlovchi (masalan, vodorod H2O2, natriy xlorit NaClO2, azot(I) oksidi N2O, natriy periodat NaIO4), katalizator (masalan, kislotalar), shuningdek, fazalararo koʻchirish reagenti zarur. Fazalararo koʻchirish reagenti suv va moy fazalari oʻrtasidagi geterogen reaksiyani jadallashtirishga yordam beradi; bu ODS reaksiyasining tezligini cheklovchi bosqichdir.
- yuqori samaradorlik – 98% gacha oltingugurtdan tozalash
- iqtisodiy: kam investitsiya, kam foydalanish xarajatlari
- katalizator zaharlanmaydi
- oson, chiziqli masshtablash
- foydalanish xavfsiz
- quruqlikda va dengizda (kema bortida) oʻrnatish
- investitsiyaning tez qoplanishi
Ultratovush yordamida oksidlab oltingugurtdan tozalash
Gidrodesulfurizatsiya (HDS) kattaroq investitsiya xarajatlarini, 400ºC gacha yuqori reaksiya haroratini va reaktorlarda 100atm gacha yuqori bosimni talab qilsa, ultratovush yordamida oksidlab oltingugurtdan tozalash jarayoni (UAOD) ancha qulay, samarali va ekologik jihatdan tozaroq. UAOD katalitik oltingugurtdan tozalashning reaksion faolligini sezilarli darajada oshiradi va ayni paytda kamroq foydalanish xarajatlari, yuqoriroq xavfsizlik hamda atrof-muhit muhofazasini taʼminlaydi. Sanoat ultratovushli oqim reaktori tizimlari juda samarali disperslash va buning natijasida yaxshilangan reaksiya kinetikasi tufayli oltingugurtdan tozalash tezligini oshiradi. Ultratovush bilan ishlov berish nanooʻlchamli dispersiyalar hosil qilgani sababli, geterogen reaksiyadagi turli fazalar oʻrtasida massa almashinuvi keskin ortadi.
Ultratovushli (akustik) kavitatsiya kavitatsion qizigan nuqtalarda yuzaga keladigan ekstremal sharoitlar orqali reaksiya tezligini va massa almashinuvini oshiradi. Kavitatsiya pufakchasi ichkariga qulab soʻnganda, mahalliy ravishda taxminan 5 000K boʻlgan juda yuqori haroratlar, juda tez sovish tezliklari, taxminan 2 000atm bosimlar va shunga mos ravishda harorat hamda bosimning ekstremal farqlari yuzaga keladi. Kavitatsiya pufakchasining ichkariga qulab soʻnishi, shuningdek, tezligi 280m/s gacha boʻlgan suyuqlik oqimchalarini hosil qiladi, ular juda yuqori siljish kuchlarini yuzaga keltiradi. Ushbu favqulodda mexanik kuchlar oksidlanish reaksiyasini tezlashtiradi va soniyalar ichida oltingugurtning kimyoviy aylanish samaradorligini oshiradi.
Oltingugurtni yanada toʻliq chiqarib tashlash
Merkaptanlar, tioefirlar, sulfidlar va disulfidlarni odatiy gidrodesulfurizatsiya (HDS) jarayoni bilan chiqarib tashlash mumkin boʻlsa-da, tiofenlar, benzotiofenlar (BT), dibenzotiofenlar (DBT) va 4,6-dimetildibenzotiofenlarni (4,6-DMDBT) chiqarib tashlash uchun murakkabroq usul talab qilinadi. Ultratovush yordamida oksidlab oltingugurtdan tozalash hatto chiqarib tashlash qiyin boʻlgan, tozalashga chidamli oltingugurt birikmalarini (masalan, 4,6-dimetildibenzotiofen va boshqa alkil bilan almashingan tiofen hosilalarini) chiqarib tashlashda ham yuqori samaralidir. Ebrahimi va boshq. (2018) oltingugurtni chiqarib tashlash uchun optimallashtirilgan Hielscher sonoreaktoridan foydalanib, oltingugurtdan tozalash samaradorligi 98,25% gacha yetgani haqida xabar beradi. Bundan tashqari, ultratovush yordamida oksidlangan oltingugurt birikmalarini “asosiy” suv bilan yuvish orqali ajratish mumkin.
Optimal parametrlarda koʻp bosqichli UAOD jarayonining taʼsiri
UP400S bilan ultratovush yordamida oltingugurtdan tozalashning amalga oshirish mumkinligini tekshirish
Shayegan va boshq. 2013 gazoyldagi oltingugurt miqdorini kamaytirish uchun ultratovush bilan ishlov berishni (UP400S) oksidlovchi sifatida vodorod peroksidi, katalizator sifatida FeSO, pH rostlagichi sifatida sirka kislotasi va ekstraksiya erituvchisi sifatida metanol bilan birgalikda qoʻlladi.
Oksidlab oltingugurtdan tozalash paytida metall ionlarini katalizator sifatida qoʻshish va ultratovush bilan ishlov berish orqali reaksiya tezligi konstantalarini sezilarli darajada oshirish mumkin. Ultratovush energiyasi reaksiyaning faollanish energiyasini kamaytirishi mumkin. Ultratovush bilan ishlov berish qattiq katalizatorlar va reagentlar oʻrtasidagi chegara qatlamini buzadi hamda katalizatorlar va reagentning bir jinsli aralashmasini hosil qiladi – shu orqali reaksiya kinetikasini yaxshilaydi.
Oltingugurtni ekstraksiya qilish jarayoni oltingugurtdan tozalashning muhim bosqichi boʻlib, undan maqsad oltingugurtdan tozalangan gazoylning butun hajmini qayta olishdir. Erituvchi sifatida metanol ishlatiladigan suyuqlik–suyuqlik ekstraksiyasi oddiy ekstraksiya jarayonidir, biroq yuqori samaradorlikni taʼminlash uchun oʻzaro aralashmaydigan fazalarni samarali aralashtirish zarur. Faqat fazalar oʻrtasida eng katta fazalararo sirt va undan keyin eng yuqori massa almashinuvi yuzaga kelgandagina yuqori ekstraksiya tezligiga erishiladi. Ultratovush bilan ishlov berish va akustik kavitatsiya hosil qilish reaksiyaga kirishuvchi fazalarning jadal aralashishini taʼminlaydi hamda reaksiyaning faollanish energiyasini kamaytiradi.
Dengiz yoqilgʻisini oltingugurtdan tozalash uchun yuqori unumdorlikdagi ultratovush qurilmalari
Hielscher Ultrasonics sanoat miqyosidagi UAOD kabi yuqori talablar qoʻyiladigan qoʻllanishlar uchun katta quvvatli ultratovush tizimlari bozorida yetakchidir. 200µm gacha yuqori amplitudalar, toʻliq yuklama va ogʻir ish sharoitlarida 24/7 ishlash, mustahkamlik va foydalanish qulayligi Hielscher ultratovush qurilmalarining asosiy xususiyatlaridir. Turli quvvat toifalaridagi ultratovush tizimlari va sonotrodlar hamda turli geometrik shakldagi oqim reaktorlari kabi xilma-xil aksessuarlar ultratovush tizimini muayyan yoqilgʻingizga, ishlov berish quvvatingizga va ish muhitiga eng mos tarzda moslashtirish imkonini beradi.
Quyidagi jadval ultratovush qurilmalarimizning taxminiy ishlov berish quvvati haqida tasavvur beradi:
| Partiya hajmi | Hajmiy oqim tezligi | Tavsiya etiladigan qurilmalar |
|---|---|---|
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | kattaroq | qurilmalar klasteri: UIP16000 |
Biz bilan bogʻlaning! / Bizga savol bering!
Laboratoriyadan tajriba-sanoat va sanoat miqyosigacha boʻlgan katta quvvatli ultratovush protsessorlari.
Adabiyotlar / Manbalar
- Ebrahimi, S.L.; Khosravi-Nikou, M.R.; Hashemabadi, S.H. (2018): Sonoreactor optimization for ultrasound assisted oxidative desulfurization of liquid hydrocarbon. Petroleum Science and Technology Vol. 36, Issue 13, 2018.
- Prajapati, A.K.; Singh, S.K.; Gupta, S.P.; Mishra, A. (2018): Desulphurization of Crude Oil by Ultrasound Integrated Oxidative Technology. IJSRD – International Journal for Scientific Research & Development Vol. 6, Issue 02, 2018.
- Shayegan, Z.; Razzaghi, M.; Niaei, A.; Salari, D.; Tabar, M.T.S.; Akbari, A.N. (2013): Sulfur removal of gas oil using ultrasound-assisted catalytic oxidative process and study of its optimum conditions. Korean J. Chem. Eng., 30(9), 2013. 1751-1759.
- Štimac, A.; Ivančević, B.; Jambrošić, K. (2001): Characterization of Ultrasonic Homogenizers for Shipbuilding Industry.
Ultratovush yordamida oksidlab oltingugurtdan tozalash (UAOD) boʻyicha tadqiqot natijalari
Prajapati va boshq. (2018): Ultratovush integratsiyalangan oksidlash texnologiyasi yordamida xom neftni oltingugurtdan tozalash. IJSRD – International Journal for Scientific Research & Development, 6-jild, 02-son, 2018.
Prajapati va boshq. (2018) ultratovush yordamida oksidlab oltingugurtdan tozalash (UAOD) uchun Hielscher ultratovush reaktorining afzalliklarini bayon qiladi. UAOD anʼanaviy gidrotozalashga amaliy jihatdan maqbul muqobil texnologiyaga aylandi; gidrotozalash esa yuqori bosim va yuqori haroratda ishlaydigan gidrodesulfurizatsiya uskunalari, qozonlar, vodorod ishlab chiqarish qurilmalari va oltingugurtni qayta olish qurilmalari tufayli katta investitsiya hamda foydalanish xarajatlari bilan cheklanadi. Ultratovush yordamida oksidlab oltingugurtdan tozalash oltingugurtni chuqur chiqarib tashlash jarayonini ancha yumshoq sharoitlarda, tezroq, xavfsizroq va ancha tejamkorroq olib borish imkonini beradi.
Ultratovush yordamida oksidlab oltingugurtdan tozalash (UAOD) jarayoni model oltingugurt birikmalari (benzotiofen, dibenzotiofen va dimetildibenzotiofen) mavjud boʻlgan dizel yoqilgʻisi va neft mahsuloti xomashyosiga qoʻllandi. Oksidlovchi miqdori, ekstraksiya bosqichi uchun erituvchi hajmi, ultratovush bilan ishlov berish vaqti va haroratining (UIP1000hdT, 20 kHz, 750 W, 40% da ishlash) taʼsiri oʻrganildi. UAOD uchun optimallashtirilgan sharoitlarda neft mahsuloti xomashyosidagi model birikmalar uchun oltingugurtni chiqarib tashlash darajasi 99% gacha yetdi; bunda H2O2:sirka kislotasi:oltingugurt molyar nisbati 64:300:1 boʻlib, 90ºC da 9min davomida ultratovush bilan ishlov berilgandan keyin metanol bilan ekstraksiya qilindi (erituvchi va moyning optimallashtirilgan nisbati 0,36). Xuddi shu reagent miqdori va 9 min ultratovush bilan ishlov berish qoʻllanganda, dizel yoqilgʻisi namunalarida oltingugurtni chiqarib tashlash darajasi 75% dan yuqori boʻldi.
Yuqori ultratovush amplitudalarining ahamiyati
Xom neftni tijorat miqyosida oksidlab oltingugurtdan tozalashni ultratovush yordamida jadallashtirish uchun taxminan 80–100 mikron yuqori tebranish amplitudalarini saqlab tura oladigan sanoat oʻlchamidagi oqim oʻtkazuvchi ultratovush protsessoridan foydalanish zarur. Amplitudalar ultratovush kavitatsiyasi hosil qiladigan siljish kuchlarining intensivligi bilan bevosita bogʻliq boʻlib, aralashtirish samarali boʻlishi uchun yetarlicha yuqori darajada saqlanishi kerak.
Prajapati va boshq. oʻtkazgan tajribalar ultratovush bilan ishlov berish oltingugurtdan tozalash reaksiyasini kuchaytirishini koʻrsatadi. Oltingugurtdan tozalash samaradorligi taxminan 93,2% boʻldi – yuqori unumdorlikdagi ultratovush qoʻllanganda.
Shayegan va boshq. (2013): Ultratovush yordamidagi katalitik oksidlash jarayoni orqali gazoyldan oltingugurtni chiqarib tashlash va uning optimal sharoitlarini oʻrganish. Korean Journal of Chemical Engineering 30(9), September 2013. 1751–1759.
Ultratovush yordamida oksidlab oltingugurtdan tozalash jarayoni (UAOD) oltingugurt tarkibining turli koʻrinishlari mavjud boʻlgan gazoyldagi oltingugurt birikmalarini kamaytirish uchun qoʻllandi. Ekologik qoida oltingugurt birikmalarini yoʻqotish uchun juda chuqur oltingugurtdan tozalashni talab qiladi. UAOD kamroq foydalanish xarajatlari, yuqoriroq xavfsizlik va atrof-muhit muhofazasini taʼminlaydigan istiqbolli texnologiyadir. Birinchi marta odatiy fazalararo koʻchirish agenti (tetraoktil-ammoniy-bromid) izobutanol bilan almashtirildi, chunki izobutanoldan foydalanish TOABga qaraganda ancha tejamkor boʻlib, ifloslanishni keltirib chiqarmaydi. Reaksiya optimal nuqtada turli haroratlarda, bir, ikki va uch bosqichli tartiblarda olib borildi; bunda H2O2 miqdorini bosqichma-bosqich oshirish hamda TOAB dan izobutanol oʻrniga foydalanishning taʼsiri oʻrganildi. Moy fazasidagi umumiy oltingugurt konsentratsiyasi ASTM-D3120 usuli bilan tahlil qilindi. Tarkibida 9 500 mg/kg oltingugurt boʻlgan gazoyl uchun taxminan 90% ni tashkil etgan eng yuqori chiqarib tashlash darajasiga 62±2°C da 17 daqiqalik jarayon davomida uch bosqichda erishildi; bunda 180,3 mmol H2O2 ishlatildi va ekstraksiya metanol bilan amalga oshirildi.
Akbari va boshq. (2014): MoO3/Al2O3 katalizatori ishtirokida model dizel yoqilgʻisini oksidlab oltingugurtdan tozalash jarayoni oʻzgaruvchilari va bu jarayonda qoʻllanadigan ultratovushning jadallashtirish taʼsirlarini oʻrganish. Ultrasonics Sonochemistry 21(2), March 2014. 692–705.
MoO3/Al2O3 katalizatori va H2O2 dan iborat, ultratovush bilan ishlov berish bilan birlashtirilgan yangi geterogen sonokatalitik tizim dizel yoqilgʻisidagi model oltingugurt birikmalarining oksidlanishini yaxshilash va tezlashtirish uchun oʻrganildi; natijada jarayon samaradorligi sezilarli darajada oshdi. Ultratovushning katalizator xususiyatlari, faolligi va barqarorligiga taʼsiri GC-FID, PSD, SEM va BET usullari yordamida batafsil oʻrganildi. Tarkibida 1000 μg/g oltingugurt boʻlgan model dizel yoqilgʻisida yangi ultratovush yordamida oltingugurtdan tozalash orqali DBT ning 98% dan ortiq kimyoviy aylanishiga erishildi; bunda H2O2/oltingugurt molyar nisbati 3, harorat 318 K va katalizator dozasi 30 g/L boʻlib, reaksiya 30 min davom etdi, ultratovushsiz jarayonda esa 55% kimyoviy aylanishga erishildi. Ushbu yaxshilanishga ish parametrlari va katalizator xususiyatlari sezilarli taʼsir koʻrsatdi. Asosiy jarayon oʻzgaruvchilarining taʼsiri javob sirti metodologiyasi yordamida ultratovushsiz jarayonda oʻrganilib, ultratovush bilan ishlov berish bilan taqqoslandi. Ultratovush vodorod bogʻlarini uzish va moy fazasida katalizator hamda oksidlovchi aglomeratlarini parchalash orqali ularning yaxshi disperslanishini taʼminladi. Katalizator sirtida aralashmalarning toʻplanishi ultratovushsiz tajribalarda tez faolsizlanishga olib keldi, natijada qayta ishlatilgan katalizator bilan ultratovushsiz reaksiyaning 6 siklidan keyin DBT ning atigi 5% i oksidlandi. Ultratovush yordamidagi 6 sikldan keyin DBT ning 95% dan ortigʻi oksidlandi; bu ultratovush bilan ishlov berish davomida sirtni tozalash orqali barqarorlikning sezilarli yaxshilanganini koʻrsatadi. 3h ultratovush bilan ishlov berishdan keyin zarracha oʻlchamining sezilarli kamayishi ham kuzatildi, bu model yoqilgʻida katalizatorning yanada yaxshi disperslanishini taʼminlashi mumkin.
Afzalinia va boshq. (2016): Katalizator sifatida oʻzaro kirishuvchi, amin guruhlari bilan funksionallashtirilgan Zn(II) asosidagi MOF ichiga kapsulalangan fosfovolfram kislotasi yordamida suyuq yoqilgʻini ultratovush koʻmagida oksidlab oltingugurtdan tozalash jarayoni. Ultrasonics Sonochemistry 2016
Ushbu ishda suyuq yoqilgʻilarni ultratovush yordamida oksidlab oltingugurtdan tozalash (UAOD) yangi geterogen, yuqori darajada disperslangan Keggin turidagi fosfovolfram kislotasi (H3PW12O40, PTA) katalizatori yordamida amalga oshirildi; ushbu katalizator aminoguruhlar bilan funksionallashtirilgan MOF (TMU-17 -NH2) ichiga kapsulalangan. Tayyorlangan kompozit model yoqilgʻini oksidlab oltingugurtdan tozalashda yuqori katalitik faollik va qayta foydalanish imkoniyatini namoyon etadi. Ultratovush yordamida oksidlab oltingugurtdan tozalash (UAOD) yumshoq sharoitlarda oltingugurtli birikmalarning oksidlanish reaksiyasini tez, tejamkor, ekologik va xavfsiz tarzda amalga oshirishning yangi usulidir. Ultratovush toʻlqinlaridan reaksiya vaqtini qisqartirish va oksidlab oltingugurtdan tozalash tizimining samaradorligini yaxshilash uchun samarali vosita sifatida foydalanish mumkin. PTA@TMU-17-NH2 yordamida 20 mg katalizator, 1:1 O/S molyar nisbati va ekstraksiya erituvchisi sifatida MeCN ishtirokida model moyni oltingugurtdan toʻliq tozalash mumkin boʻldi. Olingan natijalar atrof-muhit haroratida 15 min dan keyin DBT ning DBTO2 ga aylanishi 98% ga yetishini koʻrsatdi. Ushbu ishda biz birinchi marta ultratovush nurlantirishi orqali TMU-17-NH2 va PTA/TMU-17-NH2 kompozitini tayyorladik hamda UAOD jarayonida qoʻlladik. Tayyorlangan katalizator PTA yuvilib chiqib ketmasdan va faolligini yoʻqotmasdan qayta foydalanish boʻyicha aʼlo imkoniyatni namoyon etadi.