Siêu âm thay thế cho hydrodesulfurization

Các nhà máy lọc dầu đang phải đối mặt với nguồn cung dầu thô lưu huỳnh ngày càng tăng, được gọi là dầu thô chua, đồng thời áp lực môi trường đối với hàm lượng lưu huỳnh thấp hơn trong xăng. Đồng thời, chi phí hydrodesulfurization thông thường (HDS) đang tăng lên do hydro cần thiết. Điều trị xâm thực siêu âm là một phương pháp thay thế hiệu quả để loại bỏ lưu huỳnh khỏi dầu thô.

Đáp ứng tiêu chuẩn lưu huỳnh trong dầu với Sonication

Nhiên liệu hóa thạch có chứa các hợp chất lưu huỳnh. Đây là kết quả của sự suy thoái của các chất sinh học có chứa lưu huỳnh trong quá trình hình thành tự nhiên của nhiên liệu hóa thạch.

Các phương tiện, chẳng hạn như ô tô, máy bay và tàu biển hoặc nhà máy điện gây ra lượng khí thải sulfur dioxide (SO2) do quá trình đốt cháy nhiên liệu dầu mỏ. Cùng một lưu huỳnh – ngay cả ở nồng độ rất thấp – gây thiệt hại cho các chất xúc tác kim loại quý trong quá trình cải cách xúc tác hạ nguồn trong các nhà máy lọc dầu. Các quy định môi trường mới nhất yêu cầu khử lưu huỳnh rất sâu để đáp ứng các thông số kỹ thuật của dầu diesel lưu huỳnh cực thấp (ULSD).
 

Lắp đặt với 192 kW sonicators công suất cao để khử lưu huỳnh dầu thô

Nền – Hydrodesulfurization (HDS)

Hydrodesulfurization (HDS) là quá trình xúc tác tiêu chuẩn để loại bỏ lưu huỳnh khỏi các sản phẩm dầu mỏ. Trong quá trình này, các phần lưu huỳnh của dầu thô được trộn với hydro và chất xúc tác để phản ứng với hydro sunfua. Thông thường, chất xúc tác bao gồm một cơ sở alumina được ngâm tẩm coban và molypden. Khi nguồn cung cấp dầu trở nên chua hơn, áp suất cao hơn và các chất xúc tác thay thế là cần thiết để khử lưu huỳnh. Các hợp chất lưu huỳnh thơm ngoan cố (ví dụ 4,6-dimethyldibenzothiophene) không thể được loại bỏ bằng cách sử dụng hydrodesulfurization, do khả năng phản ứng thấp của chúng.

Ultrasonically hỗ trợ khử lưu huỳnh

Một thay thế cho hydrodesulfurization là siêu âm hỗ trợ khử lưu huỳnh. Sự tiếp xúc của chất lỏng với sóng siêu âm có cường độ cao gây ra xâm thực âm thanh. Đây là sự hình thành và sụp đổ dữ dội sau đó của bong bóng chân không nhỏ (xâm thực). Tại địa phương, các điều kiện khắc nghiệt phát sinh từ sự sụp đổ dữ dội của mỗi bong bóng:

• Nhiệt độ: lên đến 5000 Kelvin
• Áp suất: lên đến 2000 Atm
• Máy bay phản lực lỏng: lên đến 1000km / giờ.

Các điều kiện như vậy thúc đẩy hóa học bề mặt tốt hơn của các chất xúc tác bằng cách trộn vi mô tăng cường. Đặc biệt, nhiệt độ cục bộ cao làm thay đổi động học phản ứng hóa học của quá trình khử lưu huỳnh. Hiệu ứng này cho phép thay thế – Ít tốn kém hơn – chất xúc tác hoặc hóa học khử lưu huỳnh thay thế sẽ được sử dụng. Deshpande et al. (2004) nghiên cứu một hệ thống oxy hóa bao gồm natri cacbonat và hydro peroxide trong một hệ thống hai pha của diesel và acetonitrile. Ultrasonication đã được áp dụng cho hệ thống hai pha. Nghiên cứu đã giảm hàm lượng DMDBT hơn 90% trong các mẫu dầu diesel.

Sonicator hiệu suất cao để khử lưu huỳnh dầu thô

Hielscher là nhà cung cấp sonicator công suất cao hàng đầu trên toàn thế giới. Khi Hielscher thiết kế và sản xuất bộ vi xử lý siêu âm hiệu suất cao với công suất lên đến 16kW trên mỗi thiết bị, không có giới hạn về kích thước nhà máy hoặc khả năng xử lý. Các cụm của một số hệ thống 16kW đang được sử dụng để xử lý các dòng thể tích lớn hơn. Xử lý nhiên liệu công nghiệp không cần nhiều năng lượng siêu âm. Yêu cầu năng lượng thực tế có thể được xác định bằng cách sử dụng bộ âm thanh để bàn như UIP1000hdT. Tất cả các kết quả từ các thử nghiệm băng ghế dự bị như vậy có thể được nhân rộng hoàn toàn tuyến tính, tạo điều kiện để thực hiện quá trình khử lưu huỳnh siêu âm trên quy mô sản xuất công nghiệp.

Nếu được yêu cầu, ATEX chứng nhận ultrasonicators (ví dụ UIP1000-Exd) có sẵn cho sonication trong môi trường nguy hiểm.

Chi phí của Ultrasonication

Ultrasonication là một công nghệ xử lý hiệu quả. Chi phí xử lý siêu âm chủ yếu là kết quả đầu tư
cho các thiết bị siêu âm, chi phí tiện ích và bảo trì. Hiệu quả năng lượng vượt trội (xem biểu đồ) của các thiết bị siêu âm Hielscher giúp giảm chi phí tiện ích.

Văn học

Deshpande, A., Bassi, A., Prakash, A. (2004): Hỗ trợ siêu âm, oxy hóa xúc tác cơ sở của 4,6-dimethyldibenzothiophene trong hệ thống diesel hai pha-acetonitril; trong: Nhiên liệu năng lượng, 19 (1), 28 -34, 2005.

Mei H., Mei B.W., Yến T.F. (2003): Một phương pháp mới để thu được nhiên liệu diesel lưu huỳnh cực thấp thông qua siêu âm hỗ trợ khử lưu huỳnh oxy hóa; trong: Nhiên liệu, Tập 82, Số 4, tháng 3 năm 2003, tr. 405-414(10), 2003.