способ ультразвукового обессеривания ископаемых топлив в присутствии диалкиловых эфиров

Формула изобретения

1. Способ непрерывного удаления сульфидов из жидкого ископаемого топлива, включающий:

(a) смешение названного жидкого ископаемого топлива, водной среды и диалкилового эфира, имеющего точку кипения при нормальном давлении 25°С или выше, и имеющий формулу R¹OR², в которой R¹ и R ² являются отдельными одновалентными алкильными группами и общее число атомов углерода в R¹ и R² от 3 до 7, с образованием многофазной реакционной среды;

(b) пропускание многофазной реакционной среды через ультразвуковую камеру в непрерывном проточном режиме, в которой ультразвук воздействует на многофазную реакционную среду в течение времени, достаточного для того, чтобы вызвать превращение сульфидов в содержащем сульфиды жидком ископаемом топливе в сульфоны;

(c) самопроизвольное расслоение выходящей из ультразвуковой камеры многофазной реакционной среды на водную и органическую фазы;

и

(d) отделение органической фазы от водной фазы в виде ископаемого топлива с удаленными сульфидами.

2. Способ по п.1, в котором R ¹ и R² являются насыщенными алкильными группами.

3. Способ по п.1, в котором R¹ и R² являются насыщенными алкильными группами, а общее число атомов углерода в R¹ и R² составляет от 3 до 6.

4. Способ по п.1, в котором R¹ и R² являются насыщенными алкильными группами, а общее число атомов углерода в R¹ и R² составляет от 4 до 6.

5. Способ по п.1, в котором упомянутый диалкиловый эфир выбирают из группы, состоящей из диэтилового эфира, метил-трет-бутилового эфира, метил-н-пропилового эфира и метилизопропилового эфира.

6. Способ по п.1, в котором диалкиловым эфиром является диэтиловый эфир.

7. Способ по п.1, в котором дополнительно вводят в контакт многофазную реакционную среду с катализатором на основе переходного металла при одновременном воздействии ультразвуком.

8. Способ по п.8, в котором катализатор на основе переходного металла является элементом, выбираемым из группы, состоящей из металлов с атомными номерами 21-29, 39-47 и 57-79.

9. Способ по п.8, в котором катализатор на основе переходного металла является элементом, выбираемым из группы, состоящей из никеля, серебра, вольфрама и их комбинаций.

10. Способ по п.1, в котором на стадии (а) смешивают жидкое ископаемое топливо с водной средой при объемном отношении ископаемого топлива к водной среде от примерно 8:1 до примерно 1:5.

11. Способ по п.1, в котором на стадии (а) смешивают жидкое ископаемое топливо с водной средой при объемном отношении ископаемого топлива к водной среде от примерно 5:1 до примерно 1:1.

12. Способ по п.1, в котором на стадии (а) смешивают жидкое ископаемое топливо с водной средой при объемном отношении ископаемого топлива к водной среде от примерно 4:1 до примерно 2:1.

13. Способ по п.6, в котором объемное отношение диалкилового эфира к жидкому ископаемому топливу составляет от примерно 0,00003 до примерно 0,003.

14. Способ по п.6, в котором объемное отношение диалкилового эфира к жидкому ископаемому топливу составляет от примерно 0,0001 до примерно 0,001.

15. Способ по п.1, в котором дополнительно нагревают ископаемое топливо до температуры от примерно 50°С до примерно 100°С с последующим смешением ископаемого топлива с водной средой.

16. Способ по п.1, в котором стадию (d) проводят через три минуты после начала стадии (b).

17. Способ по п.1, в котором стадию (d) проводят через от примерно 8 до примерно 150 с после начала стадии (b).

18. Способ по п.1, в котором ископаемое топливо представляет собой топливо, имеющее плотность от примерно 20 до примерно 30° АНИ, температуру нагрева от примерно 50 до примерно 75°С перед его смешением с водной жидкостью, а стадию (d) проводят через примерно 8 до примерно 20 с после начала стадии (b).

19. Способ по п.1, в котором ископаемое топливо представляет собой топливо, имеющее плотность от примерно 8 до примерно 15° АНИ, температуру нагрева от примерно 85 до примерно 100°С перед смешением ископаемого топлива с водной средой, а стадию (d) проводят через примерно 100 до примерно 150 с после начала стадии (b).

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение принадлежит к области обессеривания нефти и топлив на основе нефти путем воздействия на них ультразвуком.

Предшествующий уровень техники

Ископаемые топлива являются самым большим и наиболее широко используемым в мире источником энергии, обеспечивая высокую эффективность, надежные рабочие характеристики и относительно низкие цены. Существует много разных типов ископаемых топлив, начиная от нефтяных фракций до угля, битуминозных песков и горючих сланцев с диапазоном областей применения от персонального применения, такого как автомобильные двигатели и домашнее отопление, до применения в промышленной сфере, например котлы, печи, плавильные установки и электростанции.

К сожалению, в большинстве случаев ископаемые топлива содержат серу, обычно в виде сераорганических соединений. Сера вызывает коррозию в трубопроводах и перекачивающем и холодильном оборудовании, а также преждевременный отказ двигателей внутреннего сгорания. Сера также отравляет катализаторы, используемые при очистке и сжигании ископаемых топлив. Из-за отравления ею каталитических преобразователей в автомобильных двигателях сера частично является причиной выброса оксидов азота (NO_x) у грузовиков и автобусов с дизельными двигателями. Сера также ответственна за твердые выбросы (сажу) у грузовиков и автобусов, поскольку высокосернистые топлива имеют тенденцию разрушать используемые на этих транспортных средствах сажевые ловушки. Одной из самых больших проблем, создаваемых соединениями серы, является их превращение в диоксид серы при сгорании. При выпуске в атмосферу диоксид серы приводит к кислым дождям, которые вредны для сельского хозяйства, живой природы и здоровья человека.

Закон о чистом воздухе от 1964 года с последующими поправками касается проблемы серы в ископаемых топливах, устанавливая нормы на выбросы серы. К сожалению, выполнять эти нормы трудно и разорительно. В соответствии с названным законом Агентство по защите окружающей среды (АЗОС) Соединенных штатов установило высший предел на содержание серы в дизельном топливе, равный 15 миллионных долей по весу (вмд), который должен войти в силу с середины 2006 года, что является очень серьезным снижением нормы в 500 вмд, предусмотренной до этого срока существующим законодательством. Для бензина реформинга АЗОС снизил норму до 30 вмд с 1 января 2004 года по сравнению 500 вмд, предусмотренной до этого срока тем же законодательством.

Аналогичные изменения были произведены в Европейском союзе, который введет в силу в 2005 году ограничение предела содержания серы до 50 вмд как на бензин, так и на дизельное топливо.

В связи с этими законодательными мерами существует постоянная потребность в более эффективных способах обессеривания. Обработка топлив с целью достижения достаточно низких выбросов серы, которые бы удовлетворили эти требования, является трудной и дорогостоящей, что неизбежно приводит к повышенным ценам на топливо, оказывая тем самым капитальное влияние на мировую экономику.

Основным способом обессеривания ископаемых топлив в предшествующем уровне техники является гидрообессеривание - способ, в котором ископаемое топливо вводят в реакцию с газообразным водородом при повышенных температуре и давлении в присутствии катализатора. Это приводит к восстановлению органической серы до газообразного H₂ S, который затем окисляют до элементной серы с использованием процесса Клауса. К сожалению, остается значительное количество непрореагировавшего H₂S, который является серьезной угрозой для здоровья человека.

Другая трудность при гидрообессеривании состоит в том, что когда его проводят в более жестких условиях, необходимых для достижения низкого содержания серы, возникает повышенный риск утечки водорода через стенки реактора.

Гидрообессеривание имеет также ограничения в том, что касается типов сераорганических соединений, которые с его помощью можно удалять. Меркаптаны, тиоэфиры и дисульфиды, например, удаляются с помощью этого способа относительно легко, в то время как другие серосодержащие органические соединения, такие как ароматические соединения, циклические соединения и полициклические соединения, удаляются труднее. Тиофен, бензотиофен, дибензотиофен, другие тиофены с конденсированным ядром и замещенные варианты этих соединений особенно трудно удаляются с помощью гидрообессеривания. Эти соединения составляют до 40% от общего содержания серы в нефтях с Ближнего Востока и 70% содержания серы в нефти из западного Техаса. Условия реакции, необходимые для удаления этих соединений, являются настолько жесткими, что попытки удалить эти соединения часто приводят к разложению самого топлива, ухудшая тем самым его качество.

К настоящему изобретению имеет отношение предмет патента США 6402939 от 11 июня 2002 года "Окислительное обессеривание ископаемых топлив с помощью ультразвука", изобретатели Teh Fu Yen et al., предмет патента США 6500219 от 31 декабря 2002 года "Способ непрерывного окислительного обессеривания ископаемых топлив с помощью ультразвука и получаемые продукты", изобретатель Rudolf W. Gunneman и предмет патентной публикации США 2003 0051988 A1, опубликованной 23 марта 2003 года, под названием "Обработка нефтяных фракций, ископаемых топлив и их продуктов ультразвуком", изобретатель Rudolf W. Gunneman. Все эти три патентных документа приведены в настоящей заявке в качестве ссылочного материала, чтобы показать уровень развития в данной области техники.

Краткое содержание изобретения

В настоящей работе обнаружено, что ископаемое (т.е. нефтяного происхождения) топливо может быть обессерено с помощью непрерывного процесса, в котором ультразвук воздействует на многофазную реакционную среду, которая содержит топливо, водную жидкость и диалкиловый эфир, причем после обработки ультразвуком реакционная среда самопроизвольно расслаивается на водную и органическую фазы, создавая тем самым возможность для немедленного выделения обессеренного ископаемого топлива в виде органической фазы путем простого разделения фаз.

Изобретение предлагает непрерывную проточную систему, в которой ископаемое топливо, водную жидкость и диалкиловый эфир подают в виде многофазной водно-органической реакционной среды в ультразвуковую камеру, где на смесь воздействуют ультразвуком, а выходящую из камеры реакционную среду отстаивают с целью разделения на водную и органическую фазы. После этого органическая фаза представляет собой обессеренное топливо, которое легко отделяют от водной фазы с помощью простой декантации.

В отличие от аналогичных способов обессеривания предшествующего уровня техники, настоящий способ позволяет достигнуть обессеривания без добавления перекиси водорода к топливу или водной жидкости.

Термины "обессеренный" и "лишенный серы" используются здесь вперемежку, и каждый из них предназначен для обозначения топлив, которые не содержат серу ни в какой форме, т.е. не содержат ни молекулярной серы, ни органических или неорганических соединений серы, или же они содержат настолько мало серы, что ее уровень не поддается детектированию традиционными методами детектирования. Термины "обессеренный" и "лишенный серы" используются также для того, чтобы включить в эти понятия топлива, у которых содержание серы (либо молекулярной серы, либо органических или неорганических соединений серы) значительно понижено по сравнению с ее содержанием в исходном ископаемом топливе и, преимущественно, до уровня ниже любого из верхних пределов, законодательно установленных или устанавливаемых, как упоминалось выше.

Эффективность способа иллюстрируют некоторые обычно присутствующие в ископаемом топливе сераорганические соединения. Этими соединениями являются дибензотиофен и родственные серосодержащие органические сульфиды. Эти соединения являются наиболее термостойкими сераорганическими соединениями в ископаемых топливах. Хотя возможны и другие объяснения, полагают, что названные сульфиды превращаются в предлагаемом процессе в соответствующие сульфоны, поскольку сульфоны обладают более высокой растворимостью в водной фазе и, следовательно, легче удаляются путем разделения фаз. Активируемая ультразвуком реакция, которая происходит при осуществлении настоящего изобретения, является селективной в отношении серосодержащих соединений ископаемых топлив, слабо или вообще не воздействуя на не содержащие серы компоненты ископаемого топлива. Непрерывная проточная природа настоящего изобретения позволяет обрабатывать большие количества ископаемого топлива при умеренных производственных расходах и малом времени пребывания в ультразвуковой камере. Эти и другие преимущества, признаки, области применения и варианты изобретения станут понятнее при знакомстве с приведенным ниже описанием.

Полное описание изобретения

Термин "жидкие ископаемые топлива" используется в настоящей заявке для обозначения любой углеводородной жидкости, которая происходит из нефти, угля или любого другого природного материала и которую используют для генерирования энергии для любого типа применения, включая применение в промышленности, применение в сельском хозяйстве, коммерческое применение, правительственные нужды и нужды потребителя. В число этих топлив входят автомобильные топлива, такие как бензин, дизельное топливо, топливо для реактивных двигателей, ракетное топливо, а также котельные топлива на основе нефтяных остатков, включая флотские мазуты и топочные мазуты. Топочные мазуты являются остаточными маслами, используемыми в качестве топлива, применяемого на судах и в промышленности, а также на крупных тепловых установках. Котельное топливо №6, которое известно как котельное масло типа "Bunker С", используют на работающих на мазуте электростанциях в качестве основного топлива, а также используют в качестве основного тягового топлива для судов с глубокой осадкой в области мореходства. Котельное топливо №4 и котельное топливо №5 используют для отопления больших зданий, таких как школы, многоквартирные дома и офисные здания, а также для больших стационарных судовых двигателей. Наиболее тяжелым котельным топливом является остаток вакуумной фракционной перегонки, обычно называемый "вакуумным остатком" с температурой кипения 565°С и выше, который обычно используют в качестве асфальта и сырья для коксования. Настоящее изобретение применимо для восстановления сернистого содержимого в любом из названных топлив, включая котельные топлива. В отдельных вариантах изобретения жидким ископаемым топливом является дизельное топливо в виде прямогонного дизельного топлива, стеллажного дизельного топлива (дизельное топливо, продаваемое потребителям на бензозаправочных станциях) и смесей прямогонного дизельного топлива с легким рецикловым маслом в соотношениях от 50:50 до 90:10 (прямогонное дизельное топливо:легкое рецикловое масло).

Степень снижения содержания серы, достигаемая с помощью настоящего изобретения, варьирует в зависимости от состава исходного топлива, включая количество общей серы, содержащейся в топливе, и форм, в которых эта сера присутствует. Степень снижения содержания серы варьируется также в зависимости от условий обработки ультразвуком и от того, рециркулировал или не рециркулировал продукт в ультразвуковую камеру перед его окончательным отводом и, если рециркулировал, от числа проведенных рециклов. В большинстве случаев изобретение позволяет получить топливный продукт, имеющий общее содержание серы ниже 100 вмд, преимущественно ниже 50 вмд, предпочтительнее ниже 25 вмд и, наиболее предпочтительно, ниже 15 вмд.

Как отмечалось выше, многие и возможно все обессеренные топлива, производимые с использованием описанного здесь способа, демонстрирует высокую воспламеняемость. Для дизельного топлива цетановый индекс, называемый также в технике "цетановым числом", является широко распространенной мерой топливных характеристик. Способ настоящего изобретения способен обеспечить производство дизельных топлив с цетановым числом выше 50,0 и во многих случаях выше 60,0. Изобретение способно также обеспечить производство дизельных топлив с цетановым числом от примерно 50,0 до примерно 80,0 и преимущественно от примерно 60,0 до примерно 70,0. Цетановый индекс, или число, имеет то же самое значение в настоящем описании, какое оно имеет у специалистов по автомобильным топливам. Аналогичные улучшения, выраженные в октановых оценках, получены и для бензинов.

Как также было отмечено выше, многие и возможно все продукты, полученные с помощью настоящего изобретения, обладают пониженной плотностью в градусах АНИ (Американского нефтяного института). Термин "плотность в градусах АНИ" используется в настоящей заявке в том же значении, в каком он используется специалистами по нефти и нефтепродуктам. В общем случае, термин предполагает шкалу измерений, принятую Американским нефтяным институтом, в которой значения на шкале уменьшаются с увеличением значений плотности. Шкала простирается от 0,0 (эквивалент плотности 1,076) до 100,0 (эквивалент плотности 0,6112). В случае дизельных топлив, обработанных согласно настоящему изобретению, плотность топливного продукта в градусах АНИ преимущественно выше 30,0 и, наиболее предпочтительно, выше 40,0. В ином выражении предпочтительная плотность дизельного топлива составляет от примерно 30,0 до примерно 60,0 и, наиболее предпочтительно, от примерно 40,0 до примерно 50,0.

Используемая в процессе настоящего изобретения водная жидкость может быть водой или любым водным раствором. Относительные количества жидкого ископаемого топлива и воды могут варьироваться и, хотя они могут оказать влияние на производительность процесса или удобство работы с жидкостями, критическими для процесса они не являются. В большинстве случаев, однако, наилучшие результаты будут достигнуты тогда, когда объемное отношение ископаемого топлива к водной жидкости составит от примерно 8:1 до примерно 1:5, преимущественно от примерно 5:1 до примерно 1:1 и, наиболее предпочтительно, от примерно 4:1 до примерно 2:1.

Диалкиловый эфир, который используется при осуществлении настоящего изобретения, является диалкиловым эфиром, имеющим точку кипения при нормальном давлении по меньшей мере 25°С и который может быть либо циклическим эфиром, либо ациклическим эфиром, выражаемым формулой R¹OR², в которой R¹ и R² являются либо отдельными одновалентными алкиловыми группами, либо они объединены в единую двухвалентную алкильную группу, в любом случае либо насыщенную, либо ненасыщенную, но предпочтительно насыщенную. Используемый в настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения термин "алкил" включает как насыщенные, так и ненасыщенные алкильные группы. Вне зависимости от того, являются ли R¹ и R² двумя отдельными одновалентными группами или одной двухвалентной группой, общее число атомов углерода в R¹ и R² составляет от 3 до 7, преимущественно от 3 до 6 и, наиболее предпочтительно, от 4 до 6. В альтернативном определении диалкиловым эфиром является далкиловый эфир, молекулярный вес которого не превышает приблизительно 100. Примерами диалкиловых эфиров, которые можно было бы предпочесть при осуществлении настоящего изобретения, являются диэтиловый эфир, метил-трет-бутиловый эфир, метил-н-пропиловый эфир и метилизопропиловый эфир. Наиболее предпочтительным является диэтиловый эфир.

Количество используемого в реакционной смеси диалкилового эфира может варьироваться и не является для изобретения критическим. В большинстве случаев наилучшие результаты будут получены при объемном отношении эфира к ископаемому топливу в пределах от примерно 0,00003 до примерно 0,003 и предпочтительно в пределах от примерно 0,0001 до примерно 0,001. Диалкиловый эфир можно добавлять непосредственно либо к органической фазе, либо к водной фазе, но для удобства добавления эфира к той или другой фазе его можно также предварительно разбавить в подходящем растворителе. В предпочтительном в данном случае способе эфир вначале растворяют в керосине из расчета 1 объемной части эфира на 9 объемных частей керосина, и полученный раствор добавляют к котельному топливу перед вводом последнего в контакт с водной фазой.

В некоторых вариантах изобретения для ускорения реакции в реакционную систему включают металлический катализатор. Примерами таких катализаторов являются катализаторы на основе переходных металлов и преимущественно металлов с атомными номерами 21-29, 39-47 и 57-79. Особо предпочтительными металлами из этой группы являются никель, серебро, вольфрам (и вольфраматы) и их сочетания. Для некоторых систем в рамках изобретения пригодны катализаторы Фентона (соли железа[II]) катализаторы на основе ионов металлов, как правило, таких как катализаторы на основе железа[II], железа[III], меди[I], меди[II], хрома[III], хрома[VI] и вольфрама. Из них предпочтительными являются катализаторы на основе железа[II], железа[III], меди[II] и вольфрама. Для некоторых систем, таких как сырая нефть, предпочтителен катализатор типа катализаторов Фентона, в то время как для других, таких как дизельное топливо и другие системы, в которых важным компонентом является дибензотиофен, предпочтительны вольфраматы. В понятие вольфраматов включены вольфрамовая кислота, замещенные вольфрамовые кислоты, такие как фосфовольфрамовая кислота и вольфраматы металлов. В случае их присутствия металлические катализаторы используются в каталитически эффективных количествах, что подразумевает любое количество, которое ускоряет протекание реакции (т.е. повышение скорости реакции) в желаемом направлении, в особенности окисление сульфидов до сульфонов. Катализатор может присутствовать в виде металлических частиц, гранул, сеток или других форм, удерживаемых в ультразвуковой камере при пропускании реакционной среды физическими преградами камеры или другими ограничивающими средствами.

Дальнейшего улучшения эффективности изобретения часто можно достичь, предварительно нагревая ископаемое топливо, водную жидкость или и то и другое перед введением этих жидкостей в ультразвуковую камеру. Степень предварительного нагрева не является критической и может варьироваться в широких пределах, в то время как оптимальная степень зависит от конкретного ископаемого топлива и отношения водной фазы к органической. Как правило, наилучшие результаты получают при предварительном нагреве до температуры в пределах от примерно 50 до примерно 100°С. Для топлив с плотностью от примерно 20 до примерно 30 градусов АНИ предварительный нагрев проводят преимущественно от примерно 50 до примерно 75°С, в то время как для топлив с плотностью от примерно 8 до примерно 15 градусов АНИ предварительный нагрев проводят преимущественно от примерно 85 до примерно 100°С. При проведении предварительного нагрева следует обращать внимание на то, чтобы топливо не испарялось. Водную фазу можно нагревать до температуры вплоть до ее температуры кипения.

Используемый согласно настоящему изобретению ультразвук представляет собой звукоподобные волны с частотой выше области нормальной слышимости для человека, т.е. выше 20 кГц (20000 циклов в секунду). Генерируется ультразвуковая энергия с частотами до 10 ГГц (10000000000 циклов в секунду), но для целей изобретения полезные результаты достигаются при частотах в пределах от примерно 20 кГц до примерно 200 кГц и предпочтительно в пределах от примерно 20 кГц до примерно 50 кГц. Ультразвуковые волны могут генерироваться механическими, электрическими, электромагнитными или термическими источниками энергии. Интенсивность звуковой энергии также можно широко варьировать. Для целей настоящего изобретения наилучшие результаты обычно достигаются при интенсивности в пределах от примерно 30 до примерно 300 Вт/см² или предпочтительно от примерно 50 до примерно 100 Вт/см². Типичным электромагнитным источником является магнитострикционный преобразователь, превращающий магнитную энергию в звуковую энергию при приложении переменного магнитного поля к некоторым металлам, сплавам или ферритам. Типичным электрическим источником является пьезоэлектрический преобразователь, в котором используются природные или синтетические монокристаллы (такие как кварц) или керамические материалы (такие как титанат бария или цирконат свинца). При этом вдоль противоположных граней кристалла или керамического материала прилагается переменное электрическое напряжение, вызывающее попеременное расширение и сжатие кристалла или керамического материала с заданной частотой. Ультразвук широко применяется в таких областях как очистка в электронике, автомобильной и авиационной промышленности и в прецизионном приборостроении, измерение параметров потоков для закрытых систем, таких как охладители на атомных электростанциях или для кровотока в сосудистой системе, для тестирования материалов, механической обработки, пайки и сварки, в электронике, сельском хозяйстве, океанографии и методах медицинской визуализации. Специалистам в области ультразвуковой технологии хорошо известны разные способы производства и применения ультразвуковой энергии и поставщики ультразвукового оборудования.

Время пребывания многофазной реакционной среды в ультразвуковой камере не является критическим для осуществления или успеха изобретения, а оптимальное время пребывания будет зависеть от типа обрабатываемого топлива. Преимуществом изобретения, однако, является то, что высоких и полезных результатов можно достичь при относительно коротком времени пребывания. Как правило, наилучшие результаты получают при времени пребывания в пределах от примерно 8 сек до примерно 150 сек. Для топлив с плотностью от примерно 20 до примерно 30 градусов АНИ предпочтительное время пребывания лежит в пределах от примерно 8 до примерно 20 сек, в то время как для топлив с плотностью от примерно 8 до примерно 15 градусов АНИ предпочтительное время пребывания лежит в пределах от примерно 100 до примерно 150 сек. Сразу же после выхода многофазной среды из ультразвуковой камеры фазы самопроизвольно расслаиваются, после чего их сразу же разделяют с помощью декантации или других средств.

Дальнейших улучшений в производительности и эффективности способа можно достичь путем рециркулирования органической фазы в ультразвуковую камеру вместе со свежепоступающей водой. Для получения еще более высоких результатов рециркуляцию можно повторять, осуществляя в сумме три пропускания через камеру. Альтернативным образом выходящую из ультразвуковой камеры органическую фазу можно подвергнуть второй стадии ультразвуковой обработки в отдельной камере и возможно третьей стадии ультразвуковой обработки в третьей камере, подавая на каждую камеру свежую воду.

Хотя в процессе настоящего изобретения в водную фазу экстрагируется большое количество сернистых соединений, выходящая из ультразвуковой камеры органическая фаза может содержать остаточные количества сернистых соединений. Удобным путем удаления этих соединений являются традиционные методы экстракции полярных соединений из неполярной жидкой среды. Типичными из этих методов является адсорбционная экстракция с использованием адсорбентов, таких как силикагель, активированная окись алюминия, полимерных смол и цеолитов. Может быть также использована жидкостная экстракция полярными растворителями, такими как диметилформамид, N-метилпирролидон или ацетонитрил. Могут быть использованы разные органические растворители, которые либо не смешиваются, либо минимально смешиваются с ископаемым топливом. Одним из их примеров является толуол.

Ультразвук генерирует тепло. Поэтому с некоторыми ископаемыми топливами для сохранения контроля над реакцией предпочтительно удалять определенное количество тепла. Когда, например, бензин обрабатывается в соответствии с настоящим изобретением, целесообразно производить охлаждение реакторной среды в ультразвуковой камере. Охлаждение легко осуществимо с помощью традиционных средств, таких как применение охлаждающей рубашки с жидкостью или охладителя, циркулирующего через внутреннюю часть ультразвуковой камеры, например, в охлаждающем змеевике. Вода при атмосферном давлении является эффективным для этих целей охладителем. Когда охлаждение осуществляют погружением ультразвуковой камеры в охлаждающую баню или циркулирующий охладитель, температура охладителя может быть порядка 50°С или ниже, преимущественно -20°С или ниже и, более предпочтительно, в пределах от примерно -5°С до примерно 20°С. Способы или приборы, которые являются подходящими для охлаждения, очевидны для специалистов в данной области. В случае дизельного топлива охлаждение, как правило, не обязательно.

Приведенный ниже пример предлагается для целей иллюстрации и не предназначен для ограничения объема изобретения.

ПРИМЕР

Используется проточная ультразвуковая камера, содержащая внутреннюю металлическую сетку, на которой находится слой твердого металлического катализатора, состоящего из смеси хлопьев вольфрама и серебряных гранул, а над слоем катализатора помещен ультразвуковой датчик, чей нижний торец находится приблизительно в 5 см над слоем катализатора. Ультразвук подается на датчик от ультразвукового генератора следующего типа.

Поставщик: Sonica & Materials, Inc., Newtown, Connecticut, США

Электроснабжение: полезная выходная мощность 800 Вт (работа на 50%)

Напряжение: 120 В, однофазное

Ток: 10 А

Частота: 20 кГц

Сырую нефть смешивают с водой при объемном отношении 70:30, добавляя диэтиловый эфир, растворенный в керосине при объемном отношении эфир/керосин, равном 1:10, и объемном отношении 1 части эфира и керосиновой смеси к 1000 частям нефти (также по объему). Время пребывания двухфазной смеси в ультразвуковой камере равно приблизительно десяти секундам, а выходящий из камеры смешанный продукт разделяется на водную и органическую фазы. Органическая фаза была проанализирована на серу на анализаторе серы, модель SLFA-20, поставляемая фирмой Horiba Instruments, Knoxville, Tenessee, США.

В тестах с использованием в качестве исходного материала сырой нефти из Колорадо и Вайоминга, содержащих 3,5% серы, содержание серы было снижено до 1,5 и 1,1 мас.% соответственно.

В целях сравнения тот же самый тест был выполнен с использованием ди-н-бутилового эфира вместо диэтилового эфира. Это демонстрирует явное превосходство диэтилового эфира над ди-н-бутиловым эфиром в способе настоящего изобретения.

Предыдущее предложено прежде всего в целях иллюстрации. Другие изменения в материалах, добавках, рабочих условиях и оборудовании, которые не выходят за рамки изобретения, являются совершенно очевидными для специалистов в данной области.