17651

17651

جداسازي سولفون ها از يك سوخت هيدروكربني تعريف شده توسط يك سامانه استخراجي قطره منفرد

كارشناسي ارشد

طراحي، شبيه سازي و كنترل فرايندها

بهمن 1395

دكتر شاهرخ شاه حسيني - دكتر محمد امين ثباتي

دكتر احمد رهبر

شيمي

تركيبي از روش¬هاي گوگردزدايي اكسيداسيوني و استخراجي به دليل راندمان بالا و شرايط عملياتي مناسب مي¬تواند جايگزيني قابل قبول براي روش¬هاي گوگردزدايي مرسوم محسوب شود. در اين مطالعه، روش گوگردزدايي اكسيداسيون/ استخراج براي حذف تركيبات گوگردي از سوخت گازوئيلي بررسي شد. سوخت گازوئيلي با ميزان گوگرد كل ppmw1550 براي مطالعات انتخاب شد. با ارزيابي سيستم¬هاي اكسيداسيوني مختلف، سيستم هيدروژن پر اكسيد- فرميك اسيد براي اكسيداسيون تركيبات گوگردي موجود در گازوئيل استفاده شد، به طوري كه ميزان گوگردزدايي و بازيابي گازوئيل پس از واكنش اكسيداسيون به ترتيب %64/20 و %38/96 بدست آمدند. براي انتخاب حلال قطبي كه تركيبات گوگردي اكسيد شده را استخراج مي¬كند سه حلال استونيتريل، دي متيل سولفوكسيد و دي متيل فرم¬آميد در نظر گرفته شدند. حلال استونيتريل به دليل دانسيته پايين و نزديك به سوخت گازوئيلي كه جداسازي آن را از سوخت مشكل¬ساز مي¬كرد، كنار گذاشته شد. بنابراين، تاثير نسبت حلال به سوخت در بازه 3-5/0 و تعداد مراحل استخراج در بازه 3-1روي ميزان گوگردزدايي و بازيابي گازوئيل براي دي متيل سولفوكسيد و دي متيل فرم¬آميد بررسي شد. با بررسي نتايج مشخص شد كه افزايش نسبت حلال به سوخت و تعداد مراحل استخراج بيشتر از 2 تاثير چنداني روي ميزان گوگردزدايي از گازوئيل نخواهد داشت ولي باعث كاهش پيوسته بازيابي گازوئيل مي¬شود. علاوه بر اين، ميزان گوگردزدايي با حلال دي متيل فرم¬آميد بيشتر از دي متيل سولفوكسيد شد ولي ميزان بازيابي گازوئيل برعكس بود. بيشترين ميزان گوگردزايي و بازيابي گازوئيل نيز به ترتيب بالاي 97 و 96 درصد بدست آمدند. در نهايت دي متيل فرم¬آميد به عنوان حلال(فاز گسسته) براي حذف تركيبات گوگردي در ستون استخراجي انتخاب شد. همچنين، ستون تك قطره به عنوان ستون استخراجي مورد مطالعه قرار گرفت. دو پارامتر قطر قطره و ارتفاع ستون به ترتيب در بازه 692/4-672/1 و 550-228 ميلي¬متر براي بررسي ميزان گوگردزدايي و رفتار فاز پراكنده در سيستم تك قطره انتخاب شدند. با انجام آزمايشات مشخص شد كه با افزايش قطر قطره و ارتفاع ستون، غلظت تركيبات گوگردي در فاز گسسته به ترتيب كاهش و افزايش مي-يابند، به طوري كه بالاترين غلظت تركيبات گوگردي در فاز گسسته ppm2800 شد. همچنين، ضريب انتقال جرم كلي و عدد شروود كلي با افزايش قطر قطره ابتدا افزايش و سپس كاهش يافتند ولي با افزايش ارتفاع ستون به صورت پيوسته كاهش پيدا كردند. ضريب انتقال جرم كلي در بازه 1/19-3/422(×〖10〗^(-5) m/s) و عدد شروود نيز در بازه 66/235-07/33 تغيير كردند. علاوه بر اين، مشاهده شد كه بازدهي سيستم تك قطره در مقايسه با سيستم¬هاي ناپيوسته با نسبت¬هاي حجمي يكسان فاز پراكنده به پيوسته به صورت موثري بالاتر بود. واژه‌هاي كليدي: گوگردزدايي، ستون تك قطره، قطر قطره، ارتفاع ستون، عدد شروود

1396/04/27

9/21/2018 12:00:00 AM

The combination of extraction methods and oxidative desulfurization due to high efficiency and good operating conditions can be considered a viable replacement for conventional desulfurization methods. In this study, the oxidation/extraction desulfurization method were investigated to remove sulfur compounds than gasoil fuel. Gasoil with a total sulfur content of 1550 ppmw was selected to studies. By eva​luating various oxidation systems, hydrogen peroxide-formic acid system was used for sulfur-containing compounds oxidation in gasoil, so that after oxidation reaction, the gasoil desulfurization and recovery were obtained 96.38% and 20.64% respectively. to Choosing a polar solvent which extracted the oxidized sulfur compounds, three solvent acetonitrile, dimethylsulfoxide and Dimethylformamide were considered. Acetonitrile solvent was dismissed due to low density and close to gasoil density that causing solvent and gasoil separation was difficult. Thus, for dimethylsulfoxide and Dimethylformamide solvents, the effect of solvent to fuel ratio and number of extraction stages were investigated on desulfurization and recovery of gas oil in range of 0.5-2 and 1-3 respectively. In addition, the desulfurization by Dimethylformamide solvent was more than dimethylsulfoxide, but for gasoil recovery vice versa. Most gasoil desulfurization and recovery were obtained 97% and 96% respectively. Finally, Dimethylformamide was chosen as solvent (dispersed phase) for the removal of sulfur compounds in extraction column. Also, a single drop column were studied as extraction column. to study desulfurization and the dispersed phase behavior in single drop systems, Droplet diameter and column height were selected in the range of 1.672-4.692 and 228-550 mm, respectively. The experiments showed that the concentration of sulfur compounds in dispersed phase decreased by enhancement the droplet diameter but these concentrations increased when column height increased. Also, the overall mass transfer coefficient and overall Sherwood number increased and then decreased by increasing diameter but these numbers decreased continuously when column height increased. The overall mass transfer coefficient and overall Sherwood number also changed in the range of 0.119-0.3422(×〖10〗^(-4) m/s) and 33.07-235.66, respectively. In addition, it was observed that a single drop system had higher efficiency compared to equivalent batch systems. Keywords: Desulfurization, single drop column, drop diameter, column height, Sherwood number