22698

مطالعه تجربي و شبيه سازي اثر ريزموج بر فرآيند گوگردزدايي اكسايشي

كارشناسي ارشد

طراحي فرآيند

1396

1399/4/1

دكتر محمدامين ثباتي - دكتر سلمان موحدي راد

مهندسي شيمي، نفت و گاز

گوگردزدايي اكسيداسيوني يكي از روش هاي موثر و مهم در زمينه ي گوگردزدايي است كه توجه زيادي را جلب كرده است. در اين پژوهش گوگردزدايي اكسيداسيوني در حضور موج مايكروويو به صورت تجربي بررسي شد و با روش گوگردزدايي در حمام آب گرم (گرمايش معمولي) نيز مقايسه شد. در اين پژوهش از فرميك اسيد به عنوان كاتاليست و هيدروژن پراكسيد به عنوان اكسيد كننده جهت اكسيداسيون تركيبات گوگردي استفاده شد. همچنين جهت شناخت و درك بهتر رفتار مواد مختلف تحت موج مايكروويو شبيه سازي گرمايش مواد خالص در راكتور كويل شكل شيشه اي بررسي شد. از آنجايي كه مواد قطبي جاذب مايكروويو بوده، در سيستم مورد بررسي فاز آبي جاذب موج مايكروويو بوده و گرم مي شود و حلال اطراف خود (يعني فاز آلي) را نيز گرم مي كند. گوگردزدايي سوخت واقعي (گازوئيل) با مقدار گوگرد اوليه ي 2760ppmw در دستگاه مايكروويو MicroSYNTH و در گرمايش معمولي (حمام آب گرم) انجام شد. مشاهده شد كه با افزايش نسبت مولي اسيد به اكسيد كننده از 6 به 6.6 در دماي ثابت 50℃ و اعمال موج مايكروويو به صورت پالسي و غلظت ثابت فرميك اسيد برابر 85% از 82.93% به 73.9% كاهش يافت و در شرايط عملياتي يكسان به روش گرمايش معمولي(حمام آب گرم) بازده فرآيند از 84.78% به 71.7% كاهش يافت. نتايج نشان داد كه بازده فرآيند در دو روش گرمايشي در دماي يكسان تفاوت قابل ملاحظه اي با هم ندارند. به عبارتي چون دماي توده واكنش در دو روش با هم برابر است بنابراين ميزان بازده در دو روش نيز با هم يكسان است. نتايج بررسي هاي سوخت مدل (دي بنزوتيوفن در تولوئن) با مقدار گوگرد اوليه ي 500ppmw در دستگاه مايكروويو خانگي نشان داد كه با افزايش نسبت مولي اكسيد كننده به گوگرد از 5 به 40 در مقدار توان ثابت 800w و نسبت مولي ثابت اسيد به گوگرد برابر 120 ، ميزان تبديل دي بنزوتيوفن از 60% به 19% كاهش يافت. همچنين افزايش دما باعث افزايش دماي واكنش مي شود، اما دماي 50 درجه سلسيوس به عنوان دماي بهينه در نظر گرفته شد.

1399/07/11

Experimental study and simulation of the effect of microwave on oxidative desulfurization process

6/22/2021 12:00:00 AM

Oxidative desulfurization is one of the most effective and important methods in the field of desulfurization, which has attracted a lot of attention. In this study, oxidative desulfurization was performed experimentally in the presence of microwave irradiation and was compared with desulfurization method in hot water bath (conventional heating). In this study, formic acid was used as a catalyst and hydrogen peroxide as an oxidant to oxidize sulfur compounds. The behavior of material under microwave-dependent depends on the dielectric properties of the material. The more polar the material, more affected by the microwave irradiation, and whatever the dielectric constant of the material is more, the more it stores the electromagnetic field, and depending on the dielectric loss factor, it converts the electromagnetic energy into thermal energy inside the material. In other words, the dielectric loss factor is larger, the material is warmer. Simulation of pure materials in coil reactor were investigated. The results simulation of fluid flow in a coil- reactor were investigated. The results show that toluene do not absorb the irradiation and are not heated, while the oxidation system (formic acid and hydrogen peroxide) is strongly affected by the microwave irradiation and are heated. Oxidation desulfurization of real fuel (diesel) with an initial sulfur content of 2760ppmw was performed in the MicroSYNTH microwave device and in conventional heating (hot water bath). It was observed that by increasing the formic acid to oxidant molar ratio from 6 to 6.6 at a constant temperature of 50%and applying microwave irradiation pulse and constant formic acid concentration by 85% decreased from 82.93% to 73.9% and under the same operating conditions at conventional heating (hot water bath reduced the efficiency of the process from 84.78% to 71.7%. The results showed that the efficiency of the process did not different significantly between the two heating methods at the same temperature. In other words, because the temperature of the reaction bulk is equal in the two methods, so the efficiency in the two methods is the same. The results of model fuel studies (dibenzothiophene in toluene) with an initial sulfur content of 500ppmw in a home microwave device showed that with increasing oxidant to sulfur molar ratio to sulfur from 5 to 40 at a constant power value of 800w and a constant formic acid to sulfur molar ratio of 120, the conversion rate of dibenzothiophene was reduced from 60% to 19%. Increasing the temperature also raises the reaction temperature, but a temperature of 50 degrees Celsius is considered the optimal temperature.