شماره ركورد
33285
پديد آورنده
مجيد شاه رخي
عنوان
غربالگري مايعات يوني در فرآيند گوگردزدايي استخراجي به روش COSMO-RS
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي-طراحي فرآيندها
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/01/18
استاد راهنما
محمدامين ثباتي
استاد مشاور
حميدرضا نجفي
دانشكده
مهندسي شيمي نفت و گاز
چكيده
با توجه به نگرانيهاي رو به افزايش زيستمحيطي و فشار قوانين بينالمللي براي كاهش آلايندههاي گوگردي، روشهاي نوين و كارآمد براي گوگردزدايي مورد نياز است. اين پژوهش به بررسي امكان استفاده از مايعات يوني بهعنوان حلالهاي سبز براي استخراج تركيبات گوگرد پرداخته و با بهرهگيري از مدل COSMO-RS، اطلاعات جديدي در زمينه رفتار ترموديناميكي و برهمكنشهاي مولكولي در اين سيستمها ارائه ميدهد. مدل COSMO-RS بهعنوان ابزاري پيشبينيكننده در تحليل رفتار حلاليت و تعادل فازي شناخته ميشود كه در اين مطالعه براي ارزيابي عملكرد مايعات يوني به كار گرفته شده است. در اين تحقيق ابتدا يك بانك دادههاي تعادل مايع-مايع حاوي دادههاي تعادلي 84 سيستم سه تايي متشكل از حلال يوني(1) - تيوفن(2) – هيدروكربن(3) جمع آوري شد. در ادامه، ساختارهاي مختلف كاتيونها و آنيونها مورد بررسي قرار گرفت و ساختارهاي آنيوني و كاتيوني به جهت محاسبات COSMO-RS بهينه شدند. سپس، از روشهاي شيمي كوانتومي براي محاسبه و پيشبيني توزيع بارهاي سطحي مولكولها و تحليل برهمكنشهاي بين مولكولي استفاده شد. اين دادهها پايهاي براي پيشبيني رفتار ترموديناميكي و تعادل فازي تركيبات مختلف فراهم كردند. يكي ديگر از جنبههاي كليدي اين پژوهش، مقايسه مدل COSMO-RS با مدلهاي QSPR براي بررسي دقت و كارايي پيشبينيها است. مقايسه نتايج نشان ميدهد كه مدل COSMO-RS از نظر محاسبات آماري نسبت به مدل QSPR ضعيفتر ميباشد اما در نهايت با بررسي نتايج مدل COSMO-RS و QSPR در دياگرامهاي مثلثي در بازههاي كمتر از 10 درصد مقدار مولي تيوفن نتيجه گيري ميشود كه COSMO-RS قادر به ارائه نتايج دقيقي است و ميتواند بهطور مؤثري نياز به دادههاي تجربي گسترده را كاهش دهد كه در صنعت عمدتا در اين بازهها جداسازي انجام ميشود. لازم به ذكر است مدل QSPR وابستگي شديدي به دادههاي تجربي دارد كه اين امر ضعف اين روش به حساب ميآيد. همچنين، نتايج پيشبينيشده از مدل با دادههاي COSMO-RS موجود در مقالات علمي مقايسه شد تا دقت و صحت مدلسازي تأييد شود. اين پژوهش به طور خاص نقش ممان دوقطبي را در تعيين قطبيت مولكولي و تأثير آن بر رفتار حلاليت تيوفن به عنوان يك تركيب گوگردي شاخص را بررسي كرده است. نتايج نشان ميدهد كه مايعات يوني مبتني بر ايميدازوليوم و آنيونهاي نامتقارن عملكرد برجستهاي در استخراج انتخابي تركيبات گوگردي دارند. چارچوب پيشنهادي نه تنها ميتواند در بهبود فرايندهاي پالايش نفت مفيد باشد، بلكه ميتواند گامي مهم در راستاي توسعه فناوريهاي سبز و كاهش انتشار تركيبات گوگردي به محيطزيست محسوب شود.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/02/01
عنوان به انگليسي
Screening of Ionic Liquids in the Extractive Desulfurization Process Using the COSMO-RS Method
تاريخ بهره برداري
4/7/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مجيد شاه رخي
چكيده به لاتين
With increasing environmental concerns and the pressure of international regulations to reduce sulfur pollutants, novel and efficient methods for desulfurization are required. This research investigates the feasibility of using ionic liquids as green solvents for extracting sulfur compounds and, by utilizing the COSMO-RS model, provides new insights into the thermodynamic behavior and molecular interactions in these systems. The COSMO-RS model is recognized as a predictive tool for analyzing solubility behavior and phase equilibrium, which has been employed in this study to evaluate the performance of ionic liquids. In this research, a database of liquid-liquid equilibrium (LLE) data containing equilibrium data for 84 ternary systems composed of ionic liquid (1) - thiophene (2) - hydrocarbon (3) was first collected. Then, various cation and anion structures were examined, and the anionic and cationic structures were optimized for COSMO-RS calculations. Subsequently, quantum chemistry methods were used to compute and predict the surface charge distribution of molecules and analyze intermolecular interactions. These data provided a basis for predicting the thermodynamic behavior and phase equilibrium of different compounds. Another key aspect of this study is the comparison of the COSMO-RS model with QSPR models to assess the accuracy and efficiency of predictions. The comparison of results indicates that, statistically, COSMO-RS performs weaker than other models. However, by examining the results of both COSMO-RS and QSPR models in ternary phase diagrams at molar thiophene fractions below 10%, it is concluded that COSMO-RS provides more accurate results. This demonstrates its effectiveness in reducing the need for extensive experimental data, particularly in industrial applications, where separations are mainly performed within this range. Notably, the QSPR model has a strong dependency on experimental data, which is considered a drawback of this method. Additionally, the predicted results of the model were compared with COSMO-RS data available in scientific literature to validate the accuracy and reliability of the modeling. This study specifically examines the role of dipole moment in determining molecular polarity and its impact on the solubility behavior of sulfur compounds. The results indicate that imidazolium-based ionic liquids with asymmetric anions exhibit outstanding performance in the selective extraction of sulfur compounds. The proposed framework not only contributes to improving oil refining processes but also represents a significant step toward developing green technologies and reducing sulfur emissions into the environment.
كليدواژه هاي فارسي
گوگردزدايي , مايعات يوني , مدلهاي ترموديناميكي
كليدواژه هاي لاتين
COSMO-RS
Author
Majid Shahrokhi
SuperVisor
Dr.M.A.Sobati