شماره ركورد
34939
پديد آورنده
ياشار دولتي
عنوان
بازيابي هيدروكربنها و كاتاليست از پسابهاي گوگردزدايي اكسيداسيوني
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/09/27
استاد راهنما
دكتر شاهرخ شاهحسيني
استاد مشاور
-
دانشكده
مهندسي شيمي و نفت و گاز
چكيده
با توجه به افزايش تقاضاي انرژي و كاهش منابع سوختهاي هيدروكربني، استفاده از خوراكهاي نفتي سنگين و ترش اجتنابناپذير شده است. وجود تركيبات گوگردي در اين سوختها علاوه بر ايجاد اثرات خوردگي، موجب انتشار آلايندههاي زيستمحيطي نيز ميشود. يكي از روشهاي مؤثر براي حذف گوگرد، گوگردزدايي اكسيداتيو دومرحلهاي با استفاده از اكسيدان هيدروژن پراكسيد و كاتاليست همگن اسيد استيك است. پساب حاصل از اين فرآيند حاوي آب، كاتاليست، تركيبات گوگرد اكسيد شده و مقدار كمي سوخت بوده و عدم جداسازي كاتاليست موجب آلودگي محيط و افزايش هزينههاي عملياتي ميشود. هدف اين پژوهش، بازيابي كاتاليست اسيد استيك از پساب فرآيند گوگردزدايي با استفاده از سامانه تركيبي تقطير ساده و جذب سطحي بر پايه جاذب آلوميناي فعال است. در اين مطالعه، فرآيند گوگردزدايي بر روي سوخت مدل حاوي ديبنزوتيوفن انجام شد و حدود 12٪ از تركيبات گوگردي اوليه به فاز آبي منتقل و اكسيد شدند. سپس فاز آبي حاصل وارد مرحله تقطير ساده شد تا آب و اسيد استيك تا حدود 70٪ اسيد و 30٪ آب جدا شوند. به دليل تشكيل آزئوتروپ، تفكيك كامل آب و اسيد استيك تنها با جذب سطحي و استفاده از آلوميناي فعال انجام شد. نتايج نشان داد كه اين جاذب در مقايسه با ساير جاذبهاي مورد استفاده براي جداسازي آب و اسيد، كمترين مقدار اسيد استيك را جذب كرده و بنابراين انتخاب مناسبي براي بازيابي كاتاليست محسوب ميشود. طراحي آزمايشها با روش سطح پاسخ مبتني بر طرح باكس–بنكن و بررسي عوامل مؤثر شامل دما، دوز جاذب، نسبت حجم محلول به جرم جاذب، سرعت همزن و زمان تماس انجام شد. آناليز نتايج نشان داد كه جذب آب عمدتاً تحت تأثير زمان تماس و دوز جاذب است، در حالي كه جذب اسيد استيك بهطور عمده به دوز جاذب وابسته بوده و سرعت همزن اثر محدودي دارد.
افزايش دما از 15 تا 45 درجه سانتيگراد منجر به كاهش ظرفيت جذب شد كه بيانگر گرمازايي فرآيند است. فرآيند بازسازي γ-Al2O3 با محلول 0.15 مولار NaOH قابليت استفاده مجدد جاذب را حفظ كرد، هرچند ظرفيت جذب از 204.8 به 140.32 ميليگرم بر گرم طي پنج سيكل كاهش يافت. بررسي سينتيكي جذب اسيد استيك نشان داد كه جذب در دقايق اوليه بسيار سريع بوده و پس از رسيدن به تعادل در حدود 150–170 دقيقه، ظرفيت جذب به حدود 204 ميليگرم بر گرم تثبيت ميشود. نتايج اين پژوهش حاكي از آن است كه روش تركيبي تقطير ساده–جذب سطحي با استفاده از آلوميناي فعال، راهكاري مؤثر براي بازيابي كاتاليست اسيد استيك با قابليت استفاده چندباره است، اما از لحاظ راندمان اقتصادي فرايند، جاذب آنچنان مؤثر نبوده است.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/17
عنوان به انگليسي
Recovery of liquid catalyst from oxidative desulfurization process
تاريخ بهره برداري
12/18/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
ياشار دولتي
چكيده به لاتين
Due to the increasing energy demand and the reduction of hydrocarbon fuel resources, the use of heavy and sour oil feedstocks has become inevitable. The presence of sulfur compounds in these fuels, in addition to their corrosive effects, causes the release of environmental pollutants. One of the effective methods for sulfur removal is two-stage oxidative desulfurization using hydrogen peroxide oxidant and acetic acid homogeneous catalyst. The effluent from this process contains water, catalyst, oxidized sulfur compounds, and a small amount of fuel, and the lack of catalyst separation causes environmental pollution and increases operating costs. The aim of this research is to recover acetic acid catalyst from the effluent of the desulfurization process using a combined system of simple distillation and adsorption based on activated alumina adsorbent. In this study, the desulfurization process was carried out on a model fuel containing dibenzothiophene, and about 12% of the initial sulfur compounds were transferred to the aqueous phase and oxidized. Then, the resulting aqueous phase was subjected to simple distillation to separate water and acetic acid to about 70% acid and 30% water. Due to the formation of an azeotrope, complete separation of water and acetic acid was achieved only by surface adsorption and the use of activated alumina. The results showed that this adsorbent adsorbed the least amount of acetic acid compared to other adsorbents used for water and acid separation and therefore was considered a suitable choice for catalyst recovery. The design of the experiments was carried out using the response surface method based on the Box-Behnken design and the effective factors including temperature, adsorbent dosage, solution volume to adsorbent mass ratio, stirring speed and contact time were investigated. Analysis of the results showed that water adsorption was mainly affected by contact time and adsorbent dosage, while acetic acid adsorption was mainly dependent on adsorbent dosage and stirring speed had a limited effect. Increasing the temperature from 15 to 45 °C led to a decrease in adsorption capacity, which indicates the exothermicity of the process. The regeneration process of γ-Al2O3 with 0.15 M NaOH solution maintained the reusability of the adsorbent, although the adsorption capacity decreased from 204.8 to 140.32 mg/g over five cycles. Kinetic study of acetic acid adsorption showed that the adsorption was very fast in the initial minutes and after reaching equilibrium in about 150–170 minutes, the adsorption capacity stabilized at about 204 mg/g. The results of this study indicate that the combined method of simple distillation-surface adsorption using activated alumina is an effective solution for recovering acetic acid catalyst with multiple uses, increasing the economic efficiency of the process by the adsorbent, and reducing environmental impacts.
كليدواژه هاي فارسي
گوگردزدايي اكسيداسيوني،پساب فازآبي،تقطير ساده،جذب سطحي،سولفون،اسيد استيك
كليدواژه هاي لاتين
Oxidative desulfurization, aqueous phase wastewater, simple distillation, surface adsorption, sulfone, acetic acid
Author
yashar dolati
SuperVisor
Dr. Shahrokh Shahhoseini