16125

16125

مطالعه تجربي پارامتر هاي موثر در جداسازي استخراجي تركيبات سولفون دار از گازوييل بعد از گوگردزدايي به روش اكسايش

كارشناسي ارشد

طراحي شبيه سازي و كنترل فرآيند ها

فروردين ماه 1394

فروردين ماه 1394

دكتر شاهرخ شاه حسيني

دكتر احمد رهبر

شيمي

چكيده با توجه اينكه بيشترين آلودگي هاي توليد شده از مصرف سوخت هاي فسيلي ناشي از تركيبات گوگرددار موجود در آن مي باشد، لذا كاهش هرچه بيشتر اين تركيبات جزء چالش هاي بزرگ صنايع نفت و گاز مي باشد. در ميان روش هاي گوگردزدايي از سوخت هاي فسيلي مايع، روش اكسايشي به علت دارا بودن محدوده عملياتي مناسب از لحاظ دما و فشار، در دهه هاي اخير توجه هاي زيادي را به خود جلب نموده است. اين روش شامل تعدادي از واحد هاي فرآيندي از جمله: واحد اكسايش، واحد جداسازي فار هيدروكربني و گوگرددار، واخد بازيابي حلال يا جاذب و نيز واحد بازيابي كاتاليست مي باشد. از جمله پارامتر هاي تاثيرگذار در روش گوگردزدايي اكسايشي/استخراجي مي توان به انتخاب كاتاليست و اكسيد كننده مناسب، انتخاب نسبت مناسب اكسيد كننده و كاتاليست به خوراك، انتخاب حلال يا جاذب مناسب جهت جداسازي، انتخاب نسبت مناسب حلال يا جاذب به خوراك اكسيد شده، تعداد مراحل استخراج يا جذب و دما و فشار عملياتي مناسب جهت رسيدن به اكسايش و استخراج بهينه و نيز پارامترهاي مرتبط با واحد هاي جانبي مانند واحد بازيابي حلال، جاذب و كاتاليست اشاره نمود. به منظور بررسي تاثير پارامتر هاي نسبت حلال به خوراك، تعداد مراحل استخراج، زمان و دما بر ميزان گوگردزدايي استخراجي و بازيابي خوراك از سوخت، گازوييل تحت شرايط مشخص توسط اكسيد كننده هيدروژن پراكسيد و كاتاليست اسيد فرميك اكسيد گرديد و در ادامه بر اساس طراحي آزمايش انجام شده بر اساس روش سطح پاسخ مبتني بر روش باكس بنكن توسط نرم افزار Design Expert Ver.7، تحت فرآيند استخراج توسط استونيتريل قرار گرفت. آناليز واريانس انجام شده منجر به ارائه يك مدل براي گوگردزدايي و بازيابي خوراك گرديد كه نشان دهنده تاثير پذيري مدل از نسبت حلال به خوراك، تعداد مراحل استخراج مي باشد. عدم تاثير چشمگير زمان بر ميزان گوگردزدايي و بازيابي خوراك نشان مي دهد بيشترين ميزان انتقال جرم قبل از 20 دقيقه رخ مي دهد و در اين زمان تقريبا دو فاز آلي و آبي به حالت تعادل نزديك شده اند. در ادامه با توجه به مدل هاي ارائه شده شرايط بهينه عملياتي براي گوگردزدايي و بازيابي خوراك به صورت نسبت حلال به خوراك برابر 1، تعداد مراحل استخراج برابر 22/3 و زمان 20 دقيقه گزارش گرديد. با توجه اينكه تعداد مراحل استخراج بايد عددي صحيح باشد، ميزان گوگردزدايي و بازيابي خوراك در مراحل استخراج 3 و 4 مقايسه و گزارش گرديدند. به منظور بررسي تاثير تغيير دما بر ميزان استخراج، در شرايط نسبت حلال به خوراك برابر 1، تعداد مراحل استخراج برابر 1، زمان 20 دقيقه در دما هاي 20، 35 و 55 درجه سانتيگراد آزمايش هايي انجام گرفت كه نشان دهنده كاهش ميزان گوگردزدايي و افزايش بازيابي خوراك با افزايش دما مي باشد. تاثير افزايش دما در شرايط عملياتي بهينه نيز مورد بررسي قرار گرفت كه از حذف تاثير افزايش دما توسط تاثير افزايش تعداد مراحل استخراج حكايت دارد. به منظور بررسي بازدهي بازيابي حلال، حلال مستعمل توسط فرآيند تقطير بازيابي گرديد و ميزان گوگردزدايي از حلال برابر و ميزان بازيابي حلال برابر گزارش گرديد. در ادامه در شرايط بهينه گوگردزدايي و بازيابي خوراك توسط حلال بازيافتي به همراه مقداري حلال make up و حلال تازه با يكديگر مقايسه گرديدند. بازيابي خوارك با استفاده از حلال بازيافتي برابر 80% و توسط حلال تازه برابر 5/72% گزارش گرديد كه نشان از بهبود بازيابي خوراك داشت. همچنين بازدهي گوگردزدايي توسط حلال بازيافتي برابر 32/96% و توسط حلال تازه برابر 53/96% گزارش گرديد كه نشان از تفاوت اندك ميان اين دو شرايط داشت. در نتيجه استفاده از حلال بازيافتي به همراه ميزان كمي حلال تازه make up در مجموع موجب بهبود فرآيند و كاهش هزينه ها خواهد شد. در شرايط مشابه سه فرآيند گوگردزدايي استخراجي، اكسايشي و اكسايشي/ استخراجي با يكديگر مقايسه گرديدند كه نتايج نشان دهنده بهبود عملكرد فرآيند اكسايشي/ استخراجي نسبت به ساير فرآيند ها بود. واژه‌هاي كليدي: استخراج تركيبات سولوفندار از گازوييل، فرآيند گوگردزدايي اكسايشي ( ODS)، بهينه سازي توسط طراحي آزمايش روش سطح پاسخ، تاثير بازيابي حلال بر ميزان استخراج،

1395/09/23

Abstract: Gas oil was oxidized by means of hydrogen peroxide as oxidizing agent an​d formic acid as catalyst under specific condition to investigate of the effect of different parameters such as solvent to feed ratio,the number of extraction unit,time an​d temperature relationship to the amount of extractive desulfurization an​d oil recovery from feed, an​d it was extracted by acetonitrile according to the design of expert based on response surface methodology by box-Behnken method by usage of design expert ver.7 software in the following of the work. Analysis variance gave a model for desulfurization an​d oil recovery which shows the effect of solvent to feed ratio an​d the number of extraction unit. Time which has no significant impact to the amount of desulfurization an​d oil recovery, shows that the highest amount of mass transfer aoccurs before 20 minutes an​d during this time the organic an​d aqueous phases have been almost balanced. In the following,the solvent to feed ratio,the number of extraction unit an​d the time were reported 1, 3.22 an​d 20 mintues respectively according to the models which have been provided by optimum operating conditions for desulfurization an​d oil recovery from feed. The number of extraction unit must be integer therefore the amounts of desulfurization an​d oil recovery from feed were compared an​d reported for the 3th an​d the 4th stages. Some experiments were conducted for different temperatures such as 20 c,35 c an​d 55 c under operating condition of solvent to feed ratio equal to 1,the number of extraction unit equal to 1 during 20 minutes in order to investigate the effect of temperature on extraction which showed the reduction in the amount of desulfurization an​d increasing in oil recovery from feed. The effect of temperature was investigated under optimum operating condition as well which showed the effect of increasing in temperature is independent from the effect of increasing in the number of extraction unit. Experiment was done by recycled solvent as well under optimum operating condition in order to study the efficiency of recycled solvent which showed that oil recovery from feed increases by usage of recycled solvent in comparison of usage of fresh solvent ,although the amount of desulfurization doesn’t change in both usage of recycled an​d fresh solvent. Processes of extractive,oxidative an​d oxidative/extractive desulfurization were compared with eachother under the same experimental condition which the results showed oxidative/extractive desulfurization is the best operatiom among of other processes. Keywords: extraction of sulfones from gas oil,oxidative desulfurization process (ODS),optimization by design of expert based on response surface methodology,effect of recycled solvent on amount extraction