19913

۱۹۹۱۳

سولفورزدايي اكسيداسيوني گازوئيل با كاتاليست جامد و امواج مافوق صوت

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي - ترموديناميك - سينتيك و طراحي راكتور

۹۷-۹۸

۱۳۹۷/۱۰/۰۹

دكتر شاهرخ شاه حسيني

مهندسي شيمي ، نفت و گاز

در سال‌هاي اخير گوگردزدايي از سوخت‌هاي فسيلي نظير بنزين و گازوئيل اهميت زيادي يافته است. وجود تركيبات گوگردي در سوخت‌هاي هيدروكربني موجب توليد و نشر اكسيدهاي گوگرد، آلودگي محيط‌زيست و همچنين موجب غيرفعال شدن كاتاليست هاي شيميايي مي‌گردد. لذا به‌منظور كاهش اثرات زيان‌بار اين آلاينده‌ها، قوانين و مقررات سخت‌گيرانه‌اي در بسيار از كشورهاي جهان جهت كاهش ميزان گوگرد فرآورده‌هاي نفتي وضع گرديده است.يكي از روش‌هاي گوگردزدايي از سوخت كه در سال‌هاي اخير موردتوجه قرارگرفته گوگردزدايي اكسيداسيوني به كمك امواج مافوق صوت مي‌باشد. با توجه به مطالعات صورت گرفته و نتايج حاصل از آزمايشات تجربي براي انجام گوگردزدايي اكسيداسيوني استفاده از كاتاليست هاي جامد و امواج مافوق صوت مورد توجه قرار گرفته¬اند. استفاده از كاتاليست جامد موجب حل مشكل جداسازي و بازيابي كاتاليست در انتهاي واكنش شده و همچنين استفاده از امواج مافوق صوت باعث افزايش بازدهي و كوتاهي زمان واكنش مي شود. در اين مطالعه سيستم به صورت ناپيوسته است و پارامترهاي مؤثري چون نسبت مولي اكسيدكننده به گوگرد، نسبت مولي اسيد به گوگرد و مقدار جرم كاتاليست جامد ( FeNiMo/Al2O3 ) به حجم سوخت25سي سي، زمان 30 دقيقه و دما50 درجه سانتي گراد به روش آماري سطح پاسخ (RSM)مورد ارزيابي قرار گرفت. كاتاليست جامد استفاده شده در اين فرآيند شامل مخلوطي از فلزات آهن،نيكل و موليبدن بر روي آلومينا مي¬باشد كه به روش تلقيح تر سنتز شده است و براي آگاهي از مورفولوژي سطح و خواص بافت كاتاليست جامد با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و پراش اشعهX (XRD) انجام گرديد. بر اساس نتايج حاصل‌شده بهترين شرايط گوگردزدايي اكسيداسيوني گازوئيل در نسبت مولي اكسيدكننده به گوگرد 277/10 ، نسبت مولي فرميك اسيد به گوگرد519/22 و مقدار گرم كاتاليست جامد 118/0 به حجم سوخت 25 سي‌سي و دماي 50 درجه سانتي گراد طي 30 دقيقه تحت تابش امواج مافوق صوت با قدرت 320 قرار گرفت و بعد از يك مرحله استخراج با DMF به دست آمد كه اعمال اين شرايط منجر به بازدهي گوگردزدايي بيش از 87 درصد شد. لازم به ذكر است از فرميك اسيد 85 درصد وزني بعنوان كاتاليست مايع و از آب اكسيژنه 30 درصد وزني بعنوان اكسيدكننده استفاده شد.

1397/10/22

Sulfur removal of diesel by ultrasound and heterogeneous catalyst assisted oxidative desulfurization

1/5/2019 12:00:00 AM

In recent years desulfurization of fossil fuels such as petrol and gasoline, has become increasingly important. The presence of sulfur compounds in hydrocarbon fuels leads to sulfur oxide emission into the environment and also causese deactivation of chemical catalyst. Therefore, in order to reduce the harmful effects of these pollutants, stringent laws and regulations have been established in numerous countries around the globe to reduce the amount of sulfur in petroleum products. One of the desulfurization methods recently used is oxidation desulfurization with ultrasonic waves. Due to the studies and the results of experimental tests to perform Oxidation desulfurization, the use of heterogeneous catalyst and ultrasonic waves were considered. The reason for using a solid catalyst is to solve the problem of separating and recovering the catalyst at the end of the reaction, and also the use of ultrasonic waves increases the efficiency and short reaction time. In current study, crucial parameters such as molar ratio of oxidizing agent to sulfur, molar ratio of acid to sulfur, mass of heterogeneous catalyst FeNiMo/Al2O3 to fuel volume ratio, time and temperature were evaluated by RSM method. There's a mix of Fe, Ni and Mo supported by Al2O3 , catalyst was synthesized by incipient wet impregnation method. For better understanding of the surface morphology and of heterogeneous catalyst, the scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD) were performed. Based on the obtained result, in optimal condition, the molar ratio of oxidizing to sulfur and the molar ratio of acid to sulfur were 10/277 and 22/519, respectively. In the optimal experiment, the catalyst mass was 0.118 in a 25 cc fuel volume and the temperature was maintained at 50℃, the reaction time was 30 minutes under ultrasonic waves and one extraction step using DMF was perfomed after the oxidation stage. The application of these conditions resulted sulfur oxidation efficiency of more than 87%. 85 wt% formic acid as the liquid catalyst and 30 wt% oxygenated water were also used.