20166

۲۰۱۶۶

گوگردزدايي از سوخت مايع حاصل از پيروليز تاير فرسوده به روش ODS و بهينه سازي آن

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي فرايند

۱۳۹۵

بهمن ماه ۱۳۹۷

دكتر سيد حسن هاشم آبادي

مهندسي شيمي

فرآيند پيروليز يكي از روش‌هاي مديريت ضايعات پليمري است كه علاوه بر كاهش مخاطرات زيست محيطي آنها، از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه بوده و با توليد مواد با ارزش مي‌تواند بخشي از نياز سوخت جامعه را تأمين كند. سوخت مايع حاصل از پيروليز حاوي مقدار زيادي گوگرد مي‌باشد، لذا نياز به گوگردزدايي از اين سوخت احساس مي‌شود. تركيبي از روش‌هاي گوگردزدايي اكسيداسيوني و استخراجي به دليل راندمان بالا و شرايط عملياتي مناسب مي‌تواند جايگزيني قابل قبول براي روش‌هاي گوگردزدايي مرسوم محسوب شود. در اين مطالعه، روش گوگردزدايي اكسيداسيون/ استخراج براي حذف تركيبات گوگردي از سوخت مايع حاصل از اين پيروليز بررسي شد. سوخت مايع با ميزان گوگرد كل ppmw8540 براي مطالعات انتخاب شد. با ارزيابي سيستمهاي اكسيداسيوني مختلف، سيستم هيدروژن پر اكسيد- فرميك اسيد براي اكسيداسيون تركيبات گوگردي موجود در گازوئيل استفاده شد. حلالي كه براي استخراج اين سيستم استفاده شد دي¬متيل فرم¬آميد بود چرا كه هم درصد گوگردزدايي بالايي را داشت و هم از لحاظ قيمتي مقرون به صرفه بود. نتايج حاصل از اين پژوهش تجربي در تطابق با نتايج گزارش شده توسط ديگر پژوهشگران مي‌باشد. بر اين اساس با بررسي نتايج مشخص شد كه افزايش نسبت حلال به سوخت و تعداد مراحل استخراج بيشتر از 2 مرحله تأثير چنداني روي ميزان گوگردزدايي از سوخت نخواهد داشت و فقط هزينه‌هاي عملياتي فرايند را افزايش مي‌دهد. مدت زمان واكنش نيز در حالت بهينه 150 دقيقه در نظر گرفته شد. با در نظر گرفتن تغييرات دما، مقدار آب اكسيژنه به عنوان اكسيدكننده و مقدار اسيدفرميك به عنوان كاتاليزور، آزمايش‌هايي با استفاده از الگوريتم Central Composite و روش سطح پاسخ نرم افزار طراحي آزمايش Design Expert طراحي گرديد تا بتوان بيشترين مقدار درصد گوگرد زدايي را بدست آورد. شرايط بهينه‌اي كه نرم افزار جهت بيشينه كردن مقدار درصد گوگردزدايي مشخص كرد دماي 100 درجه سانتي گراد، مقدار 6/5 درصدِ سوخت محفظه آزمايش براي آب اكسيژنه و مقدار 7/4 درصدِ سوخت محفظه آزمايش براي اسيد¬فرميك بود. مقدار درصدگوگردزدايي كه براي اين شرايط مشخص شده بود 7/74 درصدبدست آمد. جهت اعتبارسنجي نقطه¬ي بهينه¬ي بدست¬آمده توسط نرم افزار شرايط ياد شده مورد آزمايش تجربي قرار گرفت كه درصد گوگردزدايي حاصل از آزمايش 5/73 درصد بدست آمد. اين دو عدد با اختلاف كمتر از يك درصد بسيار بهم نزديك بودند كه نشان از صحت نقطه‌ي بهينه¬ي بدست آمده مي‌باشد. كلمات كليدي: پيروليز، DOE، گوگردزدايي، استخراج، اسيدفرميك، آب اكسيژنه، دي متيل فرم¬آميد، سوخت مايع

1397/12/19

Desulfurization of waste tire pyrolysis liquid fuel by oxidative desulfurization system method and its optimization

3/2/2019 12:00:00 AM

The pyrolysis process is one of the methods of polymer waste management, which, in addition to reducing their environmental hazards, is economically feasible and can produce part of the fuel needs of the community by producing valuable materials. Liquid fuel from pyrolysis contains a lot of sulfur, so the desulfurization of this fuel is necessary. A combination of oxidation and extraction desulphurisation methods, due to high efficiency and suitable operating conditions, can be considered as an acceptable alternative to conventional desulphurisation methods. In this study, the oxidation/extraction desulphurisation method was used to remove sulfur compounds from liquid fuel produced by this pyrolysis. A liquid fuel with a total sulfur content of 8500 ppmw was selected for studies. With the evaluation of different oxidation systems, the hydrogen peroxide-formic acid system was used to oxidize the sulfur compounds in the gas oil. The solvent used for the extraction of this system was made of dimethylformamide, because it had a high percentage of desulphurisation and affordable price. The results of this experimental study are in accordance with the results reported by other researchers. Based on this study, it was found that increasing the ratio of solvent to fuel and the number of extraction stages of more than two stages will not have much effect on the rate of desulphurisation of the fuel and will only increase the operating costs of the process. The reaction time was considered optimally for 150 minutes. Taking into account the temperature changes, the amount of hydrogen peroxide as oxidant and the amount of formic acid as a catalyst, experiments were carried out using the Central Composite algorithm and the Design Questionnaire design software to obtain the highest percentage of desulphurisation. The optimum conditions that the software used to maximize the percentage of desulphurisation indicated the temperature of 100° C, the amount of 5.6% of the fuel in the test chamber for hydrogen peroxide, and the 7.4% fuel in the test chamber for the formic acid. The amount of dehydration that was specified for these conditions was 74.7%. In order to validate the optimum point obtained by the software, the above conditions were tested experimentally; with the percentage of desulfurization obtained from the experiment was 73.5%. These two numbers were very close to the difference of less than one percent, which indicates the accuracy of the optimized point. Keywords: Pyrolysis, Design Expert, Desulphurisation, Extraction, Formic Acid, Hydrogen peroxide, Dimethylformamide, Liquid Fuel