20611

۲۰۶۱۱

بررسي تاثير روش هاي ساخت نانوكاتاليزورهاي بر مبناي تيتانيوم در فرايند گوگردزدايي اكسايشي تركيبات مقاوم گوگردي سوخت هاي هيدروكربني

ﮐﺎرﺷﻨﺎﺳﯽ ارﺷﺪ

ترموديناميك

۱۳۹۵

۱۳۹۷/۱۲/۱۹

دكتر سيد مهدي علوي

دكتر امين بازياري

مهندسي شيمي، نفت و گاز

با توجه به آلايندگي ايجاد شده از انتشار گازهاي SOx ، فرآيند گوگردزدايي عميق از سوخت¬ها مورد توجه قرار گرفته است. فرايند گوگردزدايي اكسايشي-كاتاليستي به عنوان يكي از روش¬هاي اميد بخش براي توليد سوخت¬هايي با گوگرد بسيار پايين شناخته مي¬شود. اين روش مزايايي مانند دما، فشار و هزينه عملياتي پايين دارد. با توجه به منابع ثابت شده است كه كاتاليست¬هاي برمبناي تيتانيوم در اكسيداسيون تركيبات گوگردي فعال و انتخاب¬پذير هستند. مشخص است كه ويژگي¬ها¬ و عملكرد اين كاتاليست¬ها به شدت به روش سنتز آن¬ها بستگي دارد. هدف اين پروژه، بررسي تاثير روش سنتز در عملكرد كاتاليست تيتانيوم-سيليكا مي¬باشد. كاتاليست¬ها به دو روش كلي سل-ژل اصلاح شده و تلقيح ساخته شدند. در روش سل-ژل، پيش¬ماده تيتانيوم با استفاده از اسيد سيتريك اصلاح گرديد. مشخص شد كه غلظت آلكوكسايد تيتانيوم و اسيد سيتريك بر ميزان فعاليت كاتاليست¬ها بسيار موثر است. بهترين نتيجه براي كاتاليست TS15-0.8 (15% مولي تيتانيوم و نسبت مولي اسيد سيتريك به آلكوكسايد برابر 8/0) بدست آمد كه توانايي حذف كامل تركيبات گوگردي را در دماي C° 40 بعد از 30 دقيقه داشت. عملكرد عالي اين كاتاليست به ساختار متناسب آن (سطح ويژه، حجم و اندازه حفرات به ترتيب 839.5 m2g-1، 0.768 cm3 g-1 و 3.56nm) با تركيب گوگردي، كه امكان دسترسي آسان واكنش دهنده¬ها به سايت¬هاي فعال درون كاتاليست را فراهم مي¬اورد، ارتباط داده شد. همچنين مشخص گرديد كه افزودن مرحله هيدروترمال به روش سل-ژل منجر به بهبود به ميزان 2% در عملكرد كاتاليست سنتز شده مي¬گردد. به منظور بررسي روش تلقيح، از سه رويكرد تلقيح تر، پيوندزني و پيوندزني اصلاح شده استفاده شد. كاتاليست ساخته شده به روش پيوندزني اصلاح شده عملكردي مشابه با كاتاليست بهينه¬ي روش سل-ژل داشت. يكي از مهم ترين مشكلات استفاده از كاتاليست تيتانيوم-سيليكا، غيرفعال شدن آن در زمان نگهداري بود. براي حل اين مشكل از اصلاح سطح كاتاليست با عامل كلروتري¬متيل سيلان (TMCS) استفاده شد. نتايج نشان داد كه عملكرد كاتاليست اصلاح سطح شده با گذشت زمان تحت تاثير قرار نمي¬گيرد. همچنين اصلاح سطح بر پايداري و انتخاب¬پذيري كاتاليست تاثير مثبت داشت به نحوي كه با مقايسه ميزان پيشرفت واكنش در دقيقه 10، عملكرد كاتاليست 7% بهبود داشته است.

1398/03/20

Investigating the effects of the synthesis method of titanium-based nanocatalysts on the oxidative desulfurization of the refractory sulfur compounds in hydrocarbon fuels

3/10/2019 12:00:00 AM

Deep desulfurization of fuel has attracted much attention due to the air pollution caused by sulfur oxides emission. Catalytic oxidative desulfurization process has been considered as one of the most promising alternatives to obtain fuels with ultra-low sulfur owing to several practical features, such as low operating temperature, mild pressure, and low cost of operation. It has been proven that titanium-based catalysts are active and selective for the oxidation of sulfur compounds. It is clear that the characteristics and performance of catalysts greatly depend on the synthesis method. Our aim is to evaluate the effects of the synthesis method of titanium-silica catalysts. The catalysts were prepared by two general methods: modified Sol-gel and Impregnation. The sol-gel method was modified by addition of citric acid (CA) to titanium precursor in the catalysts preparation procedure. It was shown that the titanium alkoxide and chemical additive concentration has important effect on the activity of the catalyst. The TS15-0.8 catalyst (15 mol% Ti and CA/Alxoxide molar ratio of 0.8) had the best result and was capable of completely oxidizing Dibenzothiophene in just 30 min after reaction at 40°C. The excellent catalytic performance was ascribed to the proper texture of the catalyst (specific surface area 839.5m2g−1, pore volume 0.768cm3 g−1, and average pore diameter of 3.56nm) which provides easy access of reactants to active sites, located inside the pores. It has been concluded that addition of the hydrothermal step to the sol-gel method could slightly improve the performance. In order to examine the impregnation method, wet impregnation, Grafting, and modified Grafting approaches were used. The catalysts which have been made by improved Grafting method had an excellent result as well as for the sol-gel method. One of the most important problems about titanium-silica catalyst was deactivation during storage time. To go over this difficulty, the surface of the catalyst was modified by Chlorotrimethylsilane (TMCS). The results proved that the catalyst performance was enhanced compared to the unmodified sample. Moreover, it was shown that the surface modification had positive influence on selectivity and sustainability of the catalyst which could improve conversion more than 7% at 10 min reaction time.