25748

ساخت و بررسي كاتاليست‌هاي نانو ساختار فرايند گوگردزدايي اكسايشي با پايه‌ي كربني

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي- ترموسينتيك و كاتاليست

1397

1400/7/6

امين بازياري

مهندسي شيمي

اخيرا به دليل اهميت مسائل محيط زيستي و آلودگي¬ هوا بر اثر تركيبات گوگردي موجود در سوخت¬هاي ترابري و تصويب قوانين سختگيرانه، تعيين حداكثر ميزان گوگرد در سوخت¬ها توجه محققين و پژوهشگران جهت يافتن روش¬هاي جايگزين گوگردزدايي از تركيبات نفتي (گوگردزدايي هيدروژني) جلب كرده است. از اين رو فرآيند گوگردزدايي اكسايشي به عنوان روشي جديد، مكمل يا جايگزين براي فرآيند گوگردزدايي هيدروژني شناخته شده‌است. در اين پژوهش از كاتاليست¬هاي نانوساختار تيتانيا بر پايه¬ي كربن فعال با هدف بهبود مشخصات و ويژگي¬هاي كاتاليستي از جمله سطح ويژه و بهبود شيمي سطح كاتاليست به منظور استفاده در فرآيند گوگردزدايي اكسايشي استفاده شده است. سنتز نانوكاتاليست‌هاي TiO2/AC به اين صورت بود كه با استفاده از پيش‌ماده¬ي تيتانيا، ذرات TiO2 بر روي كربن فعال تلقيح شد. خواص و ساختار نمونه¬هاي كاتاليستي با استفاده از آناليزهاي جذب و دفع نيتروژن (N2 adsorption-desorption)، پراش پرتو ايكس (XRD)، طيف‌سنجي تبديل فوريه مادون قرمز (FTIR)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني (FESEM)، طيف‌سنجي پراش انرژي پرتو ايكس (EDX)، طيف‌سنجي رامان (Raman Spectroscopy) مورد بررسي قرار گرفت. فرآيند گوگردزدايي اكسايشي در راكتور دو دهانه مجهز به رفلاكس دمايي، با gr3 سوخت مدل حاوي حلال نرمال‌دودكان و ppm500 گوگرد از تركيب دي‌بنزوتيوفن با اكسيدكننده ترشري‌بوتيل هيدروپراكسيد (TBHP) با نسبت مولي O/S برابر 5 و در حضور 03/0گرم كاتاليست در دماي ℃80 و فشار atm1 انجام و درصد تبديل DBT با استفاده از دستگاه كروماتوگرافي گازي اندازه¬گيري شد. اثر پارامترهاي مختلفي نظير ميزان بارگذاري TiO2، دما، غلظت اكسيدكننده، پايداري و اثر حضور تركيبات رقابتي سيكلوهگزن، پارازايلن و ايندول، بر محصول‌نهايي گوگردزدايي مورد بررسي قرار گرفت. كاتاليست بهينه 20TiO2/AC7ox با پايه كربني 7 ساعت اكسيدشده توسط نيتريك اسيد 68% به عنوان كاتاليست بهينه دماي ℃80 نيز دماي بهينه و نسبت مولي اكسيدكننده به گوگرد بهينه نسبت O/S برابر 5 انتخاب شد. كاتاليست 20TiO2/AC7ox حذف كامل تركيب گوگردي دي‌بنزوتيوفن را در كمتر از 10 دقيقه به بالاي 98% تبديل مي¬رساند.

1400/09/24

Synthesis and study of nanostructured carbon supported catalyst for oxidative desulfurization

9/28/2022 12:00:00 AM

Recently, the importance of environmental issues and air pollution due to sulfur compounds in transport fuels and approval of strict environmental regulation to determine the maximum amount of sulfur in fuels were attracted researchers to find alternative desulfurization methods of petroleum compounds. Therefore, oxidative desulfurization processes are known as a novel, complementary and alternative method to hydrodesulfurization process. In this study, titanium nanostructured catalysts based on activated carbon have been utilized to improve the catalytic properties and characteristics, including the specific surface area and surface chemistry of the catalyst, for use in oxidative desulfurization process. The TiO2/AC nanostrucered catalyst was synthesis by the simple wet impregnation method with Activated carbon and Tert-buthyl orthotitanate (TBOT) as taitania precursor. Properties and structure of catalytic samples using Nitrogen adsorption and desorption analyzes (N2 adsorption-desorption), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), field emission scanning electron microscopy (FESEM), spectroscopy X-ray energy diffraction (EDX), Raman spectroscopy were examined. Oxidative desulfurization process was conducted in a two-port batch reactor using Heating water reflux for cooling, with 3gr fuel model containing N-dodecane solvent and 500 ppm sulfur of dibenzothiophene with Tert-butyl hydroperoxide (TBHP) with molar ratio O/S=5 and in the presence of 0.03gr of catalyst at 80℃ temperature and 1atm pressure. DBT conversion rate was measured using gas chromatography.The effect of various parameters such as TiO2 loading rate, temperature, oxidizing concentration, stability, and adding competitive compounds in the final desulfurization product were investigated.The optimum 20TiO2/AC7ox catalyst with 7 hours oxidized carbon support by 68% nitric acid was selected. In addition the optimum temperature was 80°C, and the optimal O/S molar ratio was selected 5. The 20TiO2/AC7ox catalyst converted the complete removal of the Dibenzothiophene sulfur compound to over 98% in less than 10 minutes.