26446

مدل سازي ترموديناميكي تركيبات گوگردي در حلال هاي اوتكتيك عميق توسط مدل هاي ضريب فعاليت

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

1398

1401/01/17

سركار خانم دكتر فرزانه فيضي

مهندسي شمي،نفت و گاز

با توجه به الزامات زيست‌محيطي و لزوم حذف گوگرد از سوخت‌هاي هيدروكربني، بررسي روش‌هاي گوگردزدايي داراي اهميت است. متداول ترين اين روش ها، گوگردزدايي هيدروژني است كه معايبي از جمله مصرف هيدروژن بالا، مسموميت كاتاليست و عدم توانايي در استخراج تركيبات گوگردي حلقوي را دارد. بنابراين بررسي ساير روش هاي گوگردزدايي مانند گوگردزدايي استخراجي مطرح مي شود. در اين روش، انتخاب حلال مناسب تأثير بسزايي در ميزان استخراج و همچنين هزينه هاي فرآيند دارد؛ بنابراين يافتن حلال بهينه جهت انجام فرآيند مهم است. در اين پژوهش حلال هاي اوتكتيك عميق به‌عنوان حلال مناسب جهت فرآيند گوگردزدايي استخراجي معرفي شدند. پس از بررسي خصوصيات آنها، مزيت هاي آنها نسبت به ساير حلال‌ها مطرح شد. از سويي مبحث مدل‌سازي در زمينه‌هاي طراحي فرآيند، افزايش مقياس و بهينه‌سازي جهت رفع چالش‌هاي صنعتي امري كاربردي و مهم محسوب مي گردد. بنابراين پيش بيني فرآيند به وسيله مدل‌سازي هاي موجود از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. در اين پژوهش به بررسي تعادل مايع-مايع و مدل‌سازي ترموديناميكي حلاليت تركيبات گوگردي در حلال هاي اوتكتيك عميق با روش γ- γ با استفاده از مدل‌هاي ضريب فعاليت NRTL و UNIQUAC پرداخته شد. به اين منظور سيستم هاي حاوي تركيبات گوگردي مختلف با حلال هاي اوتكتيك عميق در شرايط دمايي متفاوت و فشار محيط مورد بررسي قرار گرفت و پارامترهاي برهم-كنش دوتايي براي هر سيستم محاسبه گرديد. در اين پژوهش براي مدل سازي از نرم‌افزار MATLAB R2014b استفاده گرديد. به منظور بررسي ميزان تطابق داده‌هاي محاسباتي و آزمايشگاهي از پارامتر خطاي RMSD استفاده شد. با توجه به نتايج به دست آمده، دو مدل ضريب فعاليت NRTL و UNIQUAC قابليت بالايي را در پيش بيني رفتار سيستم هاي حاوي حلال اوتكتيك عميق از خود نشان دادند. در انتها نيز اثر پارامترهاي هر مدل ضريب فعاليت در مدل سازي مورد بررسي قرار گرفت.

1401/02/18

Thermodynamic Modeling of Sulfur Compounds in Deep Eutectic Solvents using Activity Coefficient Models

4/6/2023 12:00:00 AM

Considering the environmental requirements and the necessity of removing sulfur from hydrocarbon fuels, it is important to study desulfurization methods. The most common of these methods is hydrogen desulfurization, which has disadvantages such as high hydrogen consumption, catalyst poisoning, and the inability to extract cyclic sulfur compounds. Therefore, other methods of desulfurization such as extractive desulfurization are considered. In this method, selecting the appropriate solvent has a significant effect on the extraction as well as process costs. Therefore, it is important to find the optimal solvent to perform the process. In this study, deep eutectic solvents were introduced as the suitable solvent for the desulfurization process. After an investigation of their properties and Applications, their superiority over the other solvents were discussed. On the other hand, the issue of modeling in the fields of process design, scaling and optimization in order to remove industrial challenges is a practical and important matter. Therefore, process prediction by modeling is of particular importance. In this study, liquid-liquid equilibrium and thermodynamic modeling of the solubility of sulfur compounds in deep eutectic solvents were performed using NRTL and UNIQUAC activity coefficient models. For this purpose, systems containing different sulfur compounds with deep eutectic solvents at different temperatures and ambient pressure were investigated and binary interaction parameters were calculated for each system. In this research, MATLAB R2014b software was used. The RMSD error parameter was used to evaluate the consistency of the calculated and experimental data. According to the results, the two activity coefficient models NRTL and UNIQUAC showed a high ability to predict the behavior of systems containing deep eutectic solvent. Finally, the effect of the parameters of each activity coefficient model on the modeling results was investigated.

مدل سازي ترموديناميكي , مدل ضريب فعاليت NRTL و UNIQUAC , گوگردزدايي استخراجي , حلال اوتكتيك عميق

Thermodynamic Modeling , NRTL and UNIQUAC Activity Coefficient Models , Extractive Desulfurization , Deep Eutectic Solvent

Shirin Azimi

Dr. Farzaneh Feyzi