28137

مطالعه تجربي گوگردزدايي اكسيداسيوني از سوخت ديزل در حضور حلال هاي يوتكتيك عميق (DES)

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي- طراحي فرايند

1398

1401/4/18

شاهرخ شاه حسيني

دانشكده مهندسي شيمي

با توجه به استفاده از سوخت¬هاي فسيلي مانند بنزين و ديزل در سال¬هاي اخير، توليد سوخت¬هاي پاك به يك موضوع تحقيقاتي مهم در سراسر جهان تبديل شده است. از اين رو نهاد¬هاي نظارتي دستور العمل¬هاي سختگيرانه¬اي را با توجه به سطح شديد تركيبات گوگرد در سوخت حمل و نقل اعمال مي¬كند. گوگردزدايي اكسيداسيوني از جمله روش¬هايي بوده كه امروزه براي گوگردزدايي عميق از سوخت بسيار مورد توجه قرار گرفته است. حلال¬هاي يوتكتيك عميق (DES) از جمله حلال¬هاي سبز بوده كه در دهه¬ي اخير معرفي و جايگزين مناسبي (به واسطه ويژگي¬هاي از قبيل سمي نبودن، سنتز ساده و هزينه پايين توليد) براي مايعات يوني است. به منظور مطالعه بيشتر و بررسي اين روش، در اين پايان¬نامه از حلال يوتكتيك عميق متشكل از دهنده پيوند هيدروژن و گيرنده پيوند هيدروژن اسيدي كه تاثير مثبتي در گوگردزدايي دارند، استفاده شده است. از كولين كلرايد به عنوان گيرنده پيوند هيدروژني و تري-كلرو استيك اسيد به عنوان دهنده پيوند هيدروژني براي سنتز حلال يوتكتيك عميق استفاده شد. از هيدروژن پراكسيد به عنوان اكسيد¬كننده و از حلال دي¬متيل فرم آميد به عنوان استخراج كننده از سوخت ديزل استفاده گرديد. به منظور اختلاط بيشتر و انجام بهتر واكنش، از ميكسر استفاده شد، تا زمان انجام واكنش براي رسيدن گوگردزدايي مطلوب مورد نظر را از 60 دقيقه گوگردزدايي با همزن به 5/6 دقيقه كاهش داد. زمان، نسبت حجمي حلال يوتكتيك به سوخت و نسبت مولي اكسيد¬كننده به گوگرد سه پارامتر مهم در اين فرآيند در نظر گرفته شده و با نرم¬افزار ديزاين اكسپرت از طريق روش سطح-پاسخ بر مبناي باكس-بنكن بهينه شدند. اين مقادير بهينه براي رسيدن به ميزان 5/85 و 2/94 درصد به ترتيب براي گوگردزدايي با دو مرتبه و سه مرتبه استخراج با حلال DMF عبارتند از: زمان 5/6 دقيقه، نسبت حجمي حلال يوتكتيك به سوخت 375/0 و نسبت مولي اكسيد¬كننده به گوگرد 5/6. در ادامه اثر هر كدام از اين سه پارامتر بر روي ميزان گوگردزدايي بررسي شد. نتايج نشان داد از بين اين سه پارامتر، پارامتر نسبت حجمي حلال يوتكتيك به سوخت و نسبت مولي اكسيدكننده به گوگرد بيشترين تاثير را بر ميزان بازدهي گوگردزدايي نشان مي¬دهد.

1402/01/27

Experimental study of oxidation desulfurization of diesel fuels in the presence of deep eutectic solvents (DES)

7/9/2023 12:00:00 AM

Due to the use of fossil fuels such as gasoline and diesel in recent years, the production of clean fuels has become an important research topic all over the world. Therefore, the regulatory bodies apply strict guidelines regarding the extreme level of sulfur compounds in transportation fuel. Oxidative desulfurization is one of the methods that has received much attention today for deep desulfurization of fuel. Deep eutectic solvents (DES) are one of the green solvents that have been introduced in the last decade and are a suitable alternative (due to features such as non-toxicity, simple synthesis and low production cost) for ionic liquids. In order to further study and investigate this method, in this thesis, a deep eutectic solvent consisting of a hydrogen bond donor and an acidic hydrogen bond acceptor, which have a positive effect on desulfurization, has been used. Choline chloride was used as hydrogen bond acceptor and trichloroacetic acid as hydrogen bond donor for the synthesis of deep eutectic solvent. Hydrogen peroxide was used as an oxidizer and dimethylformamide was used as an extractant from diesel fuel. In order to mix more and perform the reaction better, a mixer was used to reduce the reaction time to reach the desired desulfurization from 60 minutes of desulfurization with a stirrer to 6.5 minutes. Time, volume ratio of eutectic solvent to fuel and molar ratio of oxidizing agent to sulfur are three important parameters considered in this process and were optimized with Design Expert software through response surface method based on Box-Behnken. These optimal values to reach 85.5% and 94.2%, respectively, for desulfurization with two times and three times extraction with DMF solvent are: time 6.5 minutes, volume ratio of eutectic solvent to fuel 0.375 and molar ratio Oxidizer to sulfur 5.6. Next, the effect of each of these three parameters on the desulfurization rate was investigated. The results showed that among these three parameters, the volume ratio of eutectic solvent to fuel and the molar ratio of oxidizer to sulfur have the greatest effect on the desulfurization efficiency.

سوخت ديزل , گوگردزدايي اكسيداسيوني , حلال يوتكتيك عميق , ميكسر , روش سطح پاسخ

Diesel fuel , oxidation desulfurization , deep eutectic solvent , mixer , Response level method

Mahsa Zanjani

Dr. Shahrokh Shah Hosseini