-
شماره ركورد
30764
-
پديد آورنده
مسعود كرم زاده
-
عنوان
مطالعه تجربي تشديد فرآيند گوگردزدايي اكسيداسيوني- استخراجي در سامانه ريزسيالش تحت امواج فراصوت
-
مقطع تحصيلي
دكتري
-
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
-
سال تحصيل
1396
-
تاريخ دفاع
1402/07/05
-
استاد راهنما
دكتر سلمان موحدي راد
-
استاد مشاور
دكتر محمدامين ثباتي
-
دانشكده
مهندسي شيمي، نفت و گاز
-
چكيده
در اين پژوهش، به بررسي تجربي فرآيند گوگردزدايي اكسيداسيوني-استخراجي از سوخت ديزل با ميزان گوگرد كل ppm 1690 در سامانههاي ريزسيالش تحت امواج فراصوت، پرداخته شده است. مطالعات به دو بخش اصلي تقسيم شده كه در بخش اول تأثير پارامترهاي فرآيندي بر گوگردزدايي استخراجي در سامانه ريزسيالش در حضور و عدم حضور امواج فراصوت بررسي شده است. در بخش دوم، به مطالعه فرآيند گوگردزدايي اكسيداسيوني-استخراجي در سامانه ريزسيالش پرداخته و فرآيند از منظر پارامترهاي هندسي مورد بررسي قرار گرفته است. آزمايشها با بررسي تأثير زمان ماند و نسبت حلال به سوخت در سامانه ناپيوسته بر بازده فرآيند گوگردزدايي استخراجي آغاز گرديد. نتايج نشان داده است كه حداكثر بازده گوگردزدايي استخراجي در سامانه ناپيوسته، 41 درصد بوده كه در زمان ماند 100 دقيقه و نسبت حلال به سوخت 1:1 حاصل شده است. در ادامه، بعد از انتخاب نسبت حلال به سوخت بهينه، به بررسي تأثير نوع حلال از ميان حلالهاي استونيتريل، متانول و ديمتيلفرمآميد پرداخته شده كه نتايج نشان ميدهد حلال ديمتيلفرمآميد حداكثر بازده گوگردزدايي استخراجي را داشته است. علاوه بر اين،نتايج نشان داده است كه افزايش دبي حجمي جريان از mL/min 5/10 -86/2 منجر به افزايش 18-5 درصدي بازده گوگردزدايي استخراجي در حضورامواج فراصوت نسبت به شرايط عدم حضور امواج فراصوت شده است. همچنين بررسي ميزان مصرف انرژي در فرآيند گوگردزدايي استخراجي در سامانه ريزسيالش تحت امواج فراصوت نشان ميدهد كه اگرچه بازده گوگردزدايي استخراجي از 59 درصد به 3/70 درصد افزايش يافته، ميزان انرژي الكتريكي مصرف شده به ازاي گوگرد حذف شده نيز از J/mg 001/0 به J/mg 433 افزايش يافته است. بنابراين، ملاحظه ميشود كه اگرچه حضور امواج فراصوت منجر به افزايش بازده گوگردزدايي شده، ولي ميزان مصرف انرژي الكتريكي جهت دستيابي به انرژي سوخت پاك به شدت افزايش يافته است. علاوه بر اين، بررسي فرآيند گوگردزدايي اكسيداسيوني در نسبتهاي بهينه (nO/nS=5) و (nA/nS=38)، منجر به كاهش ميزان گوگرد كل سوخت ديزل از ppm 1690 به ppm 1274 شده است؛ كه ميزان گوگرد كل اين سوخت پس از يك مرحله استخراج در شرايط بهينه به ppm 503 رسيده و پس از چهار مرحله استخراج به ppm 31 رسيده است. همچنين نتايج نشان داده است كه با كاهش قطر كانال از mm 78/1 تا mm 79/0، بازده گوگردزدايي از 94/42 درصد تا 25/70 درصد افزايش يافته است. در واقع، كاهش قطر كانال سبب كوچكتر شدن اندازه لختهها، افزايش سطح تماس بين دو فاز و كوتاهتر شدن طول نفوذ ميگردد كه منجر به افزايش بازده گوگردزدايي شده است. با افزايش اندازه قطر كانال از mm 79/0 تا mm 78/1، نرخ بهبود در ميكروكانال تحت امواج فراصوت از 81/5 درصد تا 82/16 درصد افزايش يافته است. نتايج نشان داده است كه اگرچه كاهش قطر كانال منجر به افزايش بازده گوگردزدايي استخراجي شده است ولي اين اثر در تشديد فرآيند گوگردزدايي با استفاده همزمان امواج فراصوت و سامانه ريزسيالش برعكس بوده و امواج فراصوت در سامانه ريزسيالش با قطر بزرگتر، تأثير مطلوبتري بر بازده گوگردزدايي استخراجي داشته است.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1403/02/05
-
عنوان به انگليسي
Experimental investigation of intensification of the oxidative-extractive desulfurization process in microfluidic contactor under ultrasound irradiation
-
تاريخ بهره برداري
9/26/2024 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مسعود كرم زاده
-
چكيده به لاتين
In this research, the experimental investigation of oxidative-extractive desulfurization process of diesel fuel with an initial sulfur content of 1690 ppm has been carried out by using ultrasound assisted microfluidic systems. The experiments are divided into two sections; the first section explores the influence of operating parameters on the extractive desulfurization process in the microfluidic system in sonicated and silent conditions. The second section evaluates the oxidative-extractive desulfurization process in the microfluidic system and the geometrical parameters of the process. The initial investigation focused on the influence of residence time and solvent to fuel ratio in a batch system on the extractive desulfurization process efficiency. The conventional batch process achieved the highest desulfurization value of approximately 41 % with a retention time of 100 min and a solvent to fuel ratio of 1:1. After determining the optimal solvent to fuel ratio, the study examined the impact of different solvents, namely, methanol, acetonitrile, and dimethylformamide. The findings revealed that dimethylformamide had the highest sulfur removal efficiency. Furthermore, the results indicated that raising the volume flow rate from 2.86-10.5 mL/min increased the extractive desulfurization efficiency by 5-18% in sonicated mode compared to silent mode. The evaluation of energy consumption demonstrated that the incorporation of the sonication feature resulted in a rise in sulfur removal from 59 % to 70.3 %. However, the total sulfur removal per unit of electrical energy consumed also increased from 0.01 J/mg to 433 J/mg. The conclusion was that, despite the higher sulfur removal achieved with sonication mode, the electrical energy consumption for obtaining clean fuel energy drastically increased. Moreover, the oxidative desulfurization efficiency at optimal ratio (O/S=5) and (A/S=38) reduced the total sulfur content of diesel fuel from 1690ppm to 1274ppm, reaching 503 ppm after one stage of extraction in optimal conditions and 31 ppm after four stages of extraction. The desulfurization efficiency rose from 42.94 % to 70.25% by reducing the channel diameter from 1.78 mm to 0.79 mm. This is because decreasing the channel diameter reduces the slug size, which enhances the interfacial area between phases and shortens the diffusion path, leading to a higher desulfurization rate. The sonicated contactor’s enhancement ratio increased from 5.81% to 16.82% by enlarging the channel diameter from 0.79 mm to 1.78 mm. The findings indicated that while reducing the channel diameter improved the desulfurization efficiency, but this change could have negative effect on the process intensification of ultrasound-assisted microfluidic contactor, and the desulfurization efficiency was more positively influenced by ultrasound waves in the microfluidic system with a larger diameter.
-
كليدواژه هاي فارسي
سامانه هاي ريزسيالش , گوگردزدايي , اكسيداسيوني-استخراجي , سوخت ديزل
-
كليدواژه هاي لاتين
Microfluidic contactor , Desulfurization , Oxidative- Extractive , Diesel Fuel
-
Author
Masoud Karamzadeh
-
SuperVisor
Salman Movahedirad
-
لينک به اين مدرک :