31115

گوگردزدايي اكسايشي از سوخت مايع نيروگاهي با استفاده از اكسيدكننده گازي

دكتري تخصصي (PhD)

مهندسي شيمي- مهندسي شيمي

1396

1402/11/30

سلمان موحدي راد

محمد امين ثباتي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

آلايندگي سوخت‌هاي مايع نيروگاهي به‌واسطه حضور تركيبات گوگردي موجود در آن، به عنوان يكي از چالش‌هاي زيست‌محيطي كشور به حساب مي‌آيد. در اين تحقيق فرآيند گوگردزدايي اكسايشي از سوخت تركيبي نيروگاهي (30% ميعانات گازي و 70% نفت گاز خلاء) با استفاده از اكسيدكننده ازن در سه سامانه اكسيداسيون ناپيوسته مرسوم، بستر حبابي و سامانه اكسيداسيون مبتني بر ميكروحباب بررسي شد. فرآيند استخراج تركيبات اكسيدشده گوگردي نيز در دو سامانه ناپيوسته مرسوم و ريزسيالش مورد تحقيق قرار گرفت. دراين راستا بررسي تاثير دما بر اكسيداسيون و ميزان حذف تركيبات گوگردي در سامانه اكسيداسيون ناپيوسته مرسوم، نشان داد افزايش دماي اكسيداسيون تاثير چنداني بر ميزان حذف تركيبات گوگردي ندارد. پس از سامانه مرسوم، با تعبيه سامانه اكسيداسيون بستر حبابي، تاثير اين سامانه بر حذف تركيبات گوگردي مورد پايش قرار گرفت. ميزان حذف تركيبات گوگردي در سامانه بستر حبابي با استفاده از حلال DMF و NMP به‌ترتيب به 4/69% و 4/77% رسيد كه نسبت به سامانه اكسيداسيون ناپيوسته مرسوم به ميزان 6% و 3% به ترتيب با استخراج به‌وسيله حلال‌هاي NMP و DMF (اكسيداسيون با ازن مدت 30 دقيقه و استخراج با NMP) افزايش داشت. در نهايت سامانه اكسيداسيون مبتني بر ميكروحباب‌هاي ازن به‌منظور اكسيداسيون تركيبات گوگردي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج به دست آمده نشان داد كه اكسيداسيون سوخت تركيبي در شرايط 60 دقيقه ازن‌زني در فشار اشباع barg 5/2 و استخراج تركيبات اكسيدشده گوگردي در سامانه ريزسيالش به گوگردزدايي تا ميزان 75% منجر مي‌شود. اين در حالي است كه همين ميزان گوگردزدايي با اكسيداسيون 90 دقيقه در فشار اشباع barg 5/1 به دست آمد. در مدل به دست آمده، رابطه مستقيم فشار اشباع با انتقال جرم بيان گرديد. بررسي‌ها نشان داد كه بازده حذف گوگرد در ميلي‌كانال در مقايسه با استخراج با حلال با استفاده از سامانه ناپيوسته 12% افزايش مي‌يابد. هزينه‌هاي جاري فرآيندهاي پيشنهادي شامل مصرف مواد شيميايي و انرژي مصرفي موردنياز در مطالعه حاضر مورد بررسي قرار گرفت. نتايج به دست آمده در اين بخش نيز نشان داد اعمال فشار اشباع تا barg 5/1 و ازن زني به ميزان 120 دقيقه، مي‌تواند مصرف انرژي را نسبت به ازن‌زني بدون اعمال فشار اشباع تا حدود 15% كاهش دهد.

1403/06/05

Oxidative desulfurization of powerplant liquid fuel using gaseous oxidant

2/18/2025 12:00:00 AM

The environmental challenge posed by sulfur-containing compounds in power plant liquid fuel pollution is a focal point in our country. This study explores the oxidative desulfurization process of a mixed power plant fuel (30% gas condensate and 70% vacuum gas oil) utilizing ozone oxidant across three oxidation systems: conventional batch, bubble column, and microbubble-based systems. The extraction of oxidized sulfur compounds is also examined in two systems: conventional and microfluidic batch. In the conventional batch system, the impact of temperature on oxidation and the removal rate of sulfur-containing compounds was investigated, revealing that increased oxidation temperature minimally affects the removal rate. Upon integrating the bubble column oxidation system after the conventional batch system, its impact on sulfur compound removal was observed. Sulfur removal in the bubble column system, using DMF and NMP solvents, reached 69.4% and 77.4%, respectively, indicating a notable increase compared to the conventional batch oxidation system (6% and 3% with NMP and DMF extraction, ozone oxidation for 30 minutes). The study further explores an oxidation system based on ozone microbubbles for sulfur-containing compound oxidation and its microfluidic extraction in mixed fuel. Results show that a 60-minute ozonation at 2.5 barg saturation pressure achieves 75% desulfurization, while a 90-minute oxidation at 1.5 barg saturation pressure yields a similar desulfurization. The model developed highlights a direct relationship between saturation pres sure and mass transfer. Investigations demonstrate a 12% increase in sulfur removal efficiency in the milli-channel compared to solvent extraction in a discontinuous system. Cost analyses encompassing current expenditures on chemicals and required energy consumption indicate that applying saturation pressure up to 1.5 barg and 120 minutes of ozonation can reduce energy consumption by approximately 15% compared to ozonation without applying saturation pressure.

گوگردزدايي اكسايشي , اكسيدكننده گازي , ميكروحباب , بستر حبابي , سوخت تركيبي

Oxidative desulfurization , Gaseous Oxidant , Micro bubble , Bubble Column , Mixed Fuel

Mohsen Adhami

Dr. Salman Movahedi rad