گوگردزدايي استخراجي- كاتاليستي سوخت ديزل به كمك كاتاليست امولسيوني واناديمي و مايعات يوني

دكتري

در سال¬هاي اخير، قوانين سخت¬گيرانه¬اي در خصوص مقدار گوگرد در سوخت¬هاي هيدروكربني در جهان مقرر گرديده است، از اين رو با توجه به محدوديت¬هاي روش مرسوم گوگردزدايي هيدروژني براي حذف تركيبات دي بنزوتيوفني، روش گوگردزدايي اكسايشي به عنوان يك جانشين قابل اطمينان در سال¬هاي اخير مدنظر قرار گرفته است. در اين راستا براي اولين بار، در اين مطالعه ساخت و بررسي دسته جديدي از كاتاليست¬هاي امولسيوني به همراه حلال¬هاي يوني براي گوگردزدايي كاتاليستي-اكسايشي-استخراجي پيشنهاد شده است. در اين مطالعه ابتدا، كاتاليست امولسيوني Q6+xP2W18-xVxO62 با مقادير مختلف واناديم (5، 3، 1، 0 = x) و كاتيون¬هاي مختلف آمونيومي شامل سترونيم و نرمال تترا بوتيل آموينوم ساخته شد. اين كاتاليست¬ها با استفاده از روش¬هاي آناليز عنصري، FT-IR، IR، XRD، SEM، Uv-vis DRS، XPS، 31P MAS NMR و TGA ساختار شناسي شد. نتايج ساختار شناسي نشان داد كه جانشيني تنگستن با واناديم با حفظ ساختار دوسون با موفقيت انجام شده است. بررسي مورفولوژي كاتاليست¬ها نشان داد كاتاليست [cetronium]11P2W13V5O62 از الكترون دهندگي و اكسايندگي بالا در مقايسه با ساير كاتاليست¬ها برخوردار است. به منظور غربالگري، تست گوگردزدايي اكسايشي در شرايط حداقلي عملياتي انجام گرديد و نتايج نشان داد كه كاتاليست امولسيوني با كاتيون سترونيم و بالاترين مقدار واناديم، ([cetronium]11P2W13V5O62) بهترين بازده را داشته است. با استفاده از روش طراحي آزمايشات تاگوچي مقدار بهينه كاتاليست بدون استفاده از حلال و در مقدار حداقلي اكسيد كننده برابر g/L 5/7 تعيين شد. به منظور افزايش راندمان گوگردزدايي، از حلال¬هاي خانواده Basionic ([Bmim]mSO4) و خانواده حلال¬هاي DES در تركيب با فرآيند اكسايشي استفاده شد. بررسي¬ها نشان داد كه طي 45 دقيقه با استفاده از حلال [Bmim]mSO4، در نسبت سوخت به حلال برابر با 6، مقدار اكساينده به اكسيد شونده برابر با 4 و دماي oC 70 مي¬توان سوخت مدل حاوي ppmw 500 گوگرد (تركيبات گوناگون گوگردي دي بنزو تيوفن، بنزوتيوفن و 4، 6 دي متيل دي¬بنزو تيوفن) و ppmw 445 كوينولاين در ايزواكتان حاوي 20 % حجمي تولوئن را تا 90 % گوگردزدايي و 100 % نيتروژن زدايي كرد. عملكرد كاتاليست بهينه در شرايط بهينه فوق الذكر در مقادير اوليه گوگرد بالاتر، ppmw 1500، بررسي گرديد و نتايج نشان داد طي اين شرايط گوگردزدايي در يك مرحله تا 70 % قابل حصول است. به منظور بهبود راندمان، گوگردزدايي طي دو مرحله¬اي اكسايشي-استخراجي انجام گرفت؛ و نتايج نشان داد كه براي سوخت مدل حاوي ppmw 1500 گوگرد و ppmw 1335 كوينولاين تا 87 % گوگردزدايي بهبود يافت. در فاز آخر، عملكرد سامانه پيشنهادي در گوگردزدايي سوخت واقعي ديزل حاوي ppmw 1235 گوگرد مورد ارزيابي قرا رگرفت. نتايج نشان داد طي دو مرحله مي¬توان مقدار گوگرد سوخت واقعي را تا كمتر از ppmw 7 كاهش داد. نهايتاً عملكرد مخلوط كاتاليست و حلال طي مراحل متوالي عملكرد مورد ارزيابي قرار گرفت و نتايج نشان داد اين مخلوط به خوبي تا 4 بار قابل بازگرداني از سوخت واقعي و كمينه 10 بار بازگرداني از سوخت مدل 500 و 4 بار از سوخت مدل 1500 بوده است.

189950

دانشگاه علم و صنعت ايران

پرفسور خوزه-ميگل كمپوس-مارتين

مهندسي شيمي

دكتر محمدرضا دهقاني