دفاعیه دکتری در دانشکده مهندسی شیمی ، نفت و گاز

مهندس فرهاد بنی شریف دهکردی ، دانشجوی دوره دکتری مهندسی‌شیمی ، شنبه سوم تیر ماه 1396، از رساله خود با عنوان «گوگردزدایی استخراجی- کاتالیستی سوخت دیزل به کمک کاتالیست امولسیونی وانادیمی و مایعات یونی » با راهنمایی دکتر محمد رضا دهقانی دفاع نمودند.

چکیده

در سال­های اخیر،  قوانین سخت­گیرانه­ای در خصوص مقدار گوگرد در سوخت­های هیدروکربنی در جهان مقرر گردیده است،از این رو با توجه به محدودیت­های روش مرسوم گوگردزدایی هیدروژنی برای حذف ترکیبات دی بنزوتیوفنی، روش گوگردزدایی اکسایشی به عنوان یک جانشین قابل اطمینان در سال­های اخیر مدنظر قرار گرفته است. در این راستا برای اولین بار، در این مطالعه ساخت و بررسی دسته جدیدی از کاتالیست­های امولسیونی به همراه حلال­های یونی برای گوگردزدایی کاتالیستی-اکسایشی-استخراجی پیشنهاد شده است. در این مطالعه ابتدا، کاتالیست امولسیونی Q6+xP2W18-xVxO62 با مقادیر مختلف وانادیم (5، 3، 1، 0 = x) و کاتیون­های مختلف آمونیومی شامل CTA و TBA ساخته شد. این کاتالیست­ها با استفاده از روش­های آنالیز عنصری،FT-IR، IR، XRD، SEM، Uv-vis DRS، XPS، 31P MAS NMR و TGA ساختار شناسی شد. نتایج ساختار شناسی نشان داد که جانشینی تنگستن با وانادیم با حفظ ساختار دوسون با موفقیت انجام شده است. بررسی مورفولوژی کاتالیست­ها نشان داد کاتالیست [CTA]11P2W13V5O62از الکترون دهندگی و اکسایندگی بالا در مقایسه با سایر کاتالیست­ها برخوردار است. به منظور غربالگری، تست گوگردزدایی اکسایشی در شرایط حداقلی عملیاتیانجام گردید و نتایج نشان داد که کاتالیست امولسیونی با کاتیون CTAو بالاترین مقدار وانادیم، ([CTA]11P2W13V5O62) بهترین بازده را داشته است.با استفاده از روش طراحی آزمایشات تاگوچی مقدار بهینه کاتالیست بدون استفاده از حلال و در مقدار حداقلی اکسید کننده برابر g/L 5/7 تعیین شد. به منظور افزایش راندمان گوگردزدایی، از حلال­های خانواده Basionic ([Bmim]mSO4) و خانواده حلال­های DES در ترکیب با فرآیند اکسایشی استفاده شد. بررسی­ها نشان داد که طی 45 دقیقه با استفاده از حلال [Bmim]mSO4، در نسبت سوخت به حلال برابر با 6، مقدار اکساینده به اکسید شونده برابر با 4 و دمای oC 70 می­توان سوخت مدل حاوی ppmw 500 گوگرد (ترکیبات گوناگون گوگردی دی بنزو تیوفن، بنزوتیوفن و 4، 6 دی متیل دی­بنزو تیوفن) و ppmw 445 کوینولاین در ایزواکتان حاوی 20 % حجمی تولوئن را تا 90 % گوگردزدایی و 100 % نیتروژن زدایی کرد.عملکرد کاتالیست بهینه در شرایط بهینه فوق الذکر در مقادیر اولیه گوگرد بالاتر، ppmw 1500، بررسی گردید و نتایج نشان داد طی این شرایط گوگردزدایی در یک مرحله تا 70 % قابل حصول است. به منظور بهبود راندمان، گوگردزدایی طی دو مرحله­ای اکسایشی-استخراجی انجام گرفت؛ و نتایج نشان داد که برای سوخت مدل حاوی ppmw 1500 گوگرد و ppmw 1335 کوینولاین تا 87 % گوگردزدایی بهبود یافت. در فاز آخر، عملکرد سامانه پیشنهادی در گوگردزدایی سوخت واقعی دیزل حاوی ppmw 1235 گوگرد مورد ارزیابی قرا رگرفت. نتایج نشان داد طی دو مرحله می­توان مقدار گوگرد سوخت واقعی را تا کمتر از ppmw 7 کاهش داد. نهایتاً عملکرد مخلوط کاتالیست و حلال طی مراحل متوالی عملکرد مورد ارزیابی قرار گرفت و نتایج نشان داد این مخلوط به خوبی تا 4 بار قابل بازگردانی از سوخت واقعی و کمینه 10 بار بازگردانی از سوخت مدل 500 و 4 بار از سوخت مدل 1500 بوده است.

کلید واژه: کاتالیست امولسیونی، وانادیم، گوگردزدایی اکسایشی-استخراجی، مایعات یونی