حذف تركيبات گوگردي از نمونه هاي سنتزي برش هاي نفتي با استفاده از نانوجاذب ها و نانوكاتاليست هاي زئوليتي

دكتري

حضور تركيبات گوگردي در سوخت هاي حمل و نقل، همواره يكي از مهم ترين موضوعات مورد بحث در مجامع علمي و صنعتي بوده است. در سال هاي اخير، با توجه به اتخاذ سياست هاي جهاني مقابله با معضلات زيست محيطي، بررسي سامانه هاي كارآمد گوگردزدايي از سوخت ها، توجه زيادي را به خود جلب نموده است. در تحقيق حاضر، از روش گوگردزدايي اكسايشي (ODS) و جذبي جهت حذف تركيب گوگردي دي بنزوتيوفن (DBT) از نمونه هاي سوخت شبيه سازي شده به كمك كاتاليزگرهاي زئوليتي استفاده شد. ابتدا، كاتاليزگرها و جاذب هاي زئوليتي مزومتخلخل موردنيت، NaP، فوجاسيت و LTA (با اندازه حفرات 2-5 نانومتر) به روش هيدروترمال و در شرايط سنتزي مختلف تهيه و مشخصه يابي شدند. به علاوه، محصولات نهايي از طريق تلقيح و تبادل يون، با اجزاء فعال موليبدن، سريم و نيكل اصلاح شدند (Mo-MOR، Ce-Ni/MOR، Ce-Ni/P، Mo-FAUو Ce/LTA). سپس، سامانه هاي گوگردزدايي مختلف طراحي و اثر عوامل گوناگون بر بازده فرآيند مانند زمان واكنش، مقدار و نوع اكسنده (هيدروژن پراكسيد (H2O2) و ترشيوبوتيل هيدروپراكسيد (TBHP))، مقدار كاتاليزگر، غلظت اوليه تركيب گوگردي، تركيب رقيب نيتروژني (ايندول) و گوگردي (بنزوتيوفن) و مقدار بارگذاري جزء فعال بررسي گرديد. همچنين، مقايسه عملكرد كاتاليزي زئوليت هاي مزومتخلخل اصلاح شده با نمونه هاي اصلاح نشده و ساختارهاي ميكرومتخلخل اصلاح شده صورت گرفت. سرعت گوگردزدايي از سوخت با محتواي گوگرد ppm 50، براي كاتاليزگر Mo-MOR و در حضورTBHP 88ر71 درصد بدست آمد. با افزايش غلظت اوليه گوگرد (ppm 300) و در حضور H2O2 بازده 33ر91 درصدي حاصل شد. در سامانه گوگردزدايي TBHP/Ce-Ni/P، بازده 86ر67 درصد بدست آمد و هنگام جاي گزيني TBHP با H2O2، بازده فرآيند با 72ر10 درصد افزايش، به 58ر78 درصد رسيد. در سامانه ديگر (Mo-FAU/H2O2)، نتيجه براي 03ر19 درصد وزني بارگذاري موليبدن به عنوان مقدار بهينه جزء فعال، به صورت 00ر100 و 83ر89 درصد حذف DBT از سوخت هايي با محتواي گوگرد به ترتيب، 50 و ppm 300 حاصل شد. بازده فرآيند ODS در سامانه Ce/LTA/H2O2، 04ر64 درصد بدست آمد. به علاوه، كاتاليزگر Ce/LTA سنتز شده در مقايسه با زئوليت تجاري ميكرومتخلخل اصلاح شده با سريم، 46ر50 درصد افزايش كارايي نشان داد. به طور كلي، بازده حذف DBT در حضور ايندول، بسته به سامانه گوگردزدايي مورد بررسي، كاهش و يا افزايش نشان داد. در سامانه هاي گوگردزدايي Mo-MOR/H2O2 و Mo-FAU/H2O2، با آناليز عنصري كاتاليزگر جدا شده از فاز نفتي داغ و مشاهده كاهش بسيار ناچيز در مقدار جزء فعال (به ترتيب 11ر0 و 00ر0 درصد)، پايداري ساختاري مناسب و ناهمگن بودن كاتاليزگرهاي تهيه شده به روش تلقيح تاييد گرديد. احيا و استفاده مجدد از كاتاليزگرهاي سنتز شده در 5 تا 6 چرخه متوالي گوگردزدايي نيز مورد بررسي قرار گرفت. روش هاي خشك كردن، شستشو با حلال و تكليس جهت فعال سازي كاتاليزگرهاي مستعمل استفاده شد. اعمال روش هاي مختلف احيا، هر دو اثر مثبت و منفي را بر عملكرد كاتاليزگرها در سامانه هاي مختلف نشان داد. سينتيك شبه مرتبه اول نيز براي فرآيندهاي ODS بررسي گرديد. ارزيابي سامانه هاي گوگردزدايي جذبي با استفاده از ساختارهاي زئوليتي Ce-Ni/MOR، Ce/LTA و Ce-Ni/P، هيچ گونه كارايي در حذف DBT از سوخت هاي شبيه سازي شده نشان نداد. در مقابل، زئوليت هاي Mo-MOR و Mo-FAU علاوه بر عملكرد كاتاليزي مناسب خود، نقش موثري در جذب سولفون ها (محصولات گوگردي واكنش) ايفا نمودند.

194577

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر كورش تبارحيدر

شيمي تجزيه

دكتر منصور انبياء