سنتز و مشخصه يابي كك سوزني با استفاده از قير ها و روغن هاي نفتي توليد شده در پالايشگاه هاي داخل كشور

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

جنس الكترود هاي گرافيتي مورد استفاده در كوره قوس الكتريكي، كك سوزني است. با وجود تحقيقات زيادي كه در زمينه سنتز مزوفاز و كك سوزني انجام شده است، اما هنوز ابهامات زيادي در اين زمينه وجود دارد. هدف از اين تحقيق بررسي قيرهاي نفتي توليدي ايران و روغن حاصل از فرايند شكست كاتاليستي از لحاظ تركيب و ساختار، قابليت و امكان سنجي سنتز مزوفاز و كك سوزني از آن ها و روش مناسب سنتز است. لذا در اين پژوهش دو نمونه قير نفتي و روغن پسماند حاصل از فرايند شكست كاتاليستي از لحاظ تركيب، ساختار، ميزان تركيبات آروماتيك و قابليت سنتز مزوفاز و كك سوزني مورد بررسي قرار گرفت. به منظور سنتز قير مزوفاز از مواد اوليه، راكتور تحت فشار از جنس فولاد ضد زنگ L303 با قابليت كار در دامنه دمايي600 درجه سانتي گراد و فشار 10 اتمسفر طراحي و ساخته شد. تجزيه حرارتي قير هاي نفتي و روغن فرايند شكست كاتاليستي تحت دما و فشار بالا در راكتور مذكور انجام شد و تاثير پارامترهاي دما، فشار و افزودن روغن آروماتيسيته بالا مورد بررسي قرار گرفت. به منظور بررسي ميزان گوگرد و كربن نمونه هاي قير و روغن فرايند شكست كاتاليستي از آناليز عنصري لكو استفاده شد كه يك آناليز عنصري براي تعيين دقيق غلظت عناصر كربن، گوگرد، هيدروژن و نيتروژن در نمونه هاي جامد آلي و معدني است. طبق نتايج حاصل از اين آناليز، روغن حاصل از فرايند شكست كاتاليستي داراي بيشترين ميزان كربن و كمترين ميزان گوگرد نسبت به قير هاي نفتي است كه از جمله ويژگي هاي مطلوب براي سنتز مزوفاز و كك سوزني است. آناليز طيف سنجي مادون قرمز فوريه ((FTIR به منظور بررسي ميزان آروماتيسيته مواد اوليه انجام شد. مشخص شد كه روغن پسماند فرايند شكست كاتاليستي داراي آروماتيسيته بيشتري نسبت به نمونه هاي ديگر است. به منظور بررسي اثر دما، سنتز مزوفاز در دامنه دمايي 400 و 500 درجه سانتي گراد انجام شد. همچنين تاثير فشار با انجام فرايند سنتز مزوفاز در فشار هاي 2، 5 و 10 اتمسفر مورد بررسي قرار گرفت. مشخص شد دامنه دمايي 400 درجه سانتي گراد و فشار 10 اتمسفر به علت تشكيل مزوفاز و ساختار سوزني شكل بزرگ تر و بيشتر براي سنتز كك سوزني مناسب است. همچنين مطالعات ريز ساختاري بر روي نمونه هاي كك سنتز شده و نمونه كك هاي تكليس شده به كمك روش تفرق اشعه ايكس(XRD) نشان داد كه تكليس كك هاي سنتز شده منجر به افزايش كريستاليته و نظم ساختاري شده است. روغن پسماند فرايند شكست كاتاليستي داراي نظم ساختاري و كريستاليته بيشتري نسبت به نمونه هاي قير نفتي بود. همچنين افزودن روغن نفتي آروماتيسيته بالا به قير نفتي به منظور افزايش آروماتيسيته به صورت مصنوعي، تاثيري بر ساختار قير مزوفاز و كك سوزني سنتز شده نداشت. مورفولوژي و ساختار كك هاي سنتز شده با استفاده از ميكروسكوپ نوري پلاريزه مورد بررسي قرار گرفت كه تصديق كننده نتايج آزمون پراش اشعه ايكس بود. روغن پسماند فرايند شكست كاتاليستي گزينه مناسبي براي سنتز مزوفازو كك سوزني است. دماي 400 درجه سانتي گراد و فشار 10 اتمسفر براي سنتز قير مزوفاز است.

233526

استخراج فلزات

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان