گوگردزدایی اکسایشی - جذبی سوخت مدل به‌وسیله کاتالیست شکل دهی شده وانادیم/زئولیت در راکتور پیوسته

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی و فناوری، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران

2 گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

هدف از این پژوهش‌، بررسی کارایی کاتالیست شکل ­دهی شده وانادیم بر پایه زئولیت Y در گوگرد زدایی تلفیقی اکسایشی-جذبی سوخت مدل دارای ppm 1000 از دی­ بنزوتیوفن (DBT) در یک فرایند پیوسته بستر ثابت است. فرایند شکل ­دهی با روش اکستروژن و به کمک 50 درصد وزنی پیوند دهنده بوهمیت صورت گرفت. وانادیم به دو صورت: پیش (کاتالیست VZB(50)) و پس از شکل ­دهی (کاتالیست V/ZB(50)) بر روی پایه تلقیح شد.کاتالیست‌های سنتز شده با استفاده از آنالیزهای گوناگون مورد ارزیابی قرار گرفت. نتیجه‌های به‌دست آمده نشان داد که سطح ویژه و حجم تخلخل­ های زئولیت پس از شکل­دهی کاهش یافت. ولی استفاده از بوهمیت به عنوان پیوند دهنده باعث افزایش چشم­گیر حجم تخلخل­ های مزو شد. فعالیت اولیه کاتالیست VZB(50) در حذف DBT از سوخت مدل به دلیل سطح ویژه، حجم مزوروزنه‌ و خاصیت اسیدی بالاتر، بیش‌تر از کاتالیست V/ZB(50) بود. اما به دلیل پراکندگی یکنواخت ­تر وانادیم در نمونهV/ZB(50)، فعالیت آن در طول 5 ساعت واکنش به تقریب پایدار بود. در حالی­ که فعالیت کاتالیست VZB(50) به دلیل لیچینگ فاز فعال وانادیم افت پیدا کرد. مقایسه کارایی کاتالیست‌ها با شکل­ های هندسی گوناگون نیز نشان داد که استفاده از اکسترودهایی با سطح مقطع غیردایره­ای به دلیل فراهم کردن سطح بیش‌تر در واحد حجم یکسان پیشنهاد مناسبی است. در آزمایش ­های صورت گرفته میزان حذف %82 از DBT در شرایط ملایم مورد استفاده در فرایند تلفیقی اکسایشی-جذبی به‌دست آمد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Ibrahim M.H., Hayyan M., Hashim M.A., Hayyan A., The Role of Ionic Liquids in Desulfurization of Fuels: A Review, Renew. Sust. Energ. Rev., 76: 1534-1549 (2017).
[2] رضوانی م.ع.، شاطریان م.، اقمشه م.، گوگردزدایی اکسایشی بنزین با استفاده از نانوکامپوزیت نوین TBA-FePOM@NiO به عنوان یک کاتالیست مؤثر و تکرارپذیر، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)37: 77 تا 88 (1397).
[3] Beshkoofeh S., Ghalami-Choobar B., Shahidian Z., Khosharay S., Preparation, Characterization, and Kinetics Model of MoCo/γ-Al2O3 Catalysts for Oxidative Desulfurization of Light Naphtha, Iran. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 40(6): 1777-1792 (2021).
[4] Sheibani S., Zare K., Mousavi-Safavi M., Investigation of Oxidative Desulfurization of Light Naphtha by NiMo/𝛾-Al2O3 Catalyst, Iran. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 40(2): 417-427 (2021).
[7] Dadashi M., Mazloom G., Akbari A., Banisharif F., The Performance of Micro-Meso-Pore HY Zeolite for Supporting Mo Toward Oxidation of Dibenzothiophene, Environ. Sci. Pollut. Res., 27: 30600-30614 (2020).
[9] Naghavi M., Mazloom G., Akbari A., Banisharif F., Deep Oxidative Desulfurization by Sulfated Alumina Catalyst using Ferrate (Fe (VI)) Oxidant Derived from Scrap Iron, Chem. Eng. Res. Des., 174: 454-462 (2021).
[10] Chica A., Corma A., Dómine M.E., Catalytic Oxidative Desulfurization (ODS) of Diesel Fuel on a Continuous Fixed-Bed Reactor, J. Catal., 242(2): 299-308 (2006).
[11] de Luna M.D., Futalan C.M., Dayrit R.A., Choi A.E., Wan M.W., Evaluation of Continuously Mixed Reactor Configurations in the Oxidative-Adsorptive Desulfurization of Diesel Fuel: Optimization and Parametric Studies, J. Clean. Prod., 203: 664-673 (2018)
[13] Khodaei B., Rahimi M., Sobati M.A., Shahhosseini S., Jalali M.R., Effect of Operating Pressure on the Performance of Ultrasound-Assisted Oxidative Desulfurization (UAOD) using a Horn Type Sonicator: Experimental Investigation and CFD Simulation, Chem. Eng. Process.: Process Intensif., 132: 75-88 (2018).
[14] Knözinger H., Kochloefl K., Heterogeneous Catalysis and Solid Catalysts, Ullmann's encycl. ind. chem., 1-117 (2000).
[15] Stiles A.B., Koch T.A., "Catalyst Manufacture" CRC Press, New York (2019).
[16] Bhutto A.W., Abro R., Gao S., Abbas T., Chen X., Yu G., Oxidative Desulfurization of Fuel Oils using Ionic Liquids: A Review, J. Taiwan Inst. Chem. Eng., 62: 84-97 (2016)
[17] Michels N.L., Mitchell S., Perez-Ramirez J., Effects of Binders on the Performance of Shaped Hierarchical MFI Zeolites in Methanol-to-Hydrocarbons. ACS Catal., 4(8): 2409-2417 (2014).
[19] De Bruijn A., Naka I., Sonnemans J.W., Effect of the Noncylindrical Shape of Extrudates on the Hydrodesulfurization of Oil Fractions, Ind. Eng. Chem. Process., 20(1): 40-45 (1981).
[21] Vajglová Z., Kumar N., Peurla M, Hupa L., Semikin K., Sladkovskiy D.A., Murzin D.Y., Effect of the Preparation of Pt-Modified Zeolite Beta-Bentonite Extrudates on their Catalytic Behavior in n-Hexane Hydroisomerization, Ind. Eng. Chem. Res., 58(25): 10875-10885 (2019).
[22] Samimi A., Zakeri M., Maleki B., Mohebbi-Kalhori D., Experimental and Statistical Assessments of the Mechanical Strength Reliability of Gamma Alumina Catalyst Supports, Particuology, 21: 74-81 (2015).
[23] Karmakar S., Greene H.L., Characterization of HY and Cr-Y Zeolite Catalysts during the Oxidative Destruction of CFC11 and CFC12, J. Catal., 148(2): 524-533 (1994).
[24] Cheng J., Zhang Z., Zhang X., Liu J., Zhou J., Cen K., Sulfonated Mesoporous Y Zeolite with Nickel to Catalyze Hydrocracking of Microalgae Biodiesel into Jet Fuel Range Hydrocarbons, Int. J. Hydrog. Energy, 44(3):1650-1658 (2019).
[25] Etim U.J., Bai P., Wang Y., Subhan F., Liu Y., Yan Z., Mechanistic Insights into Structural and Surface Variations in Y-Type Zeolites upon Interaction with Binders, Appl. Catal. A-Gen., 571: 137-149 (2019).
[26] Wang W., Gao X., Yang Q., Wang X., Song F., Zhang Q., Han Y., Tan Y., Vanadium Oxide Modified H-Beta Zeolite for the Synthesis of Polyoxymethylene Dimethyl ethers from Dimethyl ether Direct Oxidation, Fuel, 238: 289-297 (2019).
[27] Sriningsih W., Saerodji M.G., Trisunaryanti W., Armunanto R., Falah I.I., Fuel Production from LDPE Plastic Waste over Natural Zeolite Supported Ni, Ni-Mo, Co and Co-Mo Metals, Procedia Environ. Sci., 20: 215-24 (2014).
[28] Thommes M., Physical Adsorption Characterization of Nanoporous Materials, Chemie. Ing. Tech., 82(7): 1059-1073 (2010).
[29] Lowell S., Shields J.E., Thomas M.A., Thommes M., “Characterization of Porous Solids and Powders: Surface Area, Pore Size and Density”, Springer Science+Business Media LLC, NewYork (2004).
[31] Baran R., Millot Y., Onfroy T., Averseng F., Krafft J.M., Dzwigaj S., Influence of the Preparation Procedure on the Nature and Environment of Vanadium in VSiBEA zeolite: XRD, DR UV–vis, NMR, EPR and TPR Studies. Micropor. Mesopor. Mat., 161: 179-186 (2012).
[33] Teimouri A., Mahmoudsalehi M., Salavati H., Catalytic Oxidative Desulfurization of Dibenzothiophene Utilizing Molybdenum and Vanadium Oxides Supported on MCM-41, Int. J. Hydrog. Energy., 43(31): 14816-14833 (2018).
[34] Martin A., Berndt H., Lohse U., Wolf U., Effect of Si: Al Ratio and Type of Binder on the Catalytic Properties of HZSM-5 Catalysts, J. Chem. Soc. Faraday Trans., 89(8): 1277-1282 (1993).