مطالعه تجربی فرایند گوگردزدایی اکسایشی کاتالیستی از سوخت‌های واقعی به کمک طراحی آزمایش با روش تاگوچی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک - پلیمر، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه لرستان ، خرم آباد، ایران

2 گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

3 گروه شیمی، دانشکده شیمی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

چکیده

در این پژوهش گوگردزدایی از نمونه‌های بنزین و گازوئیل به روش اکسایش با استفاده از هیدروژن پراکسید به ‌عنوان اکسنده و کاتالیست‌های مولیبدن و تنگستن ‌از نوع پلی اکسومتال‌ مورد بررسی قرار گرفته است. تأثیر متغییرهای گوناگون عملیاتی ‌از جمله 4 نوع کاتالیست، 4 سطح نسبت مولی هیدروژن پراکسید به گوگرد،4 سطح دمای واکنش بر روی 4 سوخت حقیقی با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتیجه‌ها نشان داد که کاتالیست‌های تنگستن و مولیبدن از نوع پلی اکسومتال‌ بر روی پایه‌های مونت‌موریلونیت‌ ‌از جمله KSF و K10، عملکرد و پایداری مناسبی برای اکسایش سوخت‌های حقیقی دارد. پیش‌بینی حذف ترکیب‌های گوگردی در روش تاگوچی در شرایط بهینه (کاتالیست PW/K10، شرایط دمایی °C 75، نسبت مولی اکسنده به ترکیب گوگردی 14) برای مدل بنزین پس از فرایند HDS برابر با 04/69% است. در این شرایط بهینه آزمایش‌ها برای مدل بنزین 3 بار تکرار شد و مقدار میانگین حذف ترکیب‌های گوگردی برابر با 33/70% گزارش شد. نتیجه‌های تحلیل ANOVA، مقدار مجموع مربع‌های 2 Rبرای مدل برابر 987/0 تعیین شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Mjalli F.S., Ahmed O.U., Al-Wahaibi T., Al-Wahaibi Y., AlNashef I.M., Deep Oxidative Desulfurization of Liquid Fuels, Reviews in Chemical Engineering, 30(4): 337-378 (2014).
[2] Li J., Yang Z., Li S., Jin Q., Zhao J., Review on Oxidative Desulfurization of Fuel by Supported Heteropolyacid Catalysts, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 82: 1-16 (2020).
[3] Houda S., Lancelot C., Blanchard P., Poinel L., Lamonier C., Oxidative Desulfurization of Heavy Oils with High Sulfur Content: A Review, Catalysts, 8(9): 344 (2018).
[4] Ismagilov Z., Yashnik S., Kerzhentsev M., Parmon V., Bourane A., Al-Shahrani F., Hajji A., Koseoglu O., Oxidative Desulfurization of Hydrocarbon Fuels, Catalysis Reviews, 53: 199-255 (2011).
[5] Hossain M.N., Park H.C., Choi H.S., A Comprehensive Review on Catalytic Oxidative Desulfurization of Liquid Fuel Oil, Catalysts, 9: 229 (2019).
[6] Trakarnpruk W., Rujiraworawut K., Oxidative Desulfurization of Gas Oil by Polyoxometalates Catalysts, Fuel Processing Technology, 90(3): 411-414 (2009).
[7] Ghubayra R., Nuttall C., Hodgkiss S., Craven M., Kozhevnikova E.F., Kozhevnikov I.V., Oxidative Desulfurization of Model Diesel Fuel Catalyzed by Carbon-Supported Heteropoly Acids, Applied Catalysis B: Environmental, 253: 309-316 (2019).
[8] Khodadadi Dizaji A., Mortaheb H.R., Mokhtarani B., Complete Oxidative Desulfurization Using Graphene Oxide-Based Phosphomolybdic Acid Catalyst: Process Optimization by Two Phase Mass Balance Approach, Chemical Engineering Journal, 335: 362-372 (2018).
[9] Tian Y., Yao Y., Zhi Y., Yan L., Lu S., Combined Extraction–Oxidation System for Oxidative Desulfurization (ODS) of a Model Fuel, Energy & Fuels, 29(2): 618-625 (2015).
[10] Moradi G.R., Rafiee E., Sahraei S., Jabari A., Deep Oxidative Desulfurization of Thiophenic Model Oil/Natural Gas Condensate over Tungsten/Molybdenum Oxides Using H2O2 as Oxidant, Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, 642(7): 566-571 (2016).
[11] Zeelani G.G., Ashrafi A., Dhakad A., Gupta G., Pal S.L., Catalytic Oxidative Desulfurization of Liquid Fuels: A Review, Int. Res. J. Eng. Technol, 3: 331-336 (2016).
[12] Taghizadeh M., Mehrvarz E., Taghipour A., Polyoxometalate as an Effective Catalyst for the Oxidative Desulfurization of Liquid Fuels: A Critical Review, Reviews in Chemical Engineering, 36(7): 831-858 (2020).
[13] Rafiee E., Sahraei S., Moradi G.R., Extractive Oxidative Desulfurization of Model Oil/Crude Oil Using KSF Montmorillonite-Supported 12-Tungstophosphoric Acid, Petroleum Science, 13(4): 760-769 (2016).
[14] Molu Z.B., Yurdakoç K., Preparation and Characterization of Aluminum Pillared K10 and KSF for Adsorption of Trimethoprim, Microporous and Mesoporous Materials, 127(1): 50-60 (2010).
[15] Harun F.W., Almadani E.A., Radzi S.M., Metal Cation Exchanged Montmorillonite K10 (MMT K10): Surface Properties and Catalytic Activity, Journal of Scientific Research and Development, 3(3): 90-96 (2016).
[16] Husin N., Harun F., Jumal J., Othman S., Preparation and Physicochemical Properties of Metal Complexes Immobilized on Montmorillonite K10 (MMT K10), Journal of Industrial Engineering Research, 1(5): 8-13 (2015).
[17] Vilanculo C.B., de Andrade Leles L.C., da Silva M.J., H4SiW12O40-Catalyzed Levulinic Acid Esterification at Room Temperature for Production of Fuel Bioadditives, Waste and Biomass Valorization, 11(5): 1895-1904 (2020).
[18] García-Gutiérrez J.L., Fuentes G.A., Hernández-Terán M.E., Garcia P., Murrieta-Guevara F., Jiménez-Cruz F., Ultra-Deep Oxidative Desulfurization of Diesel Fuel by the Mo/Al2O3-H2O2 System: The Effect of System Parameters on Catalytic Activity, Applied Catalysis A: General, 334(1): 366-373 (2008).
[19] Banisharif F., Dehghani M., Capel-Sanchez M.d.C., Campos-Martin J.M., Highly Catalytic Oxidative Desulfurization and Denitrogenation of Diesel Using Anchored-Silica-Gel Vanadium-Substituted Dawson-Type Polyoxometalate, Catalysis Today, 333: 219-225 (2019).
[20] Kumar S., Srivastava V.C., Nanoti S.M., Extractive Desulfurization of Gas Oils: A Perspective Review for Use in Petroleum Refineries, Separation & Purification Reviews, 46(4): 319-347 (2017).
[21] Palomeque-Santiago J.F., López-Medina R., Oviedo-Roa R., Navarrete-Bolaños J., Mora-Vallejo R., Montoya-de la Fuente J.A., Martínez-Magadán J.M., Deep Oxidative Desulfurization with Simultaneous Oxidative Denitrogenation of Diesel Fuel and Straight Run Gas Oil, Applied Catalysis B: Environmental, 236: 326-337 (2018).
[22] Deng C., Wu P., Zhu L., He J., Tao D., Lu L., He M., Hua M., Li H., Zhu W., High-Entropy Oxide Stabilized Molybdenum Oxide Via High Temperature for Deep Oxidative Desulfurization, Applied Materials Today, 20: 100680 (2020).
[23] Muhammad Y., Shoukat A., Rahman A.U., Rashid H.U., Ahmad W., Oxidative Desulfurization of Dibenzothiophene over Fe Promoted Co–Mo/Al2O3 and Ni–Mo/Al2O3 Catalysts Using Hydrogen Peroxide and Formic Acid as Oxidants, Chinese Journal of Chemical Engineering, 26(3): 593-600 (2018).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار