پایان نامه

عنوان پایان نامه :

 ساخت و مشخصه‌یابی فوتوکاتالیست‌های پایه نانوتیتانیا برای گوگردزدایی ترکیب مقاوم گوگردی دی‌بنزوتیوفن

یک صفحه از متن پایان نامه فقط برای نمونه :

۱-۲۹٫ گوگرد در سوخت بنزین :

یکی از فرآورده‌های اصلی نفت خام بنزین می‌باشد. بنزین در واقع برشی از نفت است که بین ۷۰ تا ۱۷۵ درجه سانتیگراد تقطیر می‌شود و محتوی هیدروکربن‌های C5 تا C11 یا C12 می‌باشد. بنزین طبیعی که حدود ۱۵٪ از نفت خام را تشکیل می‌دهد در موتورهای احتراقی به کار می‌رود. از آنجاییکه بنزین از تقطیر نفت خام تولید می‌شود پس ترکیبات گوگردی موجود در نفت خام در این محصول هم وجود دارد. به علت مشکلاتی که ترکیبات گوگردی موجود در بنزین ایجاد می‌کنند، جداسازی این ترکیبات از آن ضروری می‌باشد. گوگرد در حین سوختن تبدیل به SO2 و SO3 شده که در صورت سرد شدن روی جداره موتور می‌نشیند و با تشکیل اسید سولفوریک باعث خوردگی می‌شود. از طرف دیگر گوگردی که به صورت SO2 همراه دود خارج می‌شود باعث آلودگی محیط می‌گردد. ترکیبات گوگرد به خاطر بوی نامطبوع آنها، مطلوب نیستند و به دی اکسید سولفور و سولفید هیدرژن که ترکیباتی خورنده هستند تبدیل می‌شوند. طبیعت خورنده‌ی آنها به طور قابل ملاحظه‌ایی بر عملیات پالایش و نگه‌داری نفت، تأثیر می‌گذارد.

 

۱-۳۰٫ اهمیت گوگردزدایی :

مسأله‌ای که امروزه صنایع پالایشی با آن مواجه هستند افزایش تقاضا برای سوخت‌های با گوگرد بسیار کم[۱] و کیفیت بهتر و کاهش تدریجی کیفیت نفت خام و سوخت‌های تولیدی مورد استفاده در صنعت حمل و نقل نظیر بنزین، دیزل و سوخت جت می‌باشد. به عنوان مثال میزان گوگرد متوسط موجود در نفت خامی که در پالایشگاه‌های ایالات متحده آمریکا مورد استفاده قرار گرفته از ۸۹/۰ درصد وزنی در سال ۱۹۸۱ به ۴۲/۱ درصد وزنی در سال ۲۰۰۱ افزایش و درجه API[2] آن نیز از ° ۷۴/۳۳ در سال ۱۹۸۱ به ° ۴۹/۳۰ در سال ۲۰۰۱ کاهش یافته است .در حقیقت نفت خام استخراجی به مرور زمان به نفتی سنگین‌تر با میزان گوگرد بیشتری تغییر کرده است ]۶۳و۶۹[. علت اصلی تولید سوخت با مقادیر گوگرد بسیار کم در پالایشگاه‌های نفت، مشکلات زیست محیطی نظیر آلودگی هوا و بارش باران‌های اسیدی و مضرات حاصل از آلایندگی‌های این سوخت‌ها برای سلامت انسان است. تحقیقات انجام شده بیانگر تأثیر مستقیم گوگرد بر تشکیل ترکیبات مضر نظیر ذرات معلق[۳] و اکسیدهای گوگرد(SOx)  و نیتروژن (NOx) و نیز مونوکسیدکربن می‌باشد. علاوه بر این، ترکیبات گوگردی باعث مسمومیت[۴] کاتالیست‌های اکسسیداسیون[۵] کنترل آلایندگی گازهای خروجی موتور در مبدل‌های کاتالیستی[۶] شده و فعالیت آنها را برای اکسیداسیون ترکیبات مضر مونوکسیدکربن و هیدروکربن‌ها کاهش
می‌دهد ]۶۹[. به همین منظور قوانین محیط زیستی جهانی میزان گوگرد موجود در سوخت‌های تولیدی مورد استفاده در صنعت حمل و نقل را به حدود ppmw 15-10 محدود کرده است ]۳۴و۴۸و۶۹و۸۱ [.

رایج‌ترین روش برای گوگردزدایی سوخت‌ها، گوگردزدایی با هیدروژن (HDS)[7] می‌باشد که در این روش خوراک در دمایی حدود C°۴۰۰-۳۰۰ و فشار هیدروژن بین atm 100-20 در مجاورت کاتالیست‌های سولفید شده کبالت(نیکل)-مولیبدن بر پایه گاما-آلومینا قرار گرفته ]۶۳و۷۴[ و هیدروکربنهای آلیفاتیکی و گاز H2S در نتیجه گوگردزدایی تولید می‌شوند ]۴۳[. بطوریکه در این روش سولفیدها[۸]، دی سولفیدها[۹]، مرکاپتان‌ها (تیول ها)[۱۰] و تیوفن‌ها[۱۱] به راحتی گوگردزدایی می‌شوند، در حالیکه ترکیبات بنزوتیوفنی[۱۲] و دی بنزوتیوفنی[۱۳] و نیز مشتقات آلکیل‌دار آنها در راکتورها و شرایط عملیاتی فعلی به راحتی گوگردزدایی نمی‌شوند ]۳۰[. این ترکیبات گوگردی باقیمانده که در حدود ppmw 500 گوگرد هستند، از جمله ترکیبات مقاوم[۱۴]در فرآیند هیدروتریتینگ[۱۵]محسوب می‌شوند ]۴۳[. واکنش‌پذیری ناچیز این ترکیبات در شرایط عملیاتی معمول HDS، به علت ساختار مولکولی خاص این ترکیبات می‌باشد که با ممانعت فضایی[۱۶] اعمال شده از طرف اتم‌های کربنی که اطراف اتم گوگرد قرار دارند، از برهمکنش اتم گوگرد با سایت‌های فعال کاتالیستی جلوگیری می‌نماید ]۲۹و۶۴و۷۹[. تشدید شرایط عملیاتی نظیر افزایش دمای واکنش و فشار هیدروژن، میزان گوگردزدایی سوخت‌ها را افزایش داده و ضمن افزایش شدید هزینه‌های عملیاتی، کیفیت محصول تولیدی نیز دستخوش تغییر می‌شود، به طوریکه در مورد بنزین، هیدروژناسیون اولفین‌های موجود در نفتا و کاهش عدد اکتان بنزین ]۷۹[ و در مورد دیزل نیز کاهش خاصیت روان‌کنندگی[۱۷]و پایداری نوری[۱۸] آن مشاهده شده است ]۸۴[. نکته قابل توجه اینکه در مورد دیزل با تشدید شرایط عملیاتی نیز نمی‌توان به مقادیر بسیار کم گوگرد و استانداردهای جدید دست یافت ]۷۹[. مطالعات سینتیکی به افزایش حداقل سه برابری فعالیت کاتالیستی یا حجم راکتور با استفاده از تکنولوژی هیدروتریتینگ فعلی برای کاهش میزان گوگرد سوخت دیزل  ازppmw  ۵۰۰ به کمتر ازppmw  ۱۵ اشاره دارد و این در حالیست که افزایش حجم راکتور در این دما و فشار بالا از نظر هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه و عملیاتی بسیار پرهزینه بوده و مقرون بصرفه نمی‌باشد ]۴۳و۷۲[. در نتیجه استفاده از کاتالیست‌های جدید با فعالیت بالاتر و یا فرآیندهای نوین برای کاهش گوگرد تا مقادیر بسیار کم مطابق با استانداردهای جهانی در صنایع پالایشی مورد نیاز است ]۴۳[. طی دو دهه گذشته مطالعات بسیاری روی فرآیند هیدروتریتینگ و اصلاح کاتالیست‌های هیدروتریتینگ و نیز یافتن فرآیندهای جایگزین یا تکمیلی برای گوگردزدایی ترکیبات مقاوم با واکنش‌پذیری کم که از لحاظ اقتصادی نیز مقرون بصرفه باشند، نظیر گوگردزدایی اکسیداسیونی[۱۹]، بیوگوگردزدایی[۲۰]، گوگردزدایی استخراجی[۲۱] و نیز گوگردزدایی جذبی[۲۲]  انجام شده است. گوگردزدایی جذبی به عنوان یک فرآیند اقتصادی جایگزین یا تکمیلی برای HDS با اقبال بسیاری مواجه شده است. این فرآیند به دلیل ظرفیت نسبتاً کم واحدهای جذب و بازیابی کاتالیست، معمولاً به عنوان یک فرآیند تکمیلی برای HDS محسوب شده و برای گوگردزدایی خوراک‌هایی که یک مرحله HDS را پشت سر گذاشته باشند و حاوی ترکیبات مقاوم گوگردی در حدود ppmw500 گوگرد باشند، مناسب به نظر می‌رسد ]۶۴[. این فرآیند قابلیت گوگردزدایی ترکیبات گوگردی در شرایط ملایم عملیاتی نسبت به HDS در حضور و یا عدم حضور هیدروژن، با استفاده از فلزات واسطه نظیر نیکل، مس و روی را دارد ]۳۶[. نیکل در حالت فلزی به دلیل ظرفیت جذب[۲۳] و گزینش‌پذیری[۲۴] بالای آن به گوگرد به طور گسترده‌ای در گوگردزدایی جذبی مورد استفاده قرار می‌گیرد ]۳۴و۴۲و۸۴ [.

[۱] Ultra Low Sulfur (ULS)

[۴] Poisoning

دانلود  رایگان فایل دموی این پایان نامه(فقط حاوی ده صفحه از صفحات پایان نامه با فرمت ورد):

ساخت و مشخصه‌یابی فوتوکاتالیست‌های پایه نانوتیتانیا برای گوگردزدایی ترکیب مقاوم گوگردی دی‌بنزوتیوفن

 

برای دیدن جزئیات بیشتر ، خرید و دانلود آنی فایل متن کامل با فرمت ورد می توانید به لینک زیر مراجعه نمایید:

 دانلود از لینک زیر

 ساخت و مشخصه‌یابی فوتوکاتالیست‌های پایه نانوتیتانیا برای گوگردزدایی ترکیب مقاوم گوگردی دی‌بنزوتیوفن