دفاعیه دکترا در دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز

مهندس مسعود کرم زاده دانشجوی دوره دکتری مهندسی شیمی، به صورت حضوری در ساعت ۷:۳۰ صبح روز چهارشنبه ۵ مهر ماه ۱۴۰۲، کلاس ۱۳۰ در دانشکده مهندسی شیمی، از رساله خود با عنوان " مطالعه تجربی تشدید فرآیند گوگردزدایی اکسیداسیونی- استخراجی در سامانه ریزسیالش تحت امواج فراصوت " با راهنمایی آقای دکتر سلمان موحدی راد دفاع خواهد نمود.

 
چکیده

در این پژوهش، به بررسی تجربی فرآیند گوگردزدایی اکسیداسیونی-استخراجی از سوخت دیزل با میزان گوگرد کل ppm ۱۶۹۰ در سامانه‌های ریزسیالش تحت امواج فراصوت، پرداخته شده است. مطالعات به دو بخش اصلی تقسیم شده که در بخش اول تأثیر پارامترهای فرآیندی بر گوگردزدایی استخراجی در سامانه ریزسیالش در حضور و عدم حضور امواج فراصوت بررسی شده است. در بخش دوم، به مطالعه فرآیند گوگردزدایی اکسیداسیونی-استخراجی در سامانه ریزسیالش پرداخته و فرآیند از منظر پارامترهای هندسی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش‌ها با بررسی تأثیر زمان ماند و نسبت حلال به سوخت در سامانه ناپیوسته بر بازده فرآیند گوگردزدایی استخراجی آغاز گردید. نتایج نشان داده است که حداکثر بازده گوگردزدایی استخراجی در سامانه ناپیوسته، ۴۱ درصد بوده که در زمان ماند ۱۰۰ دقیقه و نسبت حلال به سوخت ۱:۱ حاصل شده است. در ادامه، بعد از انتخاب نسبت حلال به سوخت بهینه، به بررسی تأثیر نوع حلال از میان حلال‌های استونیتریل، متانول و دی‌متیل‌فرم‌آمید پرداخته شده که نتایج نشان می‌دهد حلال دی‌متیل‌فرم‌آمید حداکثر بازده گوگردزدایی استخراجی را داشته است. علاوه بر این،نتایج نشان داده است که افزایش دبی حجمی جریان از mL/min ۵/۱۰ -۸۶/۲ منجر به افزایش ۱۸-۵ درصدی بازده گوگردزدایی استخراجی در حضورامواج فراصوت نسبت به شرایط عدم حضور امواج فراصوت شده است. همچنین بررسی میزان مصرف انرژی در فرآیند گوگردزدایی استخراجی در سامانه ریزسیالش تحت امواج فراصوت نشان می‌دهد که اگرچه بازده گوگردزدایی استخراجی از ۵۹ درصد به ۳/۷۰ درصد افزایش یافته، میزان انرژی الکتریکی مصرف شده به ازای گوگرد حذف شده نیز از J/mg ۰۰۱/۰ به J/mg ۴۳۳ افزایش یافته است. بنابراین، ملاحظه می‌شود که اگرچه حضور امواج فراصوت منجر به افزایش بازده گوگردزدایی شده، ولی میزان مصرف انرژی الکتریکی جهت دست‌یابی به انرژی سوخت پاک به شدت افزایش یافته است. علاوه بر این، بررسی فرآیند گوگردزدایی اکسیداسیونی در نسبت‌های بهینه (nO/nS=۵) و (nA/nS=۳۸)، منجر به کاهش میزان گوگرد کل سوخت دیزل از ppm ۱۶۹۰ به ppm ۱۲۷۴ شده است؛ که میزان گوگرد کل این سوخت پس از یک مرحله استخراج در شرایط بهینه به ppm ۵۰۳ رسیده و پس از چهار مرحله استخراج به ppm ۳۱ رسیده است. همچنین نتایج نشان داده است که با کاهش قطر کانال از mm ۷۸/۱ تا mm ۷۹/۰، بازده گوگردزدایی از ۹۴/۴۲ درصد تا ۲۵/۷۰ درصد افزایش یافته است. در واقع، کاهش قطر کانال سبب کوچکتر شدن اندازه لخته‌ها، افزایش سطح تماس بین دو فاز و کوتاه‌تر شدن طول نفوذ می‌گردد که منجر به افزایش بازده گوگردزدایی شده است. با افزایش اندازه قطر کانال از mm ۷۹/۰  تا mm ۷۸/۱، نرخ بهبود در میکروکانال تحت امواج فراصوت از ۸۱/۵ درصد تا ۸۲/۱۶ درصد افزایش یافته است. نتایج نشان داده است که اگرچه کاهش قطر کانال منجر به افزایش بازده گوگردزدایی استخراجی شده است ولی این اثر در تشدید فرآیند گوگردزدایی با استفاده همزمان امواج فراصوت و سامانه ریزسیالش برعکس بوده و امواج فراصوت در سامانه ریزسیالش با قطر بزرگتر، تأثیر مطلوب‌تری بر بازده گوگردزدایی استخراجی داشته است.
واژه‌های کلیدی: سامانه‌های ریزسیالش، گوگردزدایی استخراجی، گوگردزدایی اکسیداسیونی، سوخت دیزل