حذف ترکیبات گوگردی از مایعات هیدروکربوری به کمک مایعات یونی
محقق دانشگاه علم وصنعت با استفاده از مایعات یونی به جای حلال معمولی و با نسبت بهینه 1:1 سوخت به مایع یونی تا 90 درصد از سخت ترین ترکیبات سولفوری و گوگردی را جدا نماید.
به گزارش خبرنگار دانش و فناوری `انرژی امروز`، عمده مشکل در فرایندهای گوگردزدایی عمیق، وجود ترکیبات حلقوی تیوفنی در سوخت است. ترکیبات تیوفنی غالباً در فرایند سولفورزدایی هیدروژنی شرکت نمی نمایند و یا در شرایط عملیاتی بسیار سخت حذف می شوند. روش های مختلفی برای استخراج و حذف آنها توسعه یافته اند. یکی از این روشها، استفاده از مایعات یونی است. خواص منحصر بفرد مایعات یونی در مقایسه با سایر حلالها به سبب ترکیب آنیون ها و کاتیون های خاص ایجاد می شود و امکان استفاده از آن ها بجای حلال های معمول را فراهم می کند.
محقق دانشگاه علم و صعت با بکارگیری طرحی جامع و انتخاب مناسب اجزای فرایند، جداسازی مشتقات تیوفنی (تیوفن، بنزوتیوفن و دی بنزوتیوفن) از مدل سوختی مانند نرمال هگزان، نرمال اکتان،نرمال دکان، مدل سوختی نفتا و سوخت نفت سفید با استفاده از مایعات یونی بر پایه ایمیدازولیوم و پیریدینیوم و آنیون های سازگار با محیط زیست بمانند نیترات[NO3] و تیوسیانات[SCN] را مورد مطالعه قرارداد. مهندس مرتضی مافی، دانشجوی دوره دکتری مهندسی شیمی دانشگاه علم و صنعت درباره اجزای پژوهش خود می نویسد:` به عنوان اولین گام، داده های تعادلی مایع- مایع برای سیستم های سه جزئی (عامل گوگردی + مدل سوختی + مایع یونی) بصورت آزمایشگاهی بدست آمد. فاکتورهای انتخاب پذیری و ضریب توزیع پذیری با استفاده از نتایج آزمایشگاهی محاسبه شده و نتایج بدست آمده با نتایج سایر مایعات یونی مقایسه شدند.`
تحقیقات وی نشان می دهد صرف نظر از نوع کاتیون و آنیون، با کوچک شدن جرم مولکولی کاتیون مایعات یونی، انتخاب پذیری افزایش و ضریب توزیع پذیری کاهش پیدا می کند. از آنجایی که مایعات یونی از قابلیت بازیافت متعدد برخوردار هستند لذا از منظر کاربردی، پارامتر انتخاب پذیری از درجه اهمیت بیشتری برخوردار است و مایعات یونی با کاتیون هایی با طول زنجیر آلکیلی کوتاه تر، ارجحتر هستند. علاوه بر این هرچه طول زنجیر الکیلی مدل سوختی بیشتر باشد، انتخاب پذیری افزونتر و میزان حلالیت مدل سوختی در مایعات یونی کمتر می گردد و شرایط برای یک فرایند اقتصادی بیشتر فراهم می شود.
در ادامه نتایج رساله مهندس مافی نشان می دهد که دما تاثیر چندانی برروی فرایند سولفورزدایی نداشته و دمای بهینه برای انجام فرایند سولفورزدایی دمای محیط می باشد که از نظر صرفه جویی در مصرف انرژی نیز مناسب است. تمامی داده های تعادلی بدست آمده با مدل ترمودینامیکی NRTL مورد برازش قرار گرفته اند.
او درباره نتایج پژوهش خود می نوسید:`بهترین نتیجه برای مایع یونی [BMIM][SCM] و مدل سوختی نرمال دکان بدست آمد. با تعیین مایع یونی برتر و مدل سوختی مناسب، با روش کاملاً مجزا و با آزمایشات جامع فرایندی، ترتیب قدرت حذف ترکیبات تیوفنی در مدل سوختی و سوخت واقعی بصورت، تیوفن<.بنزوتیوفن<. دی بنزوتیوفن بدست آمد. در سولفورزدایی استخراجی با مایع یونی برتر، تغییر ترکیب درصد اجزای غیرگوگردی در مدل سوختی نفتا بسیار ناچیز بود و از انتخاب پذیری مطلوب این مایع یونی حکایت دارد.`
آزمایشات برای سوخت واقعی نفت سفید نیز تکرار شده و نتایج مشابه از لحاظ ترتیب جدایش ترکیبات گوگردی و انتخاب پذیری بالای مایع یونی در عدم حلالیت ترکیبات غیر گوگردی در فاز غنی از مایع یونی، بدست آمد. در انتها ترکیب با نسبت وزنی بهینه سوخت به مایع یونی 1:1 و با سه مرحله جداسازی، حذف 90% از سخت ترین ترکیب سولفوری تیوفنی را نتیجه می دهد.
مهندس مافی با راهنمایی دکتر محمدرضا دهقانی در خرداد ماه 1396از رساله دکترای خود با عنوان `حذف ترکیبات گوگردی از مایعات هیدروکربوری به کمک مایعات یونی` در دانشگاه علم و صنعت دفاع نمود.
