بررسی تجربی حذف ترکیبات گوگردی از سیستم میعانات گازی گوگردی سنتزی چهارتایی با استفاده از روش گوگردزدایی اکسایشی درحضور امواج فراصوت

محورهای موضوعی : سایر

آمنه تقی زاده ¹ , مریم آسمانی ^{2 *} , فریدون اسماعیل زاده ³ , ابوالحسن عامری عامری ⁴

1 - گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی 2، دانشگاه آزاد شیراز واحد شیراز، شیراز، ایران
2 - گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی 2، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز، شیراز، ایران
3 - گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه شیراز، ایران
4 - گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی 2، دانشگاه آزاد شیراز واحد شیراز، شیراز، ایران

تاریخ دریافت : 1403/09/06 تاریخ پذیرش : 1403/10/21 تاریخ انتشار : 1403/11/01

کلید واژه: موج‌دهی فراصوت, میعانات گازی, طراحی آزمایش,

چکیده مقاله :

از مخازن گازی علاوه بر گاز طبیعی محصول نفتی دیگری به نام میعانات گازی تولید می‌شود. وجود هر یک از آلاینده‌ها مانند ترکیبات گوگردی موجود در آن باعث ایجاد مشکلاتی در صنایع پایین دستی و یا آسیب به محیط زیست می‌شود. در این پژوهش گوگردزدایی یک سیستم میعانات گازی چهارتایی سنتری شامل نرمال هپتان با ترکیبات مختلف گوگردی، ترت بوتیل مرکاپتان (آلیفاتیک از نوع تیول)، دی پروپیل سولفید (آلیفاتک از نوع سولفید( و بنزو تیوفن (آروماتیک از نوع تیوفن) در محدوده  ppm0-3000 با استفاده از فرآیند موج‌دهی فراصوت (UAOD) انجام شد. برای این منظور، متغیرهای عملیاتی مختلف از جمله هیدروژن پراکسید (v/v70%-10) به عنوان اکسید کننده، فرمیک اسید (v/v 70%-5) به عنوان بهبود دهنده، فسفوتنگستیک اسید (w/w 30%-1) به عنوان کاتالیزگر، ایزوبوتانول (v/v 30%-1) به عنوان انتقال دهنده فازی و موج‌دهی فراصوت (5-40 دقیقه) بر اساس بازده گوگردزدایی مورد بررسی قرار گرفت. طراحی آزمایشات با روش سطح پاسخ (RSM) مدل طرح مرکب مرکزی (CCD) طراحی شده است. استخراج ترکیبات گوگردی اکسید شد با حلال ان- ان دی متیل فرمامید انجام شد. سولفور باقی مانده با استاندارد ASTMD7039 آنالیز شد. بیشترین بازده حذف گوگرد در نقطه بهینه با مقادیر مرکاپتان (ppm 99/1105)، سولفید (ppm 50/2252)، تیوفن (ppm 48/2965)، هیدروژن پراکسید (%v/v 57/23)، فرمیک اسید (%v/v 27/49)، فسفوتنگستیک اسید (%w/w 15/21)، ایزوبوتانول ( %v/v 56/24) و زمان موج‌دهی فراصوت (min 17/21)، % 92/99 بدست آمد. علاوه بر این، یک مدل تجربی برای پیش‌بینی کارایی گوگردزدایی با خطای کمتر از 1/0 درصد پیشنهاد شد.

 

چکیده انگلیسی:

In addition to natural gas, gas condensates are also produced from gas reservoirs. The presence of any of the pollutants, such as sulfur compounds, can cause problems in downstream industries or damage the environment. In this research, the desulfurization of a synthetic quaternary gas-condensate system containing of normal heptane with different combinations of tert-butyl mercaptan (aliphatic thiol), dipropyl sulfide (aliphatic sulfide), and benzo thiophene (aromatic thiophene) in the range of 0-3000 ppm were treated using UAOD process. For this purpose, different operating variables including H₂O₂ (10- 70% v/v), CH₂O₂ (5- 70% v/v), H₃P(W₃O₁₀)₄ (1- 30% w/w), C₄H₁₀O (1- 30 % v/v) and sonication (5- 40 min) were examined upon the desulfurization efficiency. The design of the experiments was performed by the response surface method of the central composite design model. And then N, N-dimethylformamide solvent was used to extract oxidized sulfurous compounds from n-heptane. Residual sulfur was analyzed by ASTM D7039 standard method. Maximum desulfurization efficiency, 99.92%, for C₄H₁₀S= 1105.99 ppm, C₆H₁₄S= 2252.50 ppm, C₈H₆S= 2965.48 ppm in 20 mL n-heptane was obtained at H₂O₂= 23.57% v/v, CH₂O₂= 49.27% v/v, H₃P(W₃O₁₀)₄= 21.15% w/w, C₄H₁₀O= 24.56% v/v and sonication time= 21.17 min. Additionally, an empirical model was proposed to predict desulfurization efficiency with an error of less than 0.1%.

منابع و مأخذ:

H. Topsøe, B.S. Clausen, F.E. Massoth, (1996) https://doi.org/10.1007/978-3-642-61040-0
_1. 2. X . Ma, K. Sakanishi, I. Mochida, August 08, 1996, Volume 35, Issue 8Pages 2487-2816
3.
L. Vradman, M. Landau, M. Herskowitz, (1999). https://doi.org/10.1016/S0920-5861(98)00356-3 4.
S. Mehran, B. Amarjeet, M. Argyrios. (2007).https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2007.07.003. 5.
T. Chen, Y. Shen, W. Lee, C. Lin, M. Wan. (2013). Cleaner Production, Vol. 39, pp: 129-136. 6.
M.W. Wan, T.F. Yen. (2007). https://doi.org/10.1016/j.apcata.2006.12.08 7.
M.F. Ali, A. Al-Malki, B. El-Ali, G. Martinie, M.N. Siddiqui. Fuel, 2006, 85, (10-11), pp. 1354-1363 8.
H. Mei, B.W. Mei, T.F. Yen. (2003). https://doi.org/10.1016/S0016-2361(02)00318-6. 9.
T. C. Chen, Y. H. Shen, W. J. Lee, C.C. Lin, M. W. cleaner production, 2013, 39, pp. 129-136 10. S. Liu, Z. Liu, H. Zhu, Z. Wang, J. Guo, X. Zhang, H. Yu, X. Yue, P. Ning, B. Li. (2023). https://doi.org/10.1016/j.jece.2023.109770
11.
A. Taghizadeh, M. Asemani, F. Esmaeilzadeh, A. Ameri. (2023) https:// doi.org/10.1021/acsomega.3c05193