غربالگری عامل ها برای بازیافت مولیبدن از کاتالیست‌‌ مستعمل نانوذره‌های MoS2 در فرایند ارتقاء نفت سنگین

محورهای موضوعی : شیمی کاربردی

مریم صفائی ¹ , سید کمال مسعودیان طرقی ² , زهرا خدادادی ³

1 - استادیار مهندسی مواد، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران
2 - پژوهشگر مهندسی شیمی، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران
3 - استادیار شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران، ایران

تاریخ دریافت : 1400/09/14 تاریخ پذیرش : 1401/02/04 تاریخ انتشار : 1401/06/01

کلید واژه: بازیابی, طراحی آزمایش, کاتالیست همگن, نانومولیبدن سولفید, نیم‌بهنجار,

چکیده مقاله :

ضرورت مستمر در بهره‌وری پالایش نفت به دلیل محدودیت‌های زیست محیطی افزایش یافته است. مولیبدن سولفید به عنوان کاتالیست اصلی در فرایند ارتقاء نفت سنگین، نقش کلیدی را ایفا می‌کند. بنابراین، بازیافت این فلز به دلیل کاهش منابع سنگ معدن مولیبدن و نیز مصرف بالای این نوع کاتالیست‌ها اهمیت بسزایی دارد. در این پژوهش، بازیافت مولیبدن از نانوکاتالیست‌ همگن مستعمل در فرایند هیدروکانورژن از خوراک سنگین هیدروکربنی است. برای تعیین عامل های موثر در بازیابی مولیبدن از روش طراحی آزمایش پلاکت-برمن استفاده شد. هفت عامل کمی و کیفی شامل دماهای اسیدشویی و اکسایش، زمان‌های اسیدشویی و اکسایش، نوع ماده اسیدشویی، غلظت‌های سدیم کربنات و آمونیم کربنات انتخاب شدند. برای تخمین درصد اهمیت نسبی هر عامل از دو روش نمودار پاراتو و نیم بهنجار استفاده شد. نمودار پاراتو نشان داد به ترتیب عامل های نوع ماده اسیدشویی، غلظت سدیم کربنات و دمای اکسایش بر بازده اثر می‌گذارند. انحراف های مشاهده شده در نمودار نیم بهنجار نیز تاییدکننده نتیجه ها در نمودار پاراتوست. براین پایه، در مرحله اکسایش با هیدروژن پراکسید، دمایºC 25 و مدت 60 دقیقه و در مرحله اسیدشویی، سدیم کربنات به‌عنوان ماده اسیدشویی با غلظتwt.% 90، دمای ºC 25 و مدت 60 دقیقه، می‌توانند برای شرایط بهینه انتخاب شوند.

چکیده انگلیسی:

The necessiting for oil refining productivity has increased due to environmental constraints. Molybdenum sulfide as main catalyst plays a key role in the process of upgrading heavy oil. Therefore, recovery of this metal is very important due to the reduction of molybdenum ore resources and also the high consumption of these types of catalysts. In this study, molybdenum is recovered from a spent homogeneous nanocatalyst in the hydrocarbon process from heavy hydrocarbon feed. Platelet-Borman design method was used to determine the effective parameters in molybdenum recovery. Seven quantitative and qualitative parameters including leaching and oxidation temperatures, leaching and oxidation times, type of leaching material, sodium carbonate, and ammonium carbonate concentrations were selected. To estimate the relative importance of each parameter, two methods of Pareto charts and half-normal plots were used. Pareto charts showed that the type of leaching material, sodium carbonate concentration, and oxidation temperature affect the efficiency. The deviations in the half-normal chart also confirm the results in the Pareto chart. Accordingly, in the oxidation step with hydrogen peroxide, 25 °C and time of 60 min and in the leaching step, sodium carbonate as a leaching material with a concentration of 90 wt.%, 25 ºC, and time of 60 min can be selected for optimal conditions.

منابع و مأخذ:

[1] Yi, M.; Zhang C.; RSC Adv. 8, 9564-9573, 2018.
[2] Jin, H.; Guo, C.; Liu, X.; Liu, J.; Vasileff, A.; Jiao, Y.; Zheng, Y.; Qiao, S.-Z.; Chem. Rev. 118, 6337-6408, 2018.

[3] Paolella, A.; Laul, D.; Timoshevskii, V.; Zen, W.; Marras, S.; Bertoni, G.; Wahba, A.S.; Girard, G.; Gagnon, C.; Rodrigue, L.; Commarieu, B.; Guerfi, A.; Gauvin, R.; Trudeau, M.L.; Vijh, A.; Armand, M.; Zaghib, K.; J. Phys. Chem. C. 122, 1014-1023, 2018.

[4] Ganatra, R.; Zhang, Q.; ACS Nano 8, 4961-4967, 2014.

[5] Afanasiev, P.; C.R. Chimie 11, 159-182, 2008.

[6] Dubois, M.R.; Chem. Rev. 89, 1-9, 1989.

[7] Zhou, W.; Zhou, X.; Najmaei, S.; Liu, Z.; Shi, Y.; Kong, J.; Lou, J.; Ajayan, P.M.; Yakobson, B.I.; Idrobo, J.-C.; Nano Lett. 13, 2615-2622, 2013.

[8] Chianelli, R.R.; Berhault, G.; Torres, B.; Catal. Today 147, 275-286, 2009.

[9] Angeles, M.J.; Leyva, C.; Ancheyta, J.; Ramirez, S.; Catal. Today 220-222, 274-294, 2014.
[10] Sahu, R.; Song, B.J.; Im, J.S.; Jeon, Y.P.; Lee, C.W.; J. Ind. Eng. Chem. 27, 12-24, 2015.

[11] Stormont, D.H.; Oil Gas J. 66, 104-109, 1968.

[12] Bellussi, G.; Rispoli, G.; Landoni, A.; Millini, R.; Molinari, D.; Montnanri, E.; Moscotti, D.; Pollesel, P.; Catal. J. 308, 189-200, 2013.

[13] Liu, Y.; Gao, L.; Wen, L.; Zong, B.; Recent Patents Chem. Eng. 2, 22-36, 2009.

[14] Ramirez-Corredores, M.M.; “The Science and Technology of Unconventional Oils: Finding Refining Opportunities”, 1st Edition, Academic Press, Massachusetts, 2017.

[15] Prajapati, R.; Kohli, K.; Maity, S.K.; Energy Fuels 31, 3905-3912, 2017.

[16] Khadzhiev, S.N.; Kadiev, K.M.; Mezhidov, V.K.; Zarkesh, J.; Hashemi, R.; Masoudian Targhi, S.K.; US Patent 7585406 B2, 2009.

[17] Kim, B.S.; Jha, M.K.; Jeong, J.; Lee, J.C.; Int. J. Miner. Process 88, 7–12, 2008.

[18] Aydin, I.; Aydin, F.; Hamamci, C.; Fuel 95, 481–485, 2012.

[19] Rezki1, A.S., Sumardi, S., Astuti, W.; Bendiyasa, I.M.; Petrus, H.T.B.M.; International Conference on Science, Infrastructure Technology and Regional Development 23-25 October, South Lampung, Indonesia, 2020 in: IOP Conf. Series: Earth Environ. Sci. 830, 1-10, 2021.

[20] Asghari, I.; Mousavi, S.M.; Amiri, F.; Tavassoli, S.; J. Ind. Eng. Chem. 19, 1069–1081, 2013.

[21] Sosnin, G.A.; Yazykov, N.A.; Yeletsky, P.M.; Zaikina, O.O.; Yakovlev, V.A.; Fuel Process. Technol. 208, 106520-9, 2020.

[22] Sutama, D.K.; Prasetya, A.; Petrus, H.T.B.M.; International Conference on Science, Infrastructure Technology and Regional Development 23-25 October, South Lampung, Indonesia, 2020 in: IOP Conf. Series: Earth Environ. Sci. 882, 1-6, 2021.

[23] Barik, S.P.; Park, K.H.; Parhi, P.K.; Kim, D.J.; Nam, C.W.; Separ. Sci. Technol. 49, 647-655, 2014.

[24] Bharadwaj, A.; Ting, Y.P.; Bioresour. Technol. 130, 673–680, 2013.

[25] Habashi, F.; “Handbook of extractive metallurgy”, Wiley VCH Company, USA, 1997.

[26] Montgomery, D.C.; “Design and Analysis of Experiments”, John Wiley and Sons, New York, 1991.

[27] Barrentine, L.B.; “An Introduction to Design of Experiments: A Simplified Approach”, ASQ Quality Press, USA, 367-376, 1999.

[28] Marafi, M.; Stanislaus A., Resour. Conserv. Recy. 53, 1-26, 2008.

[29] Akcil, A.; Veglio, F.; Ferella, F.; Okudan, M.D.; Tuncuk, A.; Waste Mmanage. 45, 420-433, 2015.

[30] Rene, E.R.; Sahinkaya, E.; Lewis A.; Lens, P.N.L.; “Sustainable Heavy Metal Remediation”, 1st Edition, Springer, Switzerland, 2017.

[31] Daniel, C.; Technometrics 1, 311-341, 1959.

[32] Mee, R.J.; Quat. Technol., 47, 107-109, 2015.

[33] Park, K.H. Mohapatra, D.; Reddy, B.R.; Nam, C.W.; Int. J. Miner. Process 80, 261–5, 2006.

[34] Park, K.H.; Mohapatra, D.; Reddy, B.R.; J. Hazard. Mater. B 138, 311–6, 2006.