مطالعه آزمایشگاهی، مدلسازی و شبیه سازی حذف گوگرد از بنزین توسط قرص های زئولیت نانو حفره در یک راکتور بسته

در این تحقیق، جذب ترکیب گوگردی تیوفن، از بنزین مدل هیدروسولفورزدایی شده با استفاده از زئولیت های تعویض یون یافته یce-y و ni-y از نظر تئوری و آزمایشگاهی بررسی شده است. بدین منظور، ابتدا زئولیت na-y سنتز شده و نوع زئولیت و خلوص آن از طریق آنالیز xrd شناسایی شده است. آنالیز xrf به منظور تعیین نسبت (sio_2)/(?al?_2 o_3 ) انجام گرفته است. حجم حفره، سطح ویژه و تخلخل جاذب ها نیز توسط آنالیزهای مربوطه تعیین شده اند. زئولیت های ni-y و ce-y از طریق روش تعویض یون حالت جامد (ssie) جهت گوگردزدایی از بنزین مدل تهیه شده اند. به منظور طراحی فرآیند جذب در مقیاس صنعتی، جاذب های پودری تهیه شده با استفاده از چسباننده به شکل قرص های متخلخل تبدیل گردیده اند. سپس جذب انتخابی تیوفن از بنزین مدل با غلظت های اولیه ی ppmw 194، 116و 72 گوگرد، در یک سیستم ناپیوسته در دما و فشار محیط توسط زئولیت های تعویض یون یافته مورد بررسی قرار گرفته است. زمان تعادل جذب هر دو جاذب زئولیتی برای بنزین مدل با غلظت اولیه ppmw 194 و ppmw 116 گوگرد، 14 ساعت و برای بنزین مدل با غلظت اولیه ppmw 72 گوگرد، 6 ساعت بدست آمده است. به منظور ارزیابی عملکرد حذف تیوفن از سوخت مدل، جاذب های ce-y، ni-y و na-y مورد مقایسه قرار گرفته اند. مقدار درصد حذف گوگرد بدست آمده نشان می دهد که جاذب (7/81%)ce-y جهت گوگردزدایی از بنزین نسبت به جاذب های (2/75%)ni-y و (7/51%)na-y موثرتر است. از دیگر اهداف این تحقیق بررسی مشخصات جذب تیوفن بر روی زئولیت های تعویض یون یافته از نقطه نظر تعادل، سینتیک و مدل-سازی ریاضی فرآیند جذب می باشد. داده های تعادلی جذب تیوفن بر روی زئولیت های ce-y و ni-y با شش ایزوترم شناخته شده شامل ایزوترم های لانگمویر، فروندلیچ، سیپز، تات، تمکین و جووانویچ تطبیق داده شده و پارامترهای آن ها نیز تعیین شده اند. مدل های سینتیک درجه اول، درجه دوم، درجه n، درجه n اصلاح شده، مدل بر اساس نیرو محرکه خطی و مدل نفوذ درون ذره به منظور ارزیابی سینتیک جذب و تعیین مکانیزم جذب گوگرد بر روی زئولیت ce-y به شکل پودر و قرص مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای متناظر و ضریب همبستگی هر مدل نیز بدست آمده اند. ضرایب انتقال جرم برای زئولیت ce-y در هر دو حالت پودر و قرص توسط مدل بر اساس نیرو محرکه خطی به ترتیب k= 4×?10?^(-11) m/s و k=3.1×?10?^(-12) [exp?((-t)/?)+1/(t+?10?^(-4) )] تعیین گردیده است. همچنین، یک مدل ریاضی به منظور ارزیابی رفتار دینامیک جذب گوگرد بر روی قرص های جاذب در یک سیستم ناپیوسته ارائه گردیده است. معادلات مدل براساس قوانین بقا توسعه داده شده و به کمک روش عددی حل شده اند. مدل ریاضی، به خوبی رفتار و عملکرد سیستم مورد مطالعه را پیش بینی می نماید. با تطبیق نتایج مدل ریاضی توسعه داده شده با داده های آزمایشگاهی موجود پارامترهای مدل شامل ضریب انتقال جرم و ضریب نفوذ بدست آمده اند.