روش جدیدی برای تولید سوخت پاک معرفی شد

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری آنا از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، هدی صفایی مجری طرح با بیان اینکه گازوئیل به طور طبیعی شامل یک سری ترکیبات گوگرددار از قبیل تیوفن‌هاست، گفت: این ترکیبات هنگام سوختن گازوئیل در موتور خودروها، اکسیدهای گوگرد تولید می‌کنند که این امر انتشار آلاینده‌هایی از قبیل اکسیدهای گوگرد در جو زمین را در پی دارد.

وی تشدید پدیده گلخانه‌ای و گرمایش زمین را از پیامدهای انتشار گازهای آلاینده در جو نام برد و یادآور شد: این گازهای همچنین علاوه بر آنکه در انسان مشکلات تنفسی ایجاد می‌کند و منجر به بارش باران‌های اسیدی خواهد شد که این امر منجر به نابودی جنگل‌ها و آلودگی آب‌ها خواهد شد.

صفایی اضافه کرد: به منظور حفظ محیط زیست و جلوگیری از انتشار آلاینده‌هایی مثل اکسید گوگرد در جو زمین، در سال‌های اخیر قوانین سخت‌گیرانه‌ای بر میزان مجاز گوگرد موجود در سوخت‌های فسیلی از قبیل گازوئیل وضع شده است و بر این اساس در ایران تلاش‌هایی در این زمینه صورت گرفته است.

مجری طرح عرضه سوخت با استاندارد یورو چهار (سوخت با محتوای گوگرد کمتر از ppm 50) به مصرف‌کنندگان را از جمله این اقدامات نام برد و اظهار کرد: این در حالی است که محتوای مجاز گوگرد در سوخت‌های فسیلی در اروپا و امریکا و سایر کشورهای توسعه یافته کمتر از 10 ppm در نظر گرفته شده است.

وی ادامه داد: با توجه به مشکلات آلودگی هوا از قبیل پدیده وارونگی در زمستان‌ها در تهران و یا آلودگی هوای کلان‌شهر اهواز، مطالعه و پژوهش در این باره و ارائه روش‌هایی که قابلیت تولید سوخت با محتوای گوگرد کمتر داشته باشد، بسیار ضروری است.

صفایی از اجرای طرح تحقیقاتی با عنوان به‌کارگیری رآکتور جریان برخوردی در اکسایش 4و6-دی‌متیل دی‌بنزوتیوفن خبر داد و گفت: روش اصلی گوگردزدایی در پالایشگاه‌های ایران و جهان هیدرو دی‌سولفوریزاسیون است. گرچه این روش بسیار خوبی است و از مدت‌ها قبل تجاری شده است، ولی تولید سوخت پاک که با استانداردهای جهانی مطابقت داشته باشد از این راه به‌سختی انجام می‌شود؛  زیرا یک سری ترکیبات تیوفنی در گازوئیل وجود دارند که نسبت به هیدرو دی‌سولفوریزاسیون بسیار مقاوم هستند و به سختی توسط این فرآیند حذف می‌شوند.

این محقق یکی از راه‌های بهبود حذف ترکیبات تیوفنی، اکسایش این ترکیبات ذکر کرد و ادامه داد: در فرآیند اکسایش ترکیبات تیوفنی، یک اکسیدکننده که در فاز آبی است با یک ترکیب تیوفنی که در فاز آلی است،‌ واکنش می‌دهد. از آنجایی که فاز آبی و آلی در کنار هم امولسیون تشکیل می‌دهند، انتقال جرم و انجام واکنش بین دو فاز به‌سختی انجام می‌شود و این فرآیند به طور معمول نیازمند همزدن‌های طولانی‌مدت است.

وی اضافه کرد: از این رو محققان در سراسر دنیا بسیار تلاش کردند تا از طریق بهبود خواص کاتالیست، به‌کارگیری اکسیدکننده فعال یا به‌کارگیری مواد فعال سطحی بر این اشکال فرآیندی غلبه کنند و زمان انجام واکنش را کاهش دهند، ولی تاکنون توجه کمتری به به‌کارگیری یک تجهیز فرآیندی که قابلیت غلبه بر محدودیت‌های انتقال جرم و حرارت را داشته باشد،‌ شده است.

صفایی با تأکید بر اینکه در این زمینه سیستم‌های برخوردی در بهبود فرآیندهای انتقال جرم عملکرد ممتازی دارند، یادآور شد: در آزمایشگاه  دکتر سهرابی در دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر تجربه خوبی در به‌کارگیری رآکتورهای جریان برخوردی برای بهبود فرآیندها وجود دارد و بیش از سی مقاله علمی توسط وی و همکارانش درباره موضوع طراحی و ساخت رآکتورهای جریان برخوردی، مدل‌سازی آنها و به‌کارگیری آن‌ها در واکنش‌ها به چاپ رسیده است.

وی افزود: به همین علت در این تحقیق با به‌کارگیری رآکتور جریان برخوردی تلاش شده است که اکسایش 4و6-دی‌متیل دی‌بنزوتیوفن بهبود داده شود و این واکنش در مدت زمان کوتاه‌تری انجام شود.

صفایی به جزئیات اجرای این طرح اشاره کرد و گفت: در این تحقیق، ابتدا یکسری آزمایش‌های مقدماتی بر واکنش مورد نظر انجام شد. به این ترتیب که اثر پارامترهای مؤثر بر این فرآیند از قبیل دما،‌ مقدار کاتالیست، مقدار اکسیدکننده و دبی جریان‌های تزریقی بررسی شد.

مجری طرح ادامه داد: بعد از تعیین مقدار بهینه پارامترهای مختلف، آزمایش در شرایط بهینه در رآکتور جریان برخوردی انجام شد. سپس این آزمایش در رآکتور ناپیوسته که به طور معمول برای انجام واکنش گوگردزدایی اکسایشی به کار گرفته می‌شود، تکرار شد.

به گفته این دانش‌آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر نتایج به دست آمده نشان می‌دهد استفاده از رآکتور جریان برخوردی در شرایط مشابه و در مدت زمان یکسان، میزان حذف 4و6-دی‌متیل دی‌بنزوتیوفن را تا دو برابر افزایش می‌دهد.

وی ادامه داد: همچنین در این تحقیق برای اولین بار،‌ اثر دبی جریان‌های برخوردی بر سینتیک واکنش اکسایش 4و6- دی‌متیل دی‌بنزوتیوفن بررسی شده است.

صفایی در عین حال خاطر نشان کرد: با توجه به اینکه انواع مختلفی از ساختار برای رآکتورهای جریان برخوردی وجود دارد، انتخاب ساختار مناسب برای رآکتور بسیار زمان‌بر بود که برای انجام این کار یک ساختار از رآکتور جریان‌های برخوردی شامل دو جریان مماسی و یک جریان محوری طراحی و ساخته شد.

وی با بیان اینکه در آزمایشگاه تحقیقاتی سهرابی، تمایل زیادی برای ساخت و طراحی انواع جدید از ساختارهای رآکتورهای جریان برخوردی و مدل‌سازی آنها وجود دارد، اظهار کرد: در ساختار جدید،‌ چرخش داخلی سیال در درون رآکتور تا حد خیلی زیادی تشدید می‌شد. چرخش داخلی سیال در همه رآکتورهای جریان برخوردی اتفاق می‌افتد و امری اجتناب‌ناپذیر است، ولی در این ساختار خاص تا حد خیلی زیادی تشدید می‌شود. با اینکه برخی روش‌های مدل‌سازی مثل مدل زنجیره مارکو توانایی اثبات‌شده‌ای در توصیف الگوی جریان سیال در رآکتورهای برخوردی دارند، هیچ کدام از آنها قادر به توصیف چرخش سیال در رآکتور ساخته شده نبودند.

وی اضافه کرد: در روش پیشنهادی از ریاضیات پیشرفته و معادلات لاپلاس معکوس برای توصیف رفتار سیال در رآکتور جریان برخوردی استفاده شد. خوشبختانه مدل ارائه‌شده،‌ انعطاف‌پذیری خوبی دارد و به‌خوبی چرخش داخلی سیال را در رآکتور جریان برخوردی پیش‌بینی و توصیف می‌کند.

مجری طرح حاصل این کار تحقیقاتی را دو مقاله دانست که یکی از آنها برای چاپ در مجلات ISI پذیرفته شد و دیگری تحت داوری است و یادآور شد: آزمایش‌های بیشتر بر رآکتور ساخته شده، نشان داد که انجام این فرآیند در رآکتور جریان برخوردی با جریان‌های پاششی از نظر فرآیندی بسیار آسان‌تر و ارزان‌تر است.

به گفته این محقق این دانش بعد از تجاری شدن، قابلیت به‌کارگیری در پالایشگاه‌ها برای تولید سوخت پاک مطابق استاندارهای جهانی را دارد و پیشنهاد می‌شود این فرآیند بعد از فرآیند هیدرو دی‌سولفوریزاسیون برای حذف ترکیبات گوگردی از قبیل تیوفن‌ها به کار گرفته شود.

طرح به‌کارگیری رآکتور جریان برخوردی در اکسایش 4و6-دی‌متیل دی‌بنزوتیوفن از سوی هدی صفایی دانش‌آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر و با راهنمایی مرتضی سهرابی (چهره ماندگار شیمی کشور که سال 1393 به دیار باقی شتافتند) و کاووس فلامکی و با مشاوره دکتر جاوید روئیایی اجرایی شد.

وی با تکرار اینکه در آزمایشگاه تحقیقاتی سهرابی، تجربه زیادی برای ساخت و طراحی انواع جدید از ساختارهای رآکتورهای جریان برخوردی و مدل‌سازی آن‌ها وجود دارد،

مجری طرح گفت :حاصل کار 6 مقاله است،  دو تا در کنفرانس‌های داخلی ارائه شده، دو تا برای چاپ در ISI پذیرفته شده و دو تای دیگر برای چاپ در ژورنال‌های ISI تحت داوری است.

به گفته این محقق این دانش بعد از تجاری شدن، قابلیت به‌کارگیری در پالایشگاه‌ها برای تولید سوخت پاک مطابق استاندارهای جهانی را دارد و پیشنهاد می‌شود این فرآیند بعد از فرآیند هیدرو دی‌سولفوریزاسیون به عنوان مکمل برای حذف ترکیبات گوگردی از قبیل تیوفن‌ها به کار گرفته شود.

انتهای پیام/4107/4021/پ