مطالعه مقایسه‌ای دو حلال دی‌متیل‌فرم‌آمید و دی‌متیل‌سولفوکسید در استخراج ترکیبات گوگردی اکسید شده از گازوئیل

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران

چکیده

ترکیبی از روش‌های گوگردزدایی اکسیداسیونی و استخراجی به‌دلیل راندمان بالا و شرایط عملیاتی مناسب می‌تواند جایگزینی قابل قبول برای روش‌های گوگردزدایی مرسوم محسوب شود. در این مطالعه، روش گوگردزدایی اکسیداسیون/ استخراج برای حذف ترکیبات گوگردی از سوخت گازوئیلی بررسی شد. سوخت گازوئیلی با میزان گوگرد کل ppm 1550 برای مطالعات انتخاب شد. با ارزیابی سیستم‌های اکسیداسیونی مختلف، سیستم هیدروژن پر اکسید- فرمیک اسید برای اکسیداسیون ترکیبات گوگردی موجود در گازوئیل استفاده شد، به طوری که میزان گوگردزدایی و بازیابی گازوئیل پس از واکنش اکسیداسیون به‌ترتیب 64/20% و 38/96% به‌دست آمدند. برای انتخاب حلال قطبی که ترکیبات گوگردی اکسید شده را استخراج می‌کند سه حلال استونیتریل، دی‌متیل‌سولفوکسید و دی‌متیل فرم‌آمید در نظر گرفته شدند. حلال استونیتریل به دلیل دانسیته پایین و نزدیک به سوخت گازوئیلی که جداسازی آن را از سوخت مشکل‌ساز می‌کرد، کنار گذاشته شد. بنابراین، تاثیر نسبت حلال به سوخت در بازه 2-5/0 و تعداد مراحل استخراج در بازه 3-1 روی میزان گوگردزدایی و بازیابی گازوئیل برای دی‌متیل‌سولفوکسید و دی‌متیل فرم‌آمید بررسی شد. با بررسی نتایج مشخص شد که افزایش نسبت حلال به سوخت و تعداد مراحل استخراج بیشتر از 2 تاثیر چندانی روی میزان گوگردزدایی از گازوئیل نخواهد داشت ولی باعث کاهش پیوسته بازیابی گازوئیل می‌شود. علاوه‌بر این، میزان گوگردزدایی با حلال دی‌متیل‌فرم‌آمید بیشتر از دی‌متیل‌سولفوکسید شد ولی میزان بازیابی گازوئیل برعکس بود. بیشترین میزان گوگردزایی و بازیابی گازوئیل نیز به‌ترتیب بالای 97 و 96% به‌دست آمدند.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Extraction of Oxidized Sulfur-containing Compounds from Gas Oil using Dimethylformamide and Dimethyl Sulfoxide: a Comparative Study

نویسندگان [English]

  • Mohammad Dana
  • Shahrokh Shahhosseini
  • Mohammad Amin Sobati
  • Ahmad Rahbar Kelishami
Department of Chemical Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

The combination of extraction methods and oxidative desulfurization due to high efficiency and good operating conditions can be considered as a viable alternative for conventional desulfurization methods. In this study, the oxidation/extraction desulfurization method was investigated to remove sulfur-containing compounds from gasoil fuel. Gasoil with a total sulfur content of 1550 ppm was selected as feed. Hydrogen peroxide-formic acid system was used as the oxidation system. The gasoil desulfurization and recovery after oxidation were 96.38% and 20.64%, respectively. Three polar solvents (i.e., acetonitrile, dimethylsulfoxide and dimethylformamide) were considered as potential candidates for the extraction of oxidized sulfur-containing compounds from gas oil. Acetonitrile solvent was rejected due to its low density close to gasoil density. Thus, the effect of solvent to fuel ratio (0.5-2) and number of extraction stages (1-3) were investigated for dimethylsulfoxide and dimethylformamide. It was found that the achieved desulfurization for dimethylformamide was higher than that of dimethylsulfoxide. But, the gasoil recovery after the extraction was higher for dimethylsulfoxide in comparison with dimethylformamide. The highest gasoil desulfurization and recovery were obtained 97% and 96%, respectively.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Desulfurization
  • Recovery
  • Oxidation/Extraction
  • Dimethylformamide
  • Dimethylsulfoxide

[1]. Soleimani M., Bassi A. and Margaritis A., “Biodesulfurization of refractory organic sulfur compounds in fossil fuels”, Biotechnology Advances., Vol. 25, No. 6, pp. 570-596, 2007.##

[2]. Liu D., “Catalytic oxidative desulfurization of a model diesel”, MSc. Thesis, Louisiana State University, America, 2010.##

[3]. Jiang Z., Hongying L., ZHANG Y. and Can L., “Oxidative desulfurization of fuel oils”, Chinese Journal of Catalysis, Vol. 32, No.5, pp. 707-715, 2011.##

[4]. Ramirez Verduzco L., Torres-Garcia E., Gomez-Quintana R., Gonzalez Pena V. and Murrieta Guevara F., “Desulfurization of diesel by oxidation/extraction scheme: influence of the extraction solvent”, Catalysis Today, Vol. 98, No.1, pp. 289-294, 2004.##

[5]. Ali M. F., Al-Malki A., El-Ali B., Martinie G. and Siddiqui M. N., “Deep desulphurization of gasoline and diesel fuels using non-hydrogen consuming techniques,” Fuel, Vol. 85, No.10, pp. 1354-1363, 2006.##

[6]. Stanislaus A., Marafi A. and Rana M. S., “Recent advances in the science and technology of ultra low sulfur diesel (ulsd) production,” Catalysis Today, Vol. 153, No.1, pp. 1-68, 2010.##

[7]. Rana M. S., Samano V., Ancheyta J. and Diaz J., “A review of recent advances on process technologies for upgrading of heavy oils and residua,” Fuel, Vol. 86, No.9, pp. 1216-1231, 2007.##

[8]. Zannikos F., Lois E. and Stournas S., “Desulfurization of petroleum fractions by oxidation and solvent extraction,” Fuel Processing Technology, Vol. 42, No.1, pp. 35-45, 1995.##

[9]. Hassan S. I., El-Din O. I. S., Tawfik S. M. and El-Aty D. M. A., “Solvent extraction of oxidized diesel fuel: phase equilibrium,” Fuel Processing Technology, Vol. 106, pp. 127-132, 2013.##

[10]. Ito E. and Van Veen J. R., “On novel processes for removing sulphur from refinery streams”, Catalysis Today, Vol. 116, No.4, pp. 446-460, 2006.##

[11]. Ogunlaja A. S., “Oxidative desulfurization of fuel oils-catalytic oxidation and adsorptive removal of organosulfur compounds,” Ph.D. Thesis, Rhodes University, 2013.##

[12]. Sobati M. A., Dehkordi A. M. and Shahrokhi M., “Extraction of oxidized sulfurcontaining compounds of nonhydrotreated gas oil,” Chemical Engineering & Technology, Vol. 33, No.9, pp. 1515-1524, 2010.##

[13]. Otsuki S., Nonaka T., Takashima N., Qian W., Ishihara A., Imai T. and Kabe T., “Oxidative desulfurization of light gas oil and vacuum gas oil by oxidation and solvent extraction,” Energy & Fuels, Vol. 14, No.6, pp. 1232-1239, 2000.##

[14]. Heidari M., Safekordi A. A., Ghaedian M. and Shafeghat A., “Extraction conditions for removal of oxidized sulfur compounds in gas oil,” Korean Journal of Chemical Engineering, Vol. 30, No.3, pp. 700-705, 2013.##

[15]. Palaić N., Sertić-Bionda K., Margeta D. and Podolski Š., “Oxidative desulphurization of diesel fuels,” Chemical and Biochemical Engineering Quarterly, Vol. 29, No.3, pp. 323-327, 2015.##

[16]. Moschopedis S. and J. Speight, “Water-soluble derivatives of athabasca asphaltenes,” Fuel, Vol. 50, No.1, pp. 34-40, 1971.##

[17]. Ma X., Zhou A. and Song C., “A novel method for oxidative desulfurization of liquid hydrocarbon fuels based on catalytic oxidation using molecular oxygen coupled with selective adsorption,” Catalysis Today, Vol. 123, No.1, pp. 276-284, 2007.##

[18]. Mjalli F. S., Ahmed O. U., Al-Wahaibi T., Al-Wahaibi Y. and AlNashef I. M., “Deep oxidative desulfurization of liquid fuels,” Reviews in Chemical Engineering, Vol. 30, No. 4, pp. 337-378, 2014.##

[19]. Dehkordi A. M., Kiaei Z. and Sobati M. A., “Oxidative desulfurization of simulated light fuel oil and untreated kerosene,” Fuel Processing Technology, Vol. 90, No. 3, pp. 435-445, 2009.##

[20]. Dehkordi A. M., Sobati M. A. and Nazem M. A., “Oxidative desulfurization of non-hydrotreated kerosene using hydrogen peroxide and acetic acid,” Chinese Journal of Chemical Engineering, Vol. 17, No.5, pp. 869-874, 2009.##

[21]. Te M., Fairbridge C. and Ring Z., “Oxidation reactivities of dibenzothiophenes in polyoxometalate/H2O2 and formic acid/H2O2 systems,” Applied Catalysis A: General, Vol. 219, No.1, pp. 267-280, 2001.##

[22]. Shiraishi Y. and Hirai T., “Desulfurization of vacuum gas oil based on chemical oxidation followed by liquid− liquid extraction,” Energy & Fuels, Vol. 18, No.1, pp. 37-40, 2004.##

[23]. Babich I. and Moulijn J., “Science and technology of novel processes for deep desulfurization of oil refinery streams: a review*,” Fuel, Vol. 82, No.6, pp. 607-631, 2003.##