بهینه‎سازی گوگردزدایی استخراجی نمونه سوخت با یک حلال یوتکتیک عمیق جدید سبز با استفاده از الگوریتم ژنتیک- شبکه عصبی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه جیرفت، ایران

2 گروه مهندسی صنایع، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه یزد، ایران

3 بخش تحقیق و توسعه (R&D)، شرکت سپاهان پتروشیمی، شهرک صنعتی مبارکه، اصفهان، ایران

4 گروه مهندسی صنایع، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد نجف آباد، ایران

5 گروه شیمی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

10.22078/pr.2018.3020.2401

چکیده

در این مطالعه سولفورزدایی استخراجی دی بنزوتیوفن از نرمال‌هگزان به‎عنوان مدل سوخت با استفاده از 1 و 10- فنانترولین 2 و 9- دی کربوکسامید- کلرید آهن بر پایه کولین کلرید به‎عنوان حلال یوتکتیک عمیق سبز، جدید و کارا مورد بررسی قرار گرفت. حلال یوتکتیک عمیق سنتز شده با تکنیک‎های اسپکتروسکوپی مادون قرمز (FT-IR) و رزوناس مغناطیسی هسته هیدروژن و کربن (1H NMR, 13C NMR) مشخصه‎یابی شد. اثر پارامترهای موثر بر فرآیند شامل نسبت جرمی نمونه سوخت به حلال یوتکتیک، دما، و زمان مورد بررسی قرار گرفتند و در شرایط بهینه برای cc 10 محلول mg/L 500 دی بنزوتیوفن در نرمال‌هگزان، در نسبت جرمی نمونه سوخت به حلال یوتکتیک 5/33، دمای 25ºC و زمان min 15 ماکزیمم درصد گوگردزدایی 5/0 ± 5/93 به‎دست آمد. مد‎‌‎ل‎سازی نتایج تجربی به‎دست آمده به‎وسیله الگوریتم ژنتیک بر پایه شبکه عصبی مصنوعی پیش‎بینی و بهینه‎سازی شدند. با به‎کارگیری ژنتیک الگوریتم مقادیر بهینه 4/34، 33ºC/27، و min 99/16 به‎ترتیب برای نسبت جرمی نمونه سوخت به حلال یوتکتیک، دما و زمان به‎دست آمد که بیانگر پتانسیل و توانایی بالای مدل به‎کار رفته در بهینه‎سازی روش پیشنهادی است.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Optimization of Extractive Desulfurization of Model Oil With a Novel Green Deep Eutectic Solvent Using Genetic Algorithm-Artificial Neural Network

نویسندگان [English]

  • Mahboube Shirani 1
  • Ali Akbari 1
  • Atefeh NejadKooraki 1
  • Alireza Goli 2
  • Behnza Azmoon 3
  • Nooshin Shirani 4
  • Saeed Habibollahi 5
1 Department of Chemistry, Faculty of Science, University of Jiroft, Iran
2 Department of Industrial Engineering, Engineering Faculty, Yazd University, Iran
3 R & D (Research and Development) Unit, Petrochemical Sepahan Company, Mobarekeh Industrial City, Isfahan, Iran
4 Department of Industrial Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Isfahan, Iran
5 Department of Chemistry, Payame Noor University, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this study, extractive desulfurization of dibenzothiophene from n-hexane as model fuel using 1,10-phenantroline 2,9-dicarboxamide-FeCl3-based choline chloride as a green, novel and efficient deep eutectic solvent (DES) was considered. FT-IR, 1H NMR, and 13C NMR were used for the characterization of the synthetized DES. The effect of influential parameters of the mass ratio of fuel to DES, temperature, and time was investigated. Moreover, for 10 mL solution containing 500 mg L-1 dibenzothiophene in n-hexane, at obtained optimum conditions of mass ratio of fuel to DES (equal to) 33.5, temperature (equal to) 25 °C, and time (equal to) 15 min, the maximum sulfur removal percent of 93.5 ± 0.5 was achieved. The obtained experimental results were optimized by Genetic algorithm based on artificial neural network (GA-ANN). By using GA-ANN, the optimum conditions of 34.4, 27.33 °C, and 16.99 min were acquired for the mass ratio of fuel to DES, temperature, and time which showed high potential and ability of the applied model in the optimization of the proposed process.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Extractive Desulfurization
  • Deep eutectic solvent
  • Optimization
  • Genetic Algorithm-artificial Neural Network
  • Green Proces

[1]. Cheng H., Liu C. and Zhang J., “Screening deep eutectic solvents for extractive desulfurization of fuel based on COSMO-RS model,” Intensification, Vol. 125, pp. 246-252, 2018. ##

[2]. Shirani M., Semnani A., Habibollahi S., Haddadi H. and Narimani M., “Synthesis and application of magnetic NaY zeolite composite immobilized with ionic liquid for adsorption desulfurization of fuel using response surface methodology,” J. Porous Mater., Vol. 23, pp. 701-712, 2016.##

[3]. Miño A., Lancelot C., Blanchard P., Lamonier C., Rouleau L., Roy-Auberger M., Royer S. and Payen E., “Strategy to produce highly loaded alumina supported CoMo-S catalyst for straight run gas oil hydrodesulfurization,” Applied Catalysis A: General, Vol. 530, pp. 145-153, 2017.##

[4]. Ding W., Zhu W., Xiong J., Yang L., Wei A., Zhang M. and Li H., “Novel heterogeneous iron-based redox ionic liquid supported on SBA-15 for deep oxidative desulfurization of fuels,” Chem. Eng. J., Vol. 266, pp. 213-221, 2015.##

[5]. Mohd Zaid H. F., Chong F. K. and Abdul Mutalib M. I., “Extractive deep desulfurization of diesel using choline chloride-glycerol eutectic-based ionic liquid as a green solvent,” Fuel, Vol. 192, pp. 10-17, 2017. ##

[6]. Ahmed I. and Jhung S. H., “Adsorptive desulfurization and denitrogenation using metal-organic frameworks,” J. Hazard. Mater, Vol. 301, pp. 259-276, 2016. ##

[7]. Bi Y., Ni H., Li D., Zeng S., Yang Q. and Li M., “NiWO4 nanoparticles: a promising catalyst for hydrodesulfurization,” Chem. Commun., Vol. 46, pp. 7430-7432, 2010.##

[8]. Kulkarni P. S. and Afonso C. A., “Deep desulfurization of diesel fuel using ionic liquids: current status and future challenges,” Green Chem., Vol. 12, pp. 1139-1149, 2010. ##

[9]. Dadfarnia S., Haji Shabani A. M., Shirani Bidabadi M. and Jafari A.A., “A novel ionic liquid/micro-volume back extraction procedure combined with flame atomic absorption spectrometry for determination of trace nickel in samples of nutritional interest,” J. Hazard. Mater, Vol. 173, pp. 534-538, 2010.##

[10]. Mbous Y. P., Hayyan M., Hayyan A., Wong W. F., Hashim M. A. and Looi C. Y., “Applications of deep eutectic solvents in biotechnology and bioengineering—Promises and challenges,” Biotechnol. Adv., Vol. 35, pp. 105-134, 2017. ##

[11]. Hassani S., Shirani M., Semnani A., Hassani M. and Firooz A., “Removal of Congo red by magnetic nano-alumina using response surface methodology and artificial neural network,” Desal Water Treat, Vol. 62, pp. 241-251, 2017.##

[12]. Jiang W., Dong L., Liu W., Guo T., Li H., Yin S., Zhu W. and Li H., “Biodegradable choline-like deep eutectic solvents for extractive desulfurization of fuel,” Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, Vol. 115, pp. 34-38, 2017.##

[13]. Dharaskar S. A., Wasewar K. L., Varma M. N., Shende D. Z. and Yoo C., “Synthesis, characterization and application of 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate for extractive desulfurization of liquid fuel,” Arabian Journal of Chemistry, Vol. 9, pp. 578-587, 2016.##

[14]. Ahmed Rahma W. S., Mjalli F. S., Al-Wahaibi T., Al-Hashmi A. A., “Polymeric-based deep eutectic solvents for effective extractive desulfurization of liquid fuel at ambient conditions,” Chem. Eng. Res. Design, Vol. 120, pp. 271-283, 2017.##

[15]. Raj J.J., Magaret S., Pranesh M., Lethesh K.C., Devi W.C., Mutalib M. I. A., “Extractive desulfurization of model fuel oil using ester functionalized imidazolium ionic liquids,” Sep. Purif. Technol., Vol. 196, pp. 115-123, 2018. ##

[16]. Li C., Zhang J., Li Z., Yin J., Cui Y., Liu Y., Yang G., “Extraction desulfurization of fuels with ‘metal ions’ based deep eutectic solvents,” Green Chemistry, Vol. 18, pp. 3789-3795, 2016.##