صوت چكيده محمدرضا جاللی و محمد امین ثباتی دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز دانشگاه علم و صنعت تهران ایران

14 شماره 99 خرداد و تیر 1397 بررسی اثر کششسطحی بین دو فاز در فرآیند گوگردزدایی اکسایشی بهکمک امواج مافوق صوت * محمدرضا جاللی و محمد امین ثباتی دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز دانشگاه علم و صنعت تهران ایران تاريخ دريافت: 96/1/16 تاريخ پذيرش: 96/6/28 چكيده گوگردزدایی اکسایشی به کمک امواج مافوق صوت یکی از روشهای جدید است که در سالهای اخیر به منظور حذف ترکیبات گوگردی از برشهای مختلف نفتی مورد توجه قرار گرفته است. در این فرآیند ترکیبات گوگردی ابتدا در یک سیستم اکسیداسیون مناسب در حضور امواج مافوق صوت اکسید میشوند. در مرحله بعد ترکیبات گوگردی اکسید شده به کمک یک حال مناسب استخراج میگردند. در این مطالعه برای اولین بار اثر کششسطحی بین دو فاز آبی و آلی در روش گوگردزدایی اکسایشی از سوخت دیزل به کمک امواج مافوق صوت در سیستم اکسیداسیون فرمیک اسید- آب اکسیژنه مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا از سه نوع عامل کاهشدهنده کشش بینسطحی آنیونی کاتیونی و غیریونی بهره گرفته شد. نتایج نشان داد که به هنگام استفاده از سورفکتانتهای سدیمدودسیلسولفات بهعنوان ماده فعالسطحی آنیونی و ستیلتریمتیلآمونیومبرومید بهعنوان ماده فعالسطحی کاتیونی میزان بازدهی گوگردزدایی بعد از اکسایش و استخراج با حال بهترتیب برابر 82/65 و %83/1 میباشد. این درحالی است که در غیاب سورفکتانت میزان بازدهی گوگردزدایی برابر %81/61 بعد از اکسایش و استخراج در شرایط مشابه خواهد بود. همچنین حضور سورفکتانت Span-60 میزان بازدهی گوگردزدایی را بعد از مرحله استخراج به %78/65 کاهش داد در حالی که میزان حذف ترکیبات گوگردی صرفا در مرحله اکسایش در حضور سورفکتانت Span-60 در مقایسه با عدم حضور آن حدود %3 افزایش یافت. افزودن مواد فعالسطحی میتواند از طریق کاهش کشش سطحی دو فاز آبی و هیدروکربنی موجب بهبود عملکرد مرحله اکسایش و از طرفی باعث ایجاد اختال در عملکرد استخراج در فرآیند گوگردزدایی اکسایشی به کمک امواج مافوق صوتگردد. كلمات كليدي: کشش بینسطحی گوگردزدایی اکسایشی امواج مافوق صوت استخراج دیزل. *مسؤول مكاتبات sobati@iust.ac.ir آدرس الكترونيكي شناسه دیجیتال 10.22078/pr.2017.2732.2260( )DOI:

15... کششسطحی اثر بررسی مقدمه آلی ترکیبات خاص بهطور یا و گوگردی ترکیبات نفت در موجود مهم ترکیبات از یکی گوگرددار بعد بهطوریکه میآیند شمار به آن مشتقات و فراوان تركيب سومين گوگرد هيدروژن و كربن از نفت کلی گوگرد میزان و است نفت در موجود بعضا تا 0/03 بین آن منبع نوع به بسته خام آلی ترکیبات ]1[. است متغیر وزنی %7/89 حدود 2 سولفیدها 1 تیولها عمده دسته سه به گوگرددار برشهای در میشوند. تقسیمبندی 3 تیوفنها و گوگردی آلی ترکیبات دیزل نظیر تقطیر میان تقات مش ولفید س وی حلق تقات مش ورت بهص ا عمدت میشوند یافت بنزوتیوفن دی مشتقات و بنزوتیوفن فسیلی سوختهای در ترکیبات نوع این وجود ]2[. بهشمار زیست محیط آلودگی بزرگ منابع از یکی قبیل از مشکاتی بروز باعث میتواند که میآیند سیستمهای مسمومیت احتراق موتورهای در خوردگی )SO x ( اکسیدگوگرد گازهای تولید و کاتالیستی مختلف ]3[. بیاندازد مخاطره به را عمومی سامت و گردد زیانبار اثرات کاهش منظور به راستا همین در محیطی زیست مقررات و قوانین آالیندهها این میزان کاهش برای جهان کشورهای از بسیاری در تبدیل و دیزل خصوصا نفتی فرآوردههای گوگرد پایین بسیار گوگرد مقدار با فرآوردههای به آنها مختلفى روشهاى منظور این برای است. شده وضع هیدروکربنی سياالت و خام نفت از گوگردزدايى براى ت. اس ده گردی نهاد پيش ده ش ش پاالی براى روش معمولترين )HDS( هيدروژنی گوگردزدايى صنعت در آن مشتقات و خام نفت از گوگرد كاهش بهروش گوگردزدايي آن در كه میآید مار بهش نفت ميگيرد. صورت هيدروژن از استفاده با و شيميايي در گوگردی تركيبات برهمكنش طريق از كار اين حضور در هيدروژن با نفتی برش یا و خام نفت گوگرد نهايت در و ميگيرد صورت كاتاليست يك ميگردد. جدا هيدروژن سولفيد بهصورت موجود كاتاليستهاي شامل مصرف مورد كاتاليستهاي تنگستن و نيكل موليبدن كبالت همچون فلزي با همراه معموال که هستند آلومینا پایه بر يا كبالت آلومینا پایه بر موليبدن كاتاليست يدن بخش ود بهب راي ب ت كاتاليس وان بهعن ز ني كل ني ]4[. میشود افزوده آن به كاتالیستی عملیات به گوگردی ترکیبات با هیدروژنی گوگردزدایی فرآیند ات ترکیب ر دیگ ارت عب ه ب ت اس ازگارتر س ک آلیفاتی بهطور تقریبا میتواند روش این بهوسیله آلیفاتیک که است حالی در این شود. حذف سوخت از کامل حذف سختتر تیوفنی حلقههای در موجود گوگرد كه فضايي محدوديت و الکترونی دانسیته میگردد گوگرد اتمهاي اطراف جانشيني گروههاي بهوسيله ميشود ايجاد گوگرددار آلي تركيبات اين در اين حذف در هیدروژنی گوگردزدايي دشواری دليل اين طرفی از ميشود. بيان حلقوي تركيبات نوع گوگردزدایی فرآیند به مقاوم گوگردی آلی تركيبات برشهای گوگرددار ترکیبات عمده بخش هیدروژنی دستیابی لذا میدهند. تشکیل را دیزل نظیر نفتی از بهکارگیری با پایین گوگرد میزان با سوخت به گران هیدروژن از بیشتر استفاده مستلزم روش این عملیاتی فشار و دما افزایش همچنین و قیمت بدینترتیب میباشد. 100( atm و 400 C )تا گوگردزدایی فرآیند بهبود که میشود زده تخمین تامین جهت بیشتر هزینه صرف نیازمند هیدروژنی زا 5[. و ]6 میباشد بدینمنظور مناسب شرایط اکسایش نظیر متنوعی و جدید روشهای اینرو 5 یونی مایعات توسط استخراج ]7[ 4 الکتروشیمیایی 7 جذبی گوگردزدایی ]9[ 6 اکسایشی گوگردزدایی ]8[ حذف جهت ]1[ 8 بیولوژیکی گوگردزدایی و ]10[ بهعنوان هیدروکربنی سياالت از گوگردی ترکیبات 1. Thiols 2. Sulfides 3. Thiophenes 4. Electrochemical Oxidation 5. Extraction with Ionic Liquids 6. Oxidative Desulfurization (ODS) 7. Selective Adsorption 8. Biodesulfurization

16 شماره 99 خرداد و تیر 1397 روشی جایگزین و یا مکمل فرآیند گوگردزدایی هیدروژنی ارائه گردیده است. در میان روشهای فوق از آنجاییکه ترکیبات گوگردی مقاوم در روش گوگردزدایی هیدروژنی به آسانی طی فرآیند اکسیداسیون تبدیل میشوند فرآیند گوگردزدایی اکسایشی قابلیت زیادی دارد تا بهعنوان یک فرآیند تکمیلی برای فرآیند گوگردزدایی هیدروژنی در تولید فرآوردههای نفتی عاری از گوگرد بهکار گرفته شود ]9[. گوگردزدایی اکسایشی )ODS( بهعنوان یک فناوری نس بتا جدی د جه ت گوگردزدای ی کام ل نف ت س بک درنظر گرفته شده است. این فرآیند شامل دو مرحله الف( اکسایش ترکیبات گوگردی و ب( جداسازی ترکیبات اکسیدشده میباشد به گونهای که ترکیبات حاوی گوگرد بهوسیله اکسیدکنندههای انتخابی به ترکیبات اکسید شدهای تبدیل میشوند که بهدلیل افزایش قطبیت نسبیشان ترجیحا میتوانند از نفت سبک استخراج گردند. از میان اکسیدکنندههای مختلف میتوان به سیستمهای هیدروژن پراکسید/ اسیدهای آلی ]11[ هیدروژن پراکسید/ اسیدهای غیرآلی ]12[ هیدروپراکسیدهای آلی ]13[ آنیون سوپراکسید ]14[ و غیره اشاره کرد. یکی از مهمترین مزیتهای این فرآیند نسبت به روشهای دیگر شرایط عملیاتی مایم نظیر فشار ) 373 K و درجه حرارت پایین 313( تا )0/1-0/2 MPa( در واکنش میباشد ضمن اینکه در این فرآیند از هیدروژن گران قیمت استفاده نمیشود. در میان تمام سیستمهای اکسیداسیونی که در باال به آن اشاره شد سیستم هیدوژن پراکسید/ اسیدهای آلی )فرمیک اسید یا استیک اسید( بهدلیل قدرت اکسید کنندگی باال انتخابپذیری ترکیبات گوگردی و با توجه به محصوالت جانبی بی ضرر آن و همچنین در دسترس بودن مواد اولیه بیشترین کاربرد را در فرآیند گوگردزدایی اکسایشی داشته است. لذا در سال های اخیر مطالعات زیادی برروی این سیستم اکسیداسیون صورت گرفته است. با این وجود زمان الزم برای انجام واکنش در فرآیند گوگردزدایی اکسایشی بهدلیل ماهیت دوفازی سیستم اکسایش )فاز آبی و فاز هیدروکربنی( به هنگام استفاده از هیدروژن پراکسید بهعنوان عامل اکسیدکننده نسبتا زیاد میباشد که آن را میتوان یکی از معایب فرآیند گوگردزدایی اکسایشی بهشمار آورد ]15[. بههمین دلیل در سالهای اخیر استفاده از امواج مافوق صوت به منظور افزایش نرخ و کاهش زمان واکنش در فرآیند گوگردزدایی اکسایشی مورد توجه قرار گرفته است. بهکارگیری امواج مافوق صوت در فرآیند گوگردزدایی اکسایشی سبب ایجاد پدیده حفرهزایی و در نهایت منجر به ایجاد اثرات فیزیکی و شیمیایی در سیستم واکنشی میشود. اثرات فیزیکی ناشی از تشکیل امولسیون شدید در محیط واکنش است که نهایتا باعث افزایش انتقال جرم بین دوفاز میگردد و اثرات شیمیایی ناشی از فروپاشی حبابهاست که منجر به تولید رادیکالهای آزاد و در نهایت افزایش سرعت واکنش میشود. مطالعات صورت گرفته در این زمینه موید آن است که شرایط انجام آزمایش برای برشهای هیدروکربنی مختلف متفاوت میباشد لذا شاهد استفاده از سیستمهای مختلف اکسیداسیون در فرآیند گوگردزدایی اکسایشی به کمک امواج مافوق صوت هستیم ]16[. بسیاري از فرآیندهاي صنعتی شامل فازهاي مختلفی است که بهطور همزمان در یک واحد حضور دارند که لزوم مطالعه پدیدههاي سطحی را ایجاب میکند. یکی از خواص سطحی فیزیکی مهم سیاالت کشش بین سطحی میباشد که بر انتقال جرم انتقال حرارت و تشکیل حباب های کاویتاسیونی اثر میگذارد. کشش بینسطحی که بین سیستمهاي هیدروکربنی و آبی وجود دارد خاصیت مهمی در صنایع نفتی بهشمار میآید.

17... کششسطحی اثر بررسی و آبی فاز دو بینسطحی کشش تاثیر آنجاییکه از به اکسایشی گوگردزدایی فرآیند برروی هیدروکربنی مورد تاکنون )UAOD( 1 صوت مافوق امواج کمک مطالعه این در رو این از است نگرفته قرار بررسی در را فاز دو بین سطحی کشش اثر داریم قصد دهیم. قرار بررسی مورد منحصرا UAOD فرآیند آزمایشگاهی لوازم و دستگاهها مافوق لرزان شاخک سیستم یک از مقاله این در ایران کشور ساخت نصیر( پژوهش )شرکت صوت به تیتانیوم جنس از لرزان شاخک یک به مجهز ثابت فرکانس تحت 120 mm 14 طول و قطر تابش جهت 400 W تا 0 متغیر توان و 20 khz شده استفاده واکنشی سیستم به فراصوت امواج دهنه سه شیشهای راکتور درون آزمایشها است. دمای کنترل منظور به حرارتی ژاکت یک به مجهز 1(. )شکل میگیرد انجام 80 cm 3 حجم در و واکنش اندازهگیری جهت دماسنج نظیر تجهیزات سایر از دمای بردن باال جهت گرمکن واکنش دمای و احتمالی بخارات میعان جهت کندانسور سوخت استفاده استخراج بخش در اختاط منظور به همزن میگردد. از درسوخت بهمنظورتعیینمیزانکلیگوگردموجود )Rigaku NEX QC PLUS, USA( گوگرد آنالیز دستگاه یک با مطابق دستگاه این عملکرد است. شده گرفته بهره به ایکس اشعه از بهرهگیری و ASTM-D استاندار 4294 و نمونه در موجود کلی گوگرد میزان تشخیص منظور تا 25 ppmw 2 گوگرد میزان با سوختهایی برای مناسب اندازهگیری جهت میباشد. ± 10 ppmw ت دق ا ب %5 w دستگاه از آبی و هیدروکربنی فاز دو بینسطحی کشش در Wilhelmy استاندارد بهروش Kruss TENSIOMETER شده گرفته بهره %25±5 رطوبت در و 26±1 C دمای است. آزمایشگاهی مواد کلی میزان با گازوئیل مطالعه مورد سوختی نمونه آن کلی مشخصات که میباشد 1550 ppmw گوگرد است. شده داده نشان 1 جدول در الکتریکی مبدل کندانسور خروجی آب ورودی آب دماسنج تغذیه منبع حرارتی ژاکت لرزان شاخک هیتر پمپ صوت مافوق امواج بهکمک گوگردزدایی فرآیند تجهیزات 1 شکل 1. Ultrasound Assisted Oxidative Desulfurization (UAOD) 2. Part Per Million Weight

1397 تیر و خرداد 99 شماره 18 خوراک بهعنوان گازوئیل کلی مشخصات 1 جدول آزمون روش مقدار مشخصات ASTM D4052 827 )kg/m 3 ( 15 ºC در دانسیته ASTM D445 3/1 )cst( 40 ºC در ویسکوزیته ASTM D4294 1550 )ppmw( گوگرد کلی مقدار ASTM D93 62 )ºC( اشتعال نقطه ASTM D6304 - IEC 60814 38 )ppm( فیشر( کارل روش به گیری )اندازه آب میزان ASTM D976 58/02 ستان شاخص ASTM D86 )ºC( تقطیر محدوده 168 )I.B.P( اولیه جوش نقطه 198/5 %10 221 %20 245 %30 264/5 %40 281/5 %50 296/5 %60 313 %70 327 %80 347 %90 360 %95 375 )F.B.P( پایانی جوش نقطه 1. Merck 2. Acetonitrile 3. Duksan 4. Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) 5. Cetyltrimethylammonium Bromide (CTAB) اسید فرمیک و وزنی( )%30 هیدرورژنپراکسید اکسیدکننده عوامل بهعنوان وزنی( )%100-98 2 استونیتریل آلمان 1 مرک شرکت از شده تهیه از شده تهیه استخراجکننده حال بهعنوان در که هستند موادی جنوبی کره 3 داکسان شرکت میگیرند. قرار استفاده مورد آزمایش انجام طول سولفات دسیل دو سدیم سورفکتانتهای از همچنین و 5 )CTAB( ستیلتریمتیلآمونیومبروماید 4 )SDS( از شاخص عضو یک بهعنوان کدام هر Span-60 بینسطحی کشش دهنده کاهش عوامل خانواده استفاده آزمایشها در غیریونی و کاتیونی آنیونی است. شده آزمایش انجام شرح حاوی گازوئیل سوخت از 72 cc آزمایش هر در با و میگردد راکتور وارد گوگرد 1550 ppmw داده حرارت 50 ºC دمای تا گرمکن از استفاده مورد دمای به سوخت رسیدن از پس میشود نسبت طبق اسید فرمیک و پراکسید هیدروژن نظر و 27/5 با برابر گوگرد به پراکسید هیدروژن مولی به 70 با برابر گوگرد به فرمیک اسید مولی نسبت فعالسطحی مواد همچنین گردند. می اضافه راکتور 320 با برابر سورفکتانت به سوخت جرمی نسبت با 10 min بهمدت و گشته اضافه واکنش مخلوط به ثابت فرکانس با صوت مافوق امواج تابش تحت میگیرد. قرار 5 W/mL حجمی توان و 20 khz

19 بررسی اثر کششسطحی... باید به این نکته توجه کرد که با توجه به اینکه قدرت امواج مافوق صوت با حجم سوختی که برآن اعمال میگردد در ارتباط است در این مطالعه پارامتر توان مافوق صوت بهصورت وات بر حجم سوخت )W/mL( تحت عنوان توان حجمی تعریف میگردد. پس از اتمام زمان واکنش مخلوط فاز هیدروکربنی و فاز آبی به منظور جدا شدن دو فاز از یکدیگر بهمدت 3 min درون دستگاه سانتریفیوژ با سرعت 5000 rpm قرار میگیرد. سپس به منظور حذف ترکیبات آبی باقیمانده در فاز هیدروکربنی سوخت اکسید شده با 160 ml آب مقطر شستشو داده شده و آماده مرحله استخراج میگردد. در هر آزمایش 40 ml از گازوئیل اکسید شده بههمراه استونیتریل در یک مرحله استخراج با نسبت حجمی 1:1 سوخت به حال وارد یک ظرف استخراج کننده گردیده و بهمدت 30 min و در دمای محیط به وسیله یک آهنربا به طول 2 cm با سرعت 1000 rpm بهشدت همزده میشوند. پس از اتمام فرآیند استخراج مخلوط فاز آلی و فاز آبی بهمدت 20 min درون ظرف جداکننده دو فازی قرار می گیرند و در نهایت سوخت هیدروکربنی به منظور تعیین میزان کلی گوگرد به آزمایشگاه آنالیز گوگرد ارسال میگردد. به منظور تعیین کشش بینسطحی دو فاز آبی و آلی در هر آزمایش پیش از مرحله اکسایش هر نمونه تحت آنالیز کشش سطحی به روش Wilhelmy قرار میگیرد. نتایج و بحث به منظور بررسی اثر کشش بینسطحی فاز آبی و آلی بر میزان بازدهی فرآیند گوگردزدایی اکسایشی به کمک امواج مافوق صوت آزمایشی طراحی شد که در آن از سه نوع ماده فعال کننده سطحی آنیونی کاتیونی و غیریونی بهره گرفته شد. به همین منظور سورفکتانتسدیم دودسیلسولفات )SDS( بهعنوان ماده فعالسطحی آنیونی سورفکنت ستیلتریمتیل آمونیوم برومید )CTAB( بهعنوان ماده فعالسطحی کاتیونی و سورفکتانت Span-60 بهعنوان ماده فعالسطحی غیریونی جهت کاهش کشش بینسطحی دوفاز در محیط واکنش به سیس تم اضاف ه ش د. الزم به ذکر است که شرایط عملیاتی مناسب برای فرآیند UAOD در عدم حضور سورفکتانت برروی سوخت مورد استفاده در این تحقیق در مطالعه پیشین ]17[ مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه از آنجاییکه هدف ارزیابی تاثیر کشش بینسطحی دو فاز آبی و فاز هیدروکربنی میباشد شرایط عملیاتی آزمایش به گونهای طراحی شده است که با تغییر متغیر مستقل )کشش سطحی( حداکثر تغییر در متغیر پاسخ )میزان بازدهی گوگردزدایی( مشاهده گردد بهعبارت دیگر آزمایشات به گونهای طراحی شده اند که خروجی نتایج حاصل از آن ملموستر و قابل درک باشند. در همی ن راس تا تم ام آزمایشه ا تح ت ش رایط یکس ان مطابق با جدول 2 انجام پذیرفت. الزم به ذکر است که بهدلیل تاثیرات سطحی ناشی از اضافه نمودن سورفکتانت به سیستم واکنشی دو فاز آبی و آلی پس از اتمام زمان واکنش اکسایش به سختی از یکدیگر جدا میشوند بههمین دلیل از دستگاه سانتریفیوژ به منظور جداسازی دو فاز از یکدیگر استفاده میگردد. شکل 2 میزان کشش سطحی بین دو فاز آبی و آلی در حضور و عدم حضور سورفکتانت را نشان میدهد. همان طور که مشاهده میشود کشش سطحی بین دو فاز تحت تاثیر سورفکتانت بهشدت کاهش پیدا کرده است به گونهای که کشش بینسطحی در عدم حضور سورفکتانت برابر 9/07 mn/m میباشد و با اضافه کردن سورفکتانتهای Span-60 سدیمدودسیلسولفات )SDS( و ستیلتری متیلآمونیومبرومید )CTAB( بهترتیب میزان کشش بینسطحی به 0/341 mn/m 1/283 mn/m و mn/m 0/33 کاهش مییابد.

1397 تیر و خرداد 99 شماره 20 آزمایش انجام عملیاتی شرایط 2 جدول 50 ºC 27/5 گوگرد اکسیدکننده/ مولی نسبت دما 5 W/mL 70 گوگرد اسید/ مولی نسبت صوت مافوق حجمی توان 1 10 min صوت مافوق زمان استخراج مراحل تعداد 30 min 320 سورفکتانت سوخت/ جرمی نسبت استخراج زمان 10 9/071 9 8 7 6 5 4 3 2 1/283 1 0/341 0/330 0 سورفکتانت بدون Span-60 SDS CTAB سورفکتانت حضور عدم و حضور در آلی و آبی فاز دو بینسطحی کشش 2 شکل )mn/m( سطحی تنش گوگردی ترکیبات حذف میزان نشاندهنده 3 شکل مختلف سورفکتانتهای حضور عدم و حضور در از استفاده که میدهد نشان نتایج میباشد. UAOD فرآیند در کاتیونی و آنیونی سورفکتانتهای گوگردی ترکیبات حذف نسبی افزایش موجب میزان که گونهای به شد. خواهد فرآیند این در برابر سورفکتانت حضور عدم در گوگردزدایی بازدهی هنگام به که است حالی در این میباشد %81/61 سدیمدودسیلسولفات سورفکتانتهای از استفاده )CTAB( برومید متیلآمونیوم ستیلتری و )SDS( به بهترتیب گوگردی ترکیبات حذف بازدهی میزان موضوع این دلیل مییابد. افزایش %83/1 و 82/65 با سیالهای در که کرد بیان اینگونه میتوان را راحتتر کاویتاسیونی حبابهای کم کششسطحی کششسطحی کاهش با لذا میشوند تشکیل رد حفرهزایی و مییابد کاهش حفرهزایی آستانه امر این و ]18[ میافتد اتفاق کمتر صوتی فشار الزم میگردد. گوگردزدایی بازدهی افزایش موجب بین داری معنی تفاوت عما که است ذکر به بازده در کاتیونی و آنیونی سورفکتانتهای اثر نمیشود. مشاهد UAOD فرآیند گوگردزدایی میزان Span-60 سورفکتانت از استفاده بههنگام مییابد. کاهش %78/65 به گوگردزدایی بازدهی Span-60 سورفکتانت حضور در فرآیند بازدهی کاهش نسبت فعالسطحی ماده این ساختار به میتوان را گروه یک شامل سورفکتانت یک کلی ساختار داد. آب زنجیره یک و سر به موسوم )قطبی( دوست آب است زیر شکل مطابق دم به موسوم )ناقطبی( گریز فعالسطحی ماده یک تنافر و گرایش 4(. )شکل گروههای نوع به بستگی آلی یا و آبی ترکیب از آرایش چگونگی و اندازه حلقه وجود عاملی این از دارد. آن هیدروکربنی زنجیره در مولکولها در Span-60 فعالسطحی ماده ساختاری تفاوت رو که شده باعث یونی سورفکتانتهای با مقایسه فازی دو مخلوط به ماده این شدن اضافه از پس عمده بخش آبی و هیدروکربنی فازهای از متشکل همین که گردد هیدروکربنی فاز وارد ماده این از ای میشود. استخراج بخش در اختال ایجاد سبب امر و اکسایش بخش دو عملکرد مقایسه 5 شکل کمک به اکسایشی گوگردزدایی فرآیند در استخراج و Span-60 سورفکتانت حضور در صوت مافوق امواج میدهد. نشان را آن حضور عدم

21 بررسی اثر کششسطحی... 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 81/61 78/65 82/65 83/10 میزان حذف ترکیبات گوگردی )%( بدون سورفکتانت Span-60 SDS CTAB شکل 3 میزان بازدهی گوگردزدایی در حضور و عدم حضور سورفکتانت بعد از اکسایش بههمراه استخراج سر )آبدوست( دم )آبگریز( )اکسایش+استخراج( شکل 4 ساختار کلی یک سورفکتانت اکسایش 100 90 81/61 78/65 80 70 60 50 40 30 20 10 0 30/97 بدون سورفکتانت 33/55 Span-60 شکل 5 میزان بازدهی گوگردزدایی در دو بخش اکسایش و اکسایش بههمراه استخراج میزان حذف ترکیبات گوگردی )%( همانطور که در شکل 5 مشاهده میشود در عدم حضور سورفکتانت میزان بازدهی فرآیند گوگردزدایی بعد از اکسایش به تنهایی برابر %30/97 و در حضور سورفکتانت Span-60 این مقدار برابر %33/55 میباشد این در حالی است که بازدهی فرآیند اکسایش بههمراه استخراج در شرایط عدم حضور سورفکتانت برابر %81/61 میباشد و در حضور سورفکتانت Span-60 این مقدار به %78/65 کاهش می یابد. طبق نتایج همانطور که پیشبینی میشد حضور سورفکتانت Span-60 در فاز آلی موجب ایجاد اختال در مرحله استخراج میگردد. نتیجهگیری همانطور که میدانیم مواد فعالسطحی و یا سورفکتانتها ترکیبات آلی هستند که وقتی با غلظت کم به یک مایع اضافه میشوند خواص سطحی مایع را تغییر میدهند و باعث کاهش کشش سطحی بین دو فاز میگردند.

1397 تیر و خرداد 99 شماره 22 سورفکتانت نوع سه از بهرهگیری با پژوهش این در کشش عامل بررسی به غیریونی و کاتیونی آنیونی فرآیند در آبی فاز و هیدروکربنی فاز بین سطحی صوت مافوق امواج کمک به اکسایشی گوگردزدایی شد. پرداخته سورفکتانت از استفاده که گفت میتوان نهایت در دو بین سطحی کشش کاهشدهنده عامل بهعنوان : داشت خواهد پی در را نکته چند آلی و آبی فاز آنیونی کششسطحی کاهشدهنده عوامل 1. جزئی بهبود موجب بررسی مورد کاتیونی و کمک به اکسایشی گوگردزدایی فرآیند که گونهای به میشوند. صوت مافوق امواج ستیلتری و سدیمدودسیلسولفات سورفکتانتهای ار گوگردزدایی بازدهی میزان متیلآمونیومبرومید این میدهند افزایش %83/1 و 82/65 به بهترتیب میزان سورفکتانت حضور عدم در که است درحالی میباشد. %81/61 برابر گوگردزدایی بازدهی کششسطحی کاهشدهنده عامل از استفاده 2. اکسایش مرحله بهبود موجب هرچند غیریونی ایجاد بهدلیل اما میگردند UAOD فرآیند در فرآیند کلی بازدهی استخراج مرحله در اختال صوت مافوق امواج کمک به اکسایشی گوگردزدایی بازدهی میزان که طوری به میدهد. کاهش را استخراج و اکسایش مرحله از بعد گوگردزدایی کلی حضور عدم در و Span-60 سورفکتانت حضور در این میباشد %81/61 و %78/65 برابر بهترتیب آن مقدار این اکسایش مرحله پایان در که است درحالی باشد. می %30/97 و %33/57 برابر بهترتیب آنجاییکه از کششسطحی کاهشدهنده عوامل 3. هیدروفیلی و )آبگریز( هیدروفوبی سر دو دارای مخلوط در مواد این حضور میباشند )آبدوست( از هیدروکربنی و آبی فاز دو جداسازی مانع واکنش میشود استخراج و اکسایش مرحله پایان در یکدیگر فاز دو شدن جدا تمایل مواد این دیگر بهعبارت برای لذا میدهند. کاهش را یکدیگر از آلی و آبی برای سانتریفیوژ دستگاه از باید مشکل این حل مشکل این گرفت. کمک یکدیگر از دوفاز جداسازی صنعتی گوگردزدایی فرآیندهای در مواد این کاربرد میکند. مواجه چالش با را که کرد بیان میتوان کلی نتیجه یک بهعنوان تقویت موجب کششسطحی کاهشدهنده عوامل فرآیند در استخراج مرحله تضعیف و اکسایش مرحله صوت مافوق امواج کمک به اکسایشی گوگردزدایی جذب مرحله UAOD فرآیند در اگر لذا میشوند. حذف برای استخراج مرحله جایگزین سطحی مواد از استفاده شود اکسیدشده گوگردی ترکیبات دنبال به را مطلوبتری نتایج میتواند فعالسطحی مطالعات موضوع تواند می مورد این باشد. داشته باشد. آتی قدردانی و تشکر ملی شرکت مالی حمایتهای از است الزم اینجا در انجام در 1 )NIOEC( ایران نفت ساختمان مهندسی و شود. قدردانی پروژه این مراجع [1]. Soleimani M., Bassi A. and Margaritis A., Biodesulfurization of refractory organic sulfur compounds in fossil fuels, Biotechnology Advances, Vol. 25, pp. 570-596, 2007. [2]. Speight J. G., The desulfurization of heavy oils and residua, CRC Press, 1999. [3]. Fan Q., Zhao D. and Dai Y., The Research of ultra-deep desulfurization in diesel via ultrasonic irradiation under the catalytic system of H 2 O 2 -CH 3 COOH-FeSO 4, Petroleum Science and Technology, Vol. 27, pp. 302-314, 2009. 1. National Iranian Oil Engineering and Construction Company (NIOEC)

23 بررسی اثر کششسطحی... [4]. Topsøe H., Clausen B. S. and Massoth F. E., Hydrotreating catalysis, Catalysis, ed: Springer, pp. 1-269, 1996. [5]. Ho T. C., Deep HDS of diesel fuel: chemistry and catalysis, Catalysis Today, Vol. 98, pp. 3-18, 2004. [6]. Babich I. and Moulijn J., Science and technology of novel processes for deep desulfurization of oil refinery streams: a review, Fuel, Vol. 82, pp. 607-631, 2003. [7]. Wang W., Wang S., Liu H. and Wang Z., Desulfurization of gasoline by a new method of electrochemical catalytic oxidation, Fuel, Vol. 86, pp. 2747-2753, 2007. [8]. Seeberger A. and Jess A., Desulfurization of diesel oil by selective oxidation and extraction of sulfur compounds by ionic liquids a contribution to a competitive process design, Green Chemistry, Vol. 12, pp. 602-608, 2010. [9]. Ismagilov Z., Yashnik S., Kerzhentsev M., Parmon V., Bourane A., Al-Shahrani F. M., Hajji A. A. and Koseoglu O. R., Oxidative desulfurization of hydrocarbon fuels, Catalysis Reviews, Vol. 53, pp. 199-255, 2011. [10]. Hernández-Maldonado A. J. and Yang R. T., Desulfurization of liquid fuels by adsorption via π complexation with Cu (I) Y and Ag Y Zeolites, Industrial & Engineering Chemistry Research, Vol. 42, pp. 123-129, 2003. [11]. Dehkordi A. M., Kiaei Z. and Sobati M. A., Oxidative desulfurization of simulated light fuel oil and untreated kerosene, Fuel Processing Technology, Vol. 90, pp. 435-445, 2009. [12]. Nehlsen J., Benziger J. and Kevrekidis I., Oxidation of aliphatic and aromatic sulfides using sulfuric acid, Industrial & Engineering Chemistry Research, Vol. 45, pp. 518-524, 2006. [13]. Chica A., Gatti G., Moden B., Marchese L. and Iglesia E., Selective Catalytic Oxidation of Organosulfur Compounds with tert Butyl Hydroperoxide, Chemistry-A European, Vol. 12, pp. 1960-1967, 2006. [14]. 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, pp. 337-378, 2014. [15]. Jalali M. R. and Sobati M. A., Intensification of oxidative desulfurization of gas oil by ultrasound irradiation: Optimization using Box Behnken design (BBD), Applied Thermal Engineering, Vol. 111, pp. 1158-1170, 2017. [16]. Dai Y., Qi Y., Zhao D. and Zhang H., An oxidative desulfurization method using ultrasound/ Fenton s reagent for obtaining low and/or ultra-low sulfur diesel fuel, Fuel Processing Technology, Vol. 89, pp. 927-932, 2008. [17]. Rahimi M., Shahhosseini S. and Movahedirad S., Continuous-flow ultrasound assisted oxidative desulfurization (UAOD) process: An efficient diesel treatment by injection of the aqueous phase, Ultrasonics Sonochemistry, Vol. 39, pp. 611-622, 2017. [18]. Kuijpers M. W. A., Van Eck D., Kemmere M. F. and Keurentjes J. T. F., Cavitation-induced reactions in high-pressure carbon dioxide, Science, Vol. 298, pp. 1969-1971, 2002.