محققان دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر با ارائه روشی برای توصیف رفتار سیال در رآكتور جریان برخوردی، راهکاری برای تولید سوخت پاک منطبق بر استانداردهای جهانی ارائه کردند.
به گزارش دیده بان علم ایران، هدی صفائی، مجری طرح با بیان اینکه گازوئیل به طور طبیعی شامل یكسری تركیبات گوگرددار از قبیل “تیوفن” ها است، گفت: این تركیبات هنگام سوختن گازوئیل در موتور خودروها، اكسیدهای گوگرد تولید می‌كنند که انتشار آلاینده‌هایی از قبیل اكسیدهای گوگرد در جو زمین را در پی دارد.
وی، تشدید پدیده گلخانه‌ای و گرمایش زمین را از پیامدهای انتشار گازهای آلاینده در جو عنوان و تصریح کرد: این گازها همچنین علاوه بر آنکه در انسان مشكلات تنفسی ایجاد می‌كند 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 اكسید گوگرد در جو زمین، در سال‌های اخیر قوانین سخت گیرانه‌ای 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 ۴ (سوخت با محتوای گوگرد كمتر از ppm 50) به مصرف‌کنندگان را از جمله این اقدامات نام برد و اظهار کرد: این در حالی است كه محتوای مجاز گوگرد در سوخت‌های فسیلی در اروپا و امریكا و سایر كشورهای توسعه یافته كمتر از ۱۰ ppm در نظرگرفته شده است.
وی ادامه داد: با توجه به مشکلات آلودگی هوا از قبیل پدیده وارونگی در زمستان‌ها در تهران و یا آلودگی هوای کلان شهر اهواز، مطالعه و پژوهش در این زمینه و ارائه روش‌هایی كه قابلیت تولید سوخت با محتوای گوگرد كمتر داشته باشد، بسیار ضروری است.
صفایی از اجرای طرح تحقیقاتی با عنوان “به كارگیری رآكتور جریان برخوردی در اكسایش ۴و۶-دی متیل دی بنزوتیوفن” خبر داد و گفت: روش اصلی گوگردزدایی در پالایشگاه‌های ایران و جهان هیدرو دی سولفوریزاسیون است. گرچه این روش بسیار خوبی است و از مدت‌ها قبل تجاری شده است، ولی تولید سوخت پاک كه با استانداردهای جهانی مطابقت داشته باشد از این راه به سختی انجام می‌شود؛ زیرا یکسری تركیبات تیوفنی در گازوئیل وجود دارند كه نسبت به هیدرو دی سولفوریزاسیون بسیار مقاوم هستند و به سختی توسط این فرآیند حذف می‌شوند.
این محقق یكی از راه‌های بهبود حذف تركیبات تیوفنی، اكسایش این تركیبات ذکر کرد و ادامه داد: در فرآیند اكسایش تركیبات تیوفنی، یک اكسید كننده كه در فاز آبی است با یک تركیب تیوفنی كه در فاز آلی است، واكنش میدهد. از آنجایی كه فاز آبی و آلی در كنار هم امولسیون تشكیل می‌دهند، انتقال جرم و انجام واكنش بین دو فاز به سختی انجام می‌شود و این فرآیند به طور معمول نیازمند همزدن‌های طولانی مدت است.
وی اضافه کرد: از این رو محققان در سراسر دنیا بسیار تلاش كردند تا از طریق بهبود خواص كاتالیست، به كارگیری اكسیدكننده فعال یا به كارگیری مواد فعال سطحی بر این اشكال فرآیندی غلبه كنند و زمان انجام واكنش را كاهش دهند، ولی تاكنون توجه كمتری به بكارگیری یك تجهیز فرآیندی كه قابلیت غلبه بر محدودیت‌های انتقال جرم و حرارت را داشته باشد، شده است.
صفایی با تاکید بر اینکه در این زمینه سیستم‌های برخوردی در بهبود فرآیندهای انتقال جرم عملكرد ممتازی دارند، یادآور شد: در آزمایشگاه دكتر سهرابی در دانشكده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر تجربه خوبی در به كارگیری رآكتورهای جریان برخوردی برای بهبود فرآیندها وجود دارد و بیش از سی مقاله علمی توسط وی و همكارانش درباره موضوع طراحی و ساخت رآكتورهای جریان برخوردی، مدل سازی آنها و به كارگیری آنها در واكنش‌ها به چاپ رسیده است.
وی افزود: به همین علت در این تحقیق با به كارگیری رآكتور جریان برخوردی تلاش شده است كه اكسایش ۴و۶-دی متیل دی بنزوتیوفن بهبود داده شود و این واكنش در مدت زمان كوتاه‌تری انجام شود.
صفایی به جزئیات اجرای این طرح اشاره کرد و گفت: در این تحقیق، ابتدا یکسری آزمایش‌های مقدماتی بر واكنش مورد نظر انجام شد. به این ترتیب كه اثر پارامترهای موثر بر این فرآیند از قبیل دما، مقدار كاتالیست،مقدار اكسیدكننده و دبی جریان‌های تزریقی بررسی شد.
مجری طرح ادامه داد:بعد از تعیین مقدار بهینه پارامترهای مختلف، آزمایش در شرایط بهینه در رآكتور جریان برخوردی انجام شد. سپس این آزمایش در رآكتور ناپیوسته كه به طور معمول برای انجام واكنش گوگردزدایی اكسایشی به كار گرفته می‌شود، تكرار شد.
به گفته این دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر نتایج به دست آمده نشان میدهد استفاده از رآكتور جریان برخوردی در شرایط مشابه و در مدت زمان یكسان، میزان حذف ۴و۶-دی متیل دی بنزوتیوفن را تا دو برابر افزایش میدهد.
وی ادامه داد: همچنین در این تحقیق برای اولین بار، اثر دبی جریان‌های برخوردی بر سینتیک واكنش اكسایش ۴و۶- دی متیل دی بنزوتیوفن بررسی شده است.
صفایی در عین حال خاطر نشان کرد: با توجه به اینكه انواع مختلفی از ساختار برای رآكتورهای جریان برخوردی وجود دارد، انتخاب ساختار مناسب برای رآكتور بسیار زمان بر بود که برای انجام این كار یك ساختار از رآكتور 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 رآكتورهای جریان برخوردی و مدلسازی آنها وجود دارد، اظهار کرد: در ساختار جدید، چرخش داخلی سیال در درون رآكتور تا حد خیلی زیادی تشدید می‌شد. چرخش داخلی سیال در همه رآكتورهای جریان برخوردی اتفاق می‌افتد و امری اجتناب ناپذیر است، ولی در این ساختار خاص تا حد خیلی زیادی تشدید می شود. با اینكه برخی روش‌های مدلسازی مثل مدل زنجیره ماركو توانایی اثبات شده‌ای در توصیف الگوی جریان سیال در رآكتورهای برخوردی دارند، هیچ كدام از آنها قادر به توصیف چرخش سیال در رآكتور ساخته شده نبودند.
وی اضافه کرد: در روش پیشنهادی از ریاضیات پیشرفته و معادلات لاپلاس معكوس برای توصیف رفتار سیال در رآكتور جریان برخوردی استفاده شد. خوشبختانه مدل ارائه شده، انعطاف پذیری خوبی دارد و به خوبی چرخش داخلی سیال را در رآكتور جریان برخوردی پیش بینی و توصیف می‌كند.
مجری طرح حاصل این كار تحقیقاتی را دو مقاله دانست كه یكی از آنها برای چاپ در مجلات ISI پذیرفته شد و دیگری تحت داوری است و یادآور شد: آزمایش‌های بیشتر بر رآكتور ساخته شده، نشان داد كه انجام این فرآیند در رآكتور جریان برخوردی با جریان‌های پاششی از نظر فرآیندی بسیار آسان‌تر و ارزان‌تر است.
به گفته این محقق این دانش بعد از تجاری شدن، قابلیت به كارگیری در پالایشگاه‌ها برای تولید سوخت پاک مطابق استاندارهای جهانی را دارد و پیشنهاد می‌شود این فرآیند بعد از فرآیند هیدرودی سولفوریزاسیون برای حذف تركیبات گوگردی از قبیل تیوفن‌ها به كار گرفته شود.
طرح “به كارگیری رآكتور جریان برخوردی در اكسایش ۴و۶-دی متیل دی بنزوتیوفن” از سوی هدی صفایی دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر و با راهنمایی دكتر مرتضی سهرابی (چهره ماندگار شیمی کشور که سال ۱۳۹۳به دیار باقی شتافتند) و دكتر كاووس فلامكی و با مشاوره دكتر جاوید روئیایی اجرایی شد.
وی با تكرار اینکه در آزمایشگاه تحقیقاتی سهرابی، تجربه زیادی برای ساخت و طراحی انواع جدید از ساختارهای رآكتورهای جریان برخوردی و مدلسازی آنها وجود دارد،
مجری طرح گفت :حاصل كار شش مقاله است، دو مقاله که در كنفرانس هاي داخلي ارايه شده، دو مقاله براي چاپ در مجلات ISI پذيرفته شده و دو مقاله ديگر براي چاپ در ژورنالهاي ISI تحت داوري است.
به گفته این محقق این دانش بعد از تجاری شدن، قابلیت به كارگیری در پالایشگاه‌ها برای تولید سوخت پاک مطابق استاندارهای جهانی را دارد و پیشنهاد می‌شود این فرآیند بعد از فرآیند هیدرو دی سولفوریزاسیون به عنوان مكمل برای حذف تركیبات گوگردی از قبیل تیوفن‌ها به كار گرفته شود.
انتهای پیام