دفاعیه دکتری در دانشکده مهندسی شیمی ، نفت و گاز

مهندس امیراتابک اسدی، دانشجوی دوره دکتری مهندسی‌شیمی ، شنبه پنجم اسفندماه 1396، از رساله خود با عنوان «تهیه و ارزیابی کاتالیست‌های سولفید نیکل – مولیبدن بر پایه‌های ترکیبی و بررسی فعالیت کاتالیستی در فرآوری با هیدروژن خوراک حاوی گازوئیل حاصل از شکست حرارتی» با راهنمایی دکتر سید مهدی علوی و دکتر منصور بزمی دفاع خواهد نمود .

چکیده

در این پژوهش با هدف کنترل خواص بافتی پایه کاتالیست HDS، سودوبوهمایت از روش جدید و تک مرحله‌ای واکنش دی اکسید کربن با محلول آلومینات سدیم تهیه گردید. با توجه به جدید بودن روش، و به منظور پر کردن شکاف دانش موجود، مطالعه جامع پارامترهای موثر بر خواص سودوبوهمایت انجام شد. اثرات هشت پارامتر موثر مورد بررسی قرار گرفت و قدرت تاثیر هر پارامتر مشخص گردید. از مهمترین نتایج غربالگری پلکت - برمن دستیابی به قدرت کنترل خواص بافتی سودوبوهمایت تهیه شده و دستیابی به حداکثر مساحت سطح BET، متوسط اندازه حفرات و حجم حفرات سودوبوهمایت تهیه شده به ترتیب برابر m2/g 365، Å 155 و cm3/g 08/1 می‌باشد.

با هدف دستیابی به زئولیت مناسب جهت استفاده در پایه کامپوزیتی USY/γ-Al2O3 فرایند بخار زنی انتخاب گردید. آزمایشات جامعی به منظور پر کردن شکاف دانش موجود در اولویت‌بندی پارامترهای فرآیند فرآورش حرارتی-شیمیایی زئولیت NaY که بر خواص اسیدی و سطحی زئولیت USY حاصل موثر هستند انجام گردید. حداکثر مقادیر قابل دست‌یابی برای نسبت مولی Si به Al، اسیدیته، سطح BET، اندازه متوسط منافذ و حجم منافذ زئولیت USY، به ترتیب 19/1±75/11، mmole NH3/g 47/0±17/4، m2/g 17±739، Å 9/0±7/20، cm3/g 008/0±351/0 پیش‌بینی گردید. با استفاده از مدل‌های توسعه داده شده توانایی کامل کنترل خواص بافتی و اسیدی سودوبوهمایت و زئولیت USY فراهم گردید.

اثرات متوسط اندازه حفرات کاتالیست (DPave) بر فعالیت آن در واکنش HDS مخلوط گازوئیل حاصل از شکست حرارتی (VisGO) و برج تقطیر اتمسفریک (AGO) بررسی شد. 7 پایه کاتالیست γ-Al2O3 و کاتالیست NiMo به ترتیب با DPave جذب (و دفع) BJH 3/6 (2/5) الی nm 5/21 (6/18) و 0/5 (7/3) الی nm 3/20 (2/17) تهیه گردید. بیشترین حذف گوگرد از این دو خوراک AGO و مخلوط wt% 5 از VisGo در AGO به ترتیب با استفاده از کاتالیست‌هایی با متوسط اندازه حفرات 0/8 (9/5) و nm 1/9 (2/7) صورت گرفت. این روش تهیه سودوبوهمایت امکان ساخت پایه‌های مزوحفره γ-Al2O3 با متوسط اندازه حفرات چند نانومتر تا nm 20 را فراهم می‌آورد.

اثرات مستقیم و برهمکنشی ترکیب پایه، میزان بارگذاری کل فلزات، نسبت مولی Ni/(Ni+Mo) و نسبت مولی EDTA/Ni بر خواص بافتی، درصد گوگرد در کاتالیست سولفید شده و فعالیت کاتالیست در گوگردزدایی هیدروژنی مخلوط AGO و VisGO با ساخت 27 کاتالیست مورد بررسی قرار گرفت. مساحت سطح، حجم حفرات و متوسط جذب و دفع BJH کاتالیست‌ها به ترتیب در محدوده 199 الی m2/g 277، 50/0 الی cm3/g 63/0 و 88 الی Å 107 و 75 الی Å 90 قرار داشت. مقادیر گوگرد باقیمانده در محصول فرآورش شده در محدوده 10 الی ppm 37 اندازه‌گیری گردید. بر اساس مدل RSM امکان گوگردزدایی از خوراک و دستیابی به محصولی با ppm 3/2 گوگرد توسط کاتالیست بهینه وجود دارد. نمونه بهینه ساخته شده گوگردزدایی تا ppm 1/3 را تایید می‌کند.

 واژه‌های کلیدی: گوگردزدایی هیدروژنی، گازوئیل حاصل از شکست حرارتی، بهینه‌سازی خواص بافتی، بهینه‌سازی خواص فاز فعال، برهمکنش‌های بین متغیرهای مستقل.