تم مناقشة اطروحة الدكتوراه / الطالبة بروج ضياء راضي في قسم الهندسة الكيمياوية عن البحث الموسوم : “إزالة عميقة للكبريت بعملية الإمتزاز من زيت الغاز و الكيروسين بظروف معتدلة بإستخدام تركيبات مختلفة لإوكسيد التيتانيوم كمادة مازة”
في يوم الثلاثاء الموافق 10- 5- 2022 وبأشراف الاستاذ الدكتور ودود طاهر محمد
وقد تشكلت لجنة المناقشة من السادة :
- ا.د. بسمة عباس عبد المجيد جامعة بغداد / كلية الهندسة / قسم الهندسة الكيمياوية رئيسا
- ا.د. حسن شاكر مجدي كلية المستقبل الجامعة عضوا
- ا.د. زيدون محسن شكور الجامعة التكنولوجية / قسم الهندسة الكيمياوية عضوا
- ا.م.د. حيدر عبد الكريم رشيد جامعة بغداد/ كلية الهندسة / قسم الهندسة الكيمياوية عضوا
- ا.م.د. سما محمد عبد الله جامعة بغداد/ كلية الهندسة / قسم الهندسة الكيمياوية عضوا
- ا.د. ودود طاهر محمد جامعة بغداد/ كلية الهندسة / قسم الهندسة الكيمياوية مشرفا
حيث تم قبول الاطروحة و بتقدير امتياز
ملخص عن الاطروحة :
أجريت هذه الدراسة لإزالة الكبريت من الوقود النفطي المنتج من عملية ازالة الكبريت بالهدرجة التقليدية. أنواع الوقود المستخدمة في هذا الدراسة هي زيت الغاز ووقود الكيروسين الحقيقي والوقود المحاكي بأنواع مختلفة من مركبات الكبريت العضوية (benzothiophene و dibenzothiophene و 4,6– dimethyldibenzothiophene).
ركز الجزء الأول من هذه الدراسة على تحضير ثلاثة تركيبات مختلفة للمادة المازة اوكسيد التيتانيوم. تم تحضير المواد المازة TiO2/AC بجسيمات نانوية ، و TiO2-SiO2 أكاسيد ثنائية ، و زيولايتY TiO2/ مادة مركبة نانوية بنجاح بطرق المعالجة الحرارية المائية ، sol-gel ، وتشتت الحالة الصلبة (SSD) ، على التوالي. تم الحصول على خصائص المواد المازة المحضرة من خلال فحص حيود الأشعة السينية (XRD) ، ومجهر القوة الذرية (AFM) ، وقياسات المساحة السطحية والحجم المسامي بواسطة (BET) ، والفحص المجهري الإلكتروني (SEM) وقياس طيف الأشعة السينية المشتت للطاقة (EDX) ،و مطياف الأشعة تحت الحمراء (FTIR).
كشف فحص XRD عن نجاح تحضير المواد المازة بالمقارنة مع البيانات المرجعية والأدبيات ذات الصلة. أظهرت فحوصات AFM أن العينات المحضرة كانت جميعها مواد نانوية بمعدل أحجام جسيمات يبلغ 48.9، 56.05، و 22.69 نانومتر لكل من TiO2/AC ،TiO2– SiO2، و زيولايتY/ TiO2 ، على التوالي. أظهر فحص BET أن المواد المازة المحضرة لها مساحات سطحية كبيرة تصل إلى 710.12، 223.64 ، و 421.9732 م۲/غم لكل من TiO2/AC، TiO2– SiO2 ، و زيولايتY/ TiO2، على التوالي.
الجزء الثاني كان عبارة عن دراسة دفعية (batch study) لاختبار المواد المازة المحضرة بأنواع مختلفة من الوقود المحاكي بتراكيز أبتدائية للكبريت مختلفة تتراوح مابين 100 الى 450 جزء في المليون والنسبة الوزنية للوقود الى المادة المازة مابين 30 الى 60 و الفترات الزمنية مابين 5 الى 120 دقيقة و زمن سعة التشبع بالكبريت مابين 24 الى 48 ساعة. كانت كفاءات الإزالة بالامتزاز لمركبات الكبريت العضوية كما يلي:
(99.76٪) DBT < (89.35٪) 4,6-DMDBT < (84.96٪)BT بالنسبة الىTiO2/AC ،
99.84)٪99.8) < BT (٪( 99.23) < DBT ٪) 4,6-DMDBT بالنسبة الى زيولايتY TiO2/، و80.16)٪) BT بالنسبة الى TiO2-SiO2.
تم دراسة تأثير محتوى الكبريت الأبتدائي على كفاءة الإزالة وسعة التشبع بالكبريت. تم تحليل بيانات التجربة الدفعية (batch) بواسطة موديلاتLangmuir و Freundlich و Temkin . أظهرت النتائج أن بيانات التجارب العملية لامتزاز BT ،DBT ، و4,6-DMDBT على TiO2/AC و4,6-DMDBT على زيولايتY/ TiO2 تم تمثيلها بشكل أفضل بواسطة موديلLangmuir مع سعة تشبع قصوى تبلغ 27.1 ، 24.038 ، 21.6 ، 11.655 ملغم كبريت/ غم مادة مازة ، على التوالي. بينما تم تمثيل بيانات التجارب العملية لامتزاز BT و DBT على زيولايتY/ TiO2 و BT على TiO2-SiO2 بشكل أفضل بواسطة موديل Freundlich. مثلت بيانات حركية الامتزاز بشكل افضل بموديل الدرجة الثانية مع أعلى معاملات الارتباط لكل من المواد المازة الثلاثة.
الجزء الأخير هو الدراسة المستمرة باستخدام عمود امتزاز متعدد الطبقات. تم دراسة تأثير تركيز الكبريت الابتدائي، ومعدل الجريان الداخل، وترتيبات مختلفة لطبقات المواد المازة . توضح النتائج أن أفضل ترتيب كان من أعلى إلى أسفل TiO2-SiO2 ، TiO2 / AC، وزيولايت TiO2 / Y–. يعطي هذا الترتيب كفاءة ازالة كبريت بنسبة 82.45٪ في ظروف التشغيل للوقود المحاكي مع محتوى كبريت أبتدائي حوالي 277 جزء في المليون، ومعدل جريان داخل حوالي 5 مل / دقيقة، واجمالي ارتفاع الطبقات 30 سم (10 سم من كل مادة مازة). كانت نتائج ازالة الكبريت بالامتزاز للوقود الحقيقي أقل من الوقود المحاكي في نفس ظروف التشغيل. كفاءة ازالة الكبريت للوقود الحقيقي وصلت الى 66.84٪ ،لزيت الغازذو محتوى كبريتي 500 جزء في المليون.
كشفت دراسات اعادة التنشيط أن المواد المازة التي تمت اعادة تنشيطها بالحرارة أظهرت كفاءة أفضل (82.45٪) من العينات التي تمت اعادة تنشيطها بواسطة المذيب cyclohexane (59.2٪).
تم إنشاء النمذجة الرياضية باستخدام برنامج COMSOL 6.0 للتنبؤ بالسلوك الديناميكي لامتزاز مركبات الكبريت العضوية في العمود. أظهرت مقارنة النتائج توافق جيد بين النتائج النظرية والعملية.
