جذب سطحی ترکیبات آلی کلردار از برش نفتای نفت خام آلوده با استفاده از نانوذرات سینتر شده Al2O3-γ در دمای ثابت 303 کلوین : آنالیز تعادل، سینتیک و ترمودینامیک فرآیند

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک ، ایران

2 گروه مهندسی شیمی،دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران

چکیده

بدلیل اثرات مخرب ناشی از حضور کلرایدهای آلی، حذف این ترکیبات از محیط نفت خام آلوده و برش‌های آن به دغدغه‌ای اساسی برای پالایشگاه‌ها تبدیل شده است. علیرغم اهمیت فوق العاده این مساله، تحقیقات بسیار اندکی در این حوزه انجام پذیرفته و روش‌های ارائه شده برای حذف این ترکیبات نیز به لحاظ عملیاتی بسیار دشوار و اجرای آن‌ها مقرون به صرفه اقتصادی نیست. در تحقیق حاضر، جذب سطحی به عنوان فناوری با بازده مناسب و با قابلیت عملیاتی بالا جهت حذف ترکیبات آلی کلردار از برش نفتای نفت خام آلوده معرفی گردیده است. نانوذرات سینتر شده Al2O3-γ به عنوان جاذبی مناسب ساخته شده و به کمک آنالیز های XRD، SEM-EDS و BET مشخصه یابی شد. آزمایشات جذب سطحی ترکیبات آلی کلردار از برش نفتا برای نمونه‌های با غلظت‌های اولیه متفاوت از کلرایدهای آلی در دمای ثابت 303 کلوین انجام پذیرفتند. نتایج آزمایشگاهی نشان دادند که راندمان فرآیند جذب سطحی برای نمونه‌های با غلظت اولیه کلرایدهای آلی mg/L 105 و mg/L 5/8 به ترتیب به بیش از 60 و 96 درصد رسیده است. ارزیابی مدل‌های مختلف برای بررسی تعادل ترمودینامیکی در فرآیند جذب سطحی این ترکیبات نشان داد که مدل ایزوترمی فروندلیچ بهترین برازش را نسبت به دیتاهای آزمایشگاهی حاصل ارائه می‌کند. همچنین با بررسی مدل‌های سینتیکی رایج، مشخص گردید که برای نمونه‌های حاوی مقادیر بالای کلرایدهای آلی، سینتیک جذب از مدل سینتیکی شبه-درجه-اول و برای نمونه های با غلظت اولیه پایین از مدل سینتیکی شبه-درجه-دوم تبعیت می‌کنند. در نهایت، نتایج آزمایشگاهی این تحقیق نشان داد که نانوذرات سینتر شده Al2O3-γ می توانند به عنوان جاذبی مناسب برای حذف ترکیبات آلی کلردار از برش نفتا عمل کنند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Adsorption of organic chloride compounds from naphtha fraction of contaminated crude oil by sintered γ-Al2O3 nanoparticles at constant temperature of 303 K: Equilibrium, kinetic and thermodynamic

نویسندگان [English]

  • Samad Arjang 1
  • Kazem Motahari 2
1 1Department of Chemical Engineering, Arak University, Arak, 38156-8-8349, Iran
2 Chemical Engineering Department, Engineering Faculty, University of Arak, Arak, Iran
چکیده [English]

Due to destructive effects of organic chlorides, removal of these compounds from contaminated crude oil and its distillates is very crucial for oil refiners. Despite the importance of this subject, a few researches in this area exist and most of them proposed solutions that are very difficult and costly. Therefore, in this study it is going to introduce sintered alumina nanoparticles as a new suitable adsorbent of organic chlorides from naphtha fraction of contaminated crude oil. The adsorbents were made via sintering 10 to 35 grams of γ-Al2O3 nanoparticles with average particle size of 20 nm at temperature of 773.15 K for about 4 hours and then, were characterized by XRD, SEM-EDS, and BET analyses. The removal efficiency of the adsorbent at adsorption time of 10 hours reached to more than 60% and 96% for samples with initial concentrations of 105 and 8.5 mg/L respectively. According to equilibrium investigations, Freundlich isotherm model provided a better fit to the adsorption equilibrium data than other isotherm models. It was also found that for samples with high organic chloride concentrations, the adsorption kinetics followed the pseudo-first-order kinetic equation well while pseudo-second-order kinetic model exhibited better fit to kinetic data of samples with low organic chloride concentration. Above mentioned investigation results implied that the sintered γ-Al2O3 nanoparticles would be an effective adsorbent for adsorption removal of organic chloride from naphtha distillate of crude oil.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Organic Chloride
  • Adsorption
  • Crude oil
  • Naphtha Distillate
  • sintered γ-Al2O3 Nanoparticles

مراجع

[1] B. Wu, X. Li, Y. Li, J. Zhu, J. Wang, Energy & Fuels, 30 (2016) 1524.
[2] M.R. Mozdianfard, E. Behranvand, Applied Thermal Engineering, 89 (2015).
[3] B. Chambers, S. Srinivasan, K.M. Yap, M. Yunovich, NACE. (2011), NACE International Corrosion Conference, 11360.
[4] M. Elnour, G.A. Gasmelseed, B.K. Abdalla, Journal of Applied and Industrial Sciences, 2 (2014) 238.
[5] M. Seadat-Talab, S.R. Allahkaram, Engineering Failure Analysis, 27 (2013) 130.
[6] J. Ancheyta, Deactivation of Heavy Oil Hydroprocessing Catalysts: Fundamentals and Modeling, Wiley, 2016.
[7] P.P. Alvisi, V. de Freitas Cunha Lins, Engineering Failure Analysis, 15 (2008) 1035.
[8] J.B. Yao, Corrosion & Protection in Petrochemical Industry, 25 (2008) 56.
[9] D.F. Adan Sun, NACE, (2010),
[10] A.F. Gogotov, Y.N. Silinskaya, V.Y. Kolotov, V.P. Tomin, Russian Journal of Applied Chemistry, 77 (2004) 1902.
[11] J. Gutzeit, NACE International. (2000), CORROSION 2000, 00694.
[12] R. Ma, J. Zhu, B. Wu, X. Li, Chemical Engineering Research and Design, 114 (2016) 321.
[13] B. Wu, Y. Li, X. Li, J. Zhu, Energy & Fuels, 29 (2015).
[14] B.R. Tegge, F.G. Weary, Y. Sakaguchi, Removal of organic halides from hydrocarbon solvents, Exxon Chemical Patents Inc., US 4713413 A (1987).
[15] P. Chinnakoti, A.L.A. Chunduri, R.K. Vankayala, S. Patnaik, V. Kamisetti, Applied Water Science, (2016).
[16] L. Zhu, X. Zhang, L. Zhu, X. Li, L. Meng, Research on Chemical Intermediates, 41 (2015).
[17] A. Amirsalari, S. Farjami Shayesteh, Superlattices and Microstructures, 82 (2015).
[18] A. Khaligh, H. Zavvar Mousavi, A. Rashidi, Journal of Applied Chemistry,11 (2017) 49.
 
]19[ ملاکاظمی، فرانک; پروینی، مهدی; دانشگاه سمنان، مجله علمی پژوهشی شیمی کاربردی، شماره 46 (1397) ص 157.
]20[ طیبی، حبیب اله; دانشگاه آزاد قائمشهر، مجله علمی پژوهشی شیمی کاربردی، شماره 43 (1396) ص 65.
[21] C.A.P. Almeida, N.A. Debacher, A.J. Downs, L. Cottet, C.A.D. Mello, Journal of Colloid and Interface Science, 332 (2009).
]22[ انصاری، رضا; محمدپور تسیه، امیر; رسولی گرمارودی، اسماعیل; کرمانیان، حسین، دانشگاه سمنان، مجله علمی پژوهشی شیمی کاربردی، شماره 46 (1397) ص 
شیمى کاربردى روز
دوره 14، شماره 52
مهر 1398
صفحه 9-26

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار