بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله به مطالعه ی رآکتور گوگردزدایی اکسایشی با امواج فراصوت پرداخته شده است.برای این منظور شبیه سازی CFD در نرم افزار فلوئنت ورژن 16/1 انجام گرفته است و پراب آلتراسونیک توسط روش pressure inlet شبیه سازی شده است. غلظت دی بنزوتیوفن به دست آمده در آزمایش با تقریب خوبی تخمین زده می شود که در نتیجه اعتبار مدل توسط آزمایشات واقعی تایید می گردد و می توان از آن برای شناخت بهتر رآکتور گوگردزدایی اکسایشی با امواج فراصوت استفاده نمود. پارامترهای مختلفی مانند توزیع غلظت DBT، چگونگی توزیع سرعت و فشار مورد بررسی قرار می گیرند.
-1 مقدمه
شبیه سازی رآکتور گوگردزدایی اکسایشی با امواج فراصوت توسط دینامیک سیالات محاسباتی ترکیبات گوگردی مانند تیول، سولفید، دی سولفید و ترکیبات آروماتیکی چون: تیوفن، بنزوتیوفن از جمله آلاینده های موجود در نفت هستند که آزاد شدن آن ها بر اثر احتراق برای سلامت انسان و محیط زیست مضر می باشد از این رو لازم است این ترکیبات از برش های نفتی جدا گردیده و سوخت با گوگرد کم یا خیلی کم - غلظت گوگرد زیر - 5 ppm تولید شود.
یکی از روش هایی که در حال حاضر برای گوگردزدایی استفاده می شود روش Hydrodesulfurization یا به اختصار HDS می باشد. این روش گرچه شناخته شده است اما معایب متعددی دارد که از آن جمله می توان به نیاز به دما و فشار بالا، استفاده از گاز هیدروژن، استفاده از کاتالیست های گران قیمت، احتمال نشت و انفجار و ناتوانی در جداسازی ترکیبات گوگردی آروماتیک مانند بنزوتیوفن، دی بنزوتیوفن و مشتقات آن ها اشاره نمود. به همین منظور و برای جداکردن ترکیبات گوگردی آروماتیک از ترکیبات نفتی محققان روش های مختلفی ارائه کرده اند از جمله : گوگردزدایی اکسایشی با امواج فراصوت، گوگردزدایی اکسایشی با امواج مایکروویو، گوگردزدایی رسوبی، گوگردزدایی جذبی 2]،[1 ،گوگردزدایی استخراجی، گوگردزدایی زیستی1 و غیره.
در این میان [3] گوگردزدایی اکسایشی با امواج فراصوت - - UAOD به علت بازده بالا، نیاز به دما و فشار پایین، انتخاب پذیری زیاد و توانایی در جداسازی ترکیبات آروماتیک بسیار مورد توجه قرار گرفته است. چن و همکاران [4] نشان داده اند که هزینه ی یک واحد UAOD با گوگردزدایی %68 برابر است با 0/7 $/gal در حالی که هزینه و میزان جداسازی برای دو واحد UAOD سری به ترتیب 39 $/gal و %90/91 می باشد.
امانی و همکاران [5] اثر پارامترهای مختلف را روی یک واحد UAOD بررسی کرده اند. پارامترهایی چون میزان آب موجود در سیستم، میزان کاتالیست به کار رفته در فرآیند و مقدار عامل انتقال دهنده ی فاز. که میزان هریک باید بر اساس نقطه ی بهینه تعیین گردد - در نظر گرفتن بازده و سایر ملاحظات - . نونس و همکاران [6] اثر مدت زمان تابش آلتراسونیک، مقدار reagent ، نوع حلال استخراج کننده و همچنین حضور نیتروژن را بر روی گوگردزدایی از بر ش نفتی بررسی نمودند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که از آلتراسونیک می توان برای جداسازی همزمان گوگرد و نیتروژن استفاده نمود. مطالعات زیادی به صورت آزمایشگاهی بر روی این فرآیند انجام شده است اما به شبیه سازی آن کم تر پرداخته شده است.
به کمک شبیه سازی CFD، نیازی و همکاران [7] توزیع فشار را در آب که توسط انتشار امواج آلتراسونیک در یک سونورآکتور ایجاد شده بود مورد بررسی قرار دادند و بیان داشتند که از انرژی ایجاد شده توسط کاویتاسیون می توان برای تغییر خواص یا upgrading نفت خام استفاده نمود. نیازی و همکاران [8] توزیع فشار را در نفت خام به دست آورده اند.
آنالیز داده های عددی بهینه ی شرایط هندسی و عملیاتی را تعیین می کند برای مثال بهینه ی عمق برای پراب آلتراسونیک 245 mm و بهینه ی فرکانس 20 kHz می باشد. در این مقاله سعی بر آن است که با مطالعه ی CFD رآکتور گوگردزدایی اکسایشی به شناخت بهتری از فرآیند گوگردزدایی اکسایشی با امواج فراصوت دست یافته شود و از این طریق به کاهش هزینه های آزمایشگاهی و صرف وقت کم تر در آزمایشگاه، جهت مطالعه ی سیستم کمک شود.
