Abstract
Oxidative desulfurization (ODS) has attracted interest in the academic and industrial fields to meet new, stringent environmental legislation and produce environmentally friendly fuel. In this work, catalytic oxidative desulfurization of dibenzothiophene (DBT) compounds in diesel fuel is studied using a co-magnetic active oxide over an activated carbon (Fe2O3 + MnO2/AC) catalyst. DBT oxidation reactions are conducted in new oscillatory and non-oscillatory baffled reactors (OBR and NOBR). New central baffles for handling catalyst particles as a fixed bed in the OBR are developed for the first time. ODS process is examined using hydrogen peroxide as oxidant under different operating parameters: temperatures: 30 - 90 °C, oxidation times: 3–12 min, frequency: 0.5 - 2 Hz, and amplitude: 3 -12 mm. The results observed that the highest desulfurization efficiency (98.1 %) is achieved under the best conditions (90 °C, 12 min, 2 Hz, and 12 mm) in OBR. The dramatic DBT oxidation in a short desulfurization time is mainly attributed to the synergistic effect of oscillatory flow and the high activity of the synthesized catalyst. The desulfurization kinetic model is examined under the best conditions. Kinetic results show that ODS reactions follow a first-order model. Also, a low activation energy (3.68 kJ/mol) is determined, which proves rapid DBT oxidation at a lower required energy.
Keywords
DBT oxidation; Co-active catalyst; Activated carbon; Oscillatory baffled reactor; Kinetic parameters
Abstract
تحظى عملية إزالة الكبريت بالأكسدة (ODS) باهتمام كبير في المجالين الأكاديمي والصناعي، وذلك لتلبية التشريعات البيئية الصارمة الجديدة وإنتاج وقود صديق للبيئة. يتناول هذا البحث إزالة الكبريت بالأكسدة التحفيزية لمركبات ثنائي بنزوثيوفين (DBT) من وقود الديزل باستخدام أكاسيد نشطة مغناطيسية مشتركة فوق محفز الكربون المنشط (Fe2O3 + MnO2/AC). تُجرى تفاعلات أكسدة DBT في مفاعل جديد ذي حاجز تذبذبي وغير تذبذبي (OBR وNOBR). طُوّرت حواجز سلال مركزية جديدة للتعامل مع جزيئات المحفز كحشوة ثابتة في OBR لأول مرة. تُفحص عملية ODS باستخدام بيروكسيد الهيدروجين كمؤكسد في ظل معايير تشغيل مختلفة: درجات الحرارة: 30-90 درجة مئوية، أوقات الأكسدة: 3-12 دقيقة، التردد: 0.5-2 هرتز، والسعة: 3-12 ملم. أظهرت النتائج تحقيق أعلى كفاءة لإزالة الكبريت (98.1%) في أفضل الظروف (90 درجة مئوية، 12 دقيقة، 2 هرتز، و12 ملم) في OBR. ويعود السبب الرئيسي لأكسدة DBT الشديدة في زمن إزالة الكبريت القصير إلى التأثير المشترك الجذاب للتدفق التذبذبي والنشاط العالي للمحفز المُصنّع. وقد فُحص نموذج حركية إزالة الكبريت في أفضل الظروف. وأظهرت النتائج الحركية أن تفاعلات ODS تتبع نموذج الدرجة الأولى. كما حُددت طاقة تنشيط منخفضة (3.68 كيلوجول/مول)، مما يُثبت سرعة أكسدة DBT عند طاقة مطلوبة أقل.
Keywords
أكسدة DBT، محفز مشترك، كربون نشط، مفاعل حاجز تذبذبي، معلمات حركية