عنوان

مطالعه ترمودینامیکی استخراج مایع مایع بنزن و تیوفن از آلیفاتیک ها با استفاده از حلال های اوتکتیک ژرف بر پایه کولین,‮‭Thermodynamic study of liquid-liquid extraction of benzene and thiofene from aliphatics using choline based deep eutectic solvents (DESs)‬

Number

‭۲۱۴۷۷پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

مطالعه ترمودینامیکی استخراج مایع مایع بنزن و تیوفن از آلیفاتیک ها با استفاده از حلال های اوتکتیک ژرف بر پایه کولین

Parallel Title Proper

‮‭Thermodynamic study of liquid-liquid extraction of benzene and thiofene from aliphatics using choline based deep eutectic solvents (DESs)‬

First Statement of Responsibility

/بهروز محمدی خوشرج

Name of Publisher, Distributor, etc.

: شیمی

Date of Publication, Distribution, etc.

، ‮‭۱۳۹۸‬

Name of Manufacturer

، میرزائی

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۲۴۸‬ص‬

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

شیمی فیزیک

Date of degree

‮‭۱۳۹۸/۰۴/۱۲‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

جداسازی ترکیبات آروماتیک-آلیفاتیک چالش بزرگی برای صنایع پتروشیمی می باشد .با این حال روش کارآمدی برای جداسازی مخلوطهایی از آروماتیکهایی با ترکیب درصد وزنی کمتر از ‮‭۲۰‬ در دما و فشار عادی) محیط (معرفی نشده است .وجود استانداردهای الزام آور در حوزه محصولات پتروشیمی که مستلزم کمینه کردن مقادیر ترکیبات آروماتیک مانند بنزن و تیوفن در این محصولات به خاطر تاثیرات مخرب زیست محیطی آنها می باشد و همچنین ارزش اقتصادی بالای برخی ترکیبات آروماتیک به عنوان ماده اولیه از علل اهمیت فرآیند بازیابی آروماتیکها می باشد .به خاطر وجود نقاط آزئوتروپیک در مخلوطهای آروماتیک - آلیفاتیک، جداسازی صنعتی این مخلوطها در نزدیکی نقطه جوش و با استفاده از سولفولان و یا‮‭N‬ -فرمیل مورفولین صورت می گیرد .این فرآیند با تقطیر استخراجی برای بازیابی حلال ادامه می یابد .در سالهای گذشته تحقیقات در خصوص جداسازی ترکیبات آروماتیک از آلیفاتیک با استفاده از مایعات یونی صورت گرفته است و تاثیر برخی از عوامل ساختاری در فرآیند جداسازی آروماتیک آلیفاتیک مطالعه شده است، گران بودن، دشواری سنتز و سمی بودن بسیاری از این ترکیبات،استفاده آنها را درجهت جداسازی های آروماتیکها از آلیفاتیکها را با محدودیت همراه می سازد، بنابراین نسل جدیدی از حلال های سبز با نام حلالهای اوتکتیک ژرف ‮‭(DES)‬ معرفی شدند که ضمن زیست سازگار بودن، به آسانی سنتز می شوند و ارزان قیمت می باشند .جهت استفاده بهینه و درک بهتر از برهمکنشهای مولکولی بین ‮‭DES‬ و آروماتیک های مورد نظر برای استخراج، نیاز به داده های تعادل مایع مایع و همچنین داده های ترمودینامیکی برای سیستم هایی شامل حلال‮‭(DES)‬ + آروماتیک + آلیفاتیک‌می باشد .لازم به توضیح است که علیرغم کارهای معدودی که در گذشته بر روی این نوع جداسازی ها با استفاده از‮‭DES‬ انجام شده است، هیچ نوع مطالعه ترمودینامیکی) آنگونه ما در این رساله سعی در ارائه آن داریم (قبلا گزارش نشده است .لذا در این پروژه ابتدا حلالهای اوتکتیک ژرف ‮‭(DES)‬ مناسب بر پایه کولین کلراید در ترکیب با مواد دهنده پیوند هیدروژنی انتخاب شده بر اساس مطالعات صورت گرفته بر روی منابع شامل :مونو اتیلن گلیکول، دی اتیلن گلیکول، تری اتیلن گلیکول، مونو اتانول آمین، دی اتانول آمین، تری اتانول آمین، دی گلیکول آمین، سولفولان و ‮‭N‬ فرمیل مورفولین تهیه شدند و سپس برای استخراج مواد آروماتیکی) بنزن، تیوفن (از بستر های غیر آروماتیکی) هگزان و سیکلوهگزان (مورد استفاده قرار گرفتند .برای اندازه گیری کارآیی حلال های مورد استفاده در این مطالعه و همچنین درک بهتر برهمکنش های حلال حل شونده کارهای زیر انجام گرفتند.‮‭۱‬ :تست حلالیت : تست حلالیت به منظور تعیین حلالیت آروماتیک ها در آلیفاتیک ها) غیر آروماتیک ها (و حلال ها صورت گرفت .حلالیت بالای آروماتیک ها در حلال های اوتکتیک ژرف و حلالیت پایین آنها در آلیفاتیک ها) غیر آروماتیک ها (نشان دهنده کاربردی بودن آن ‮‭DES‬ برای این نوع جداسازی می باشد .این تست به روش کدورت سنجی و در دمای محیط صورت گرفت.‮‭۲‬ .تعیین داده های تعادل مایع مایع سیستم های مشتمل بر آروماتیک + آلیفاتیک + حلال ‮‭(DES)‬ با استفاده از روش کروماتوگرافی گازی .با استفاده از این نتایج، مقادیر پارامترهای گزینش پذیری و ضرایب توزیع در دماهای مختلف محاسبه شده، دیاگرام های سه جزئی و خطوط اتصال آنها رسم و جهت مقایسه کارایی حلال های انتخاب شده با حلال های صنعتی مورد استفاده قرار گرفتند .صحت داده های تجربی تعادل مایع مایع با استفاده از روش ‮‭Othmer Tobias‬ تعیین شد.‮‭۳‬ .داده های مبتنی بر اندازه گیری های دانسیته، سرعت صوت، ویسکوزیته و ضریب شکست جهت محاسبه داده های ترمودینامیکی حجم سنجی، تراکم پذیری، ضریب‮‭B‬ ، ضریب شکست مولی و عدد حلال پوشی مورد استفاده قرار گرفتند و از نتایج آنها برای بررسی و تفسیر برهمکنش های موجود در سیستم های مورد مطالعه استفاده شد.‮‭۴‬ .برازش و مدل سازی حلالیت آروماتیک ها و آلیفاتیک ها در حلال های مورد مطالعه با استفاده از مدل های ترکیب موضعی‮‭NRTL‬ و ‮‭UNIQUAC‬ به منظور بررسی کارایی مدل ها و محاسبه مقادیر ضرایب فعالیت گونه های حل شونده.‮‭۵‬ .تعیین پارامترهای هانسن برای سیستم های مورد مطالعه جهت بررسی اثر ساختار حلال انتخاب شده در استخراج آروماتیک ها .نتایج حاصله نشان دادند که ‮‭DES‬ های مورد مطالعه در مقیاس آزمایشگاهی کارایی بالاتری از حلال های متداول صنعتی جهت استخراج آروماتیک) بنزن یا هگزان (از فاز آلیفاتیکی نشان می دهند .همچنین ‮‭DES‬ تهیه شده از مونو اتانول آمین و کولین کلراید با نسبت مولی ‮‭۵‬ به‮‭۱‬ ، بالاترین کارایی را در جداسازی آروماتیک ها از آلیفاتیک نشان داد

Text of Note

The separation of aromatics from aliphatic mixtures is a serious challenge for petrochemical industries. However, an efficient method for extraction of aromatic compounds with a weight fraction less than 20 at normal temperature and pressure has not been yet introduced. It is recommended (on the basis of petrochemical products standards) to minimize aromatic containing (such as benzene or thiophene) in petrochemical products both for their negative health effects. Also, due to the considerable cost of aromatic compounds (as raw material), it is necessary to recover them. Due to the azeotropic behavior of the aromatic-aliphatic mixtures, separation of these mixtures can occur near their boiling point by increasing the third component like sulfolane or N-formylmorpholine (NFM). NFM changes the relative volatility of the azeotrope mixtures. NFM extraction process continues with extractive distillation to recover the NFM. In the recent decade, ionic liquids have been used as solvents for separation of aromatic aliphatic mixtures. But the ionic liquids cost, complicated synthesis methods and toxicity cause to some limitations in their application in aromatics-aliphatics separation process. Then application of these neoteric solvents was growing rapidly till deep eutectic solvents (DESs) were introduced as a novel generation of green solvents, which have low costs, biocompatible and easy synthesis methods. Due to optimum uses of DESs for liquid liquid extraction and understanding of the aromatic DES molecules interactions, it is required to study liquid liquid equilibrium of this extraction as well as the solvent (DES) + aromatic + aliphatic systems thermodynamics properties. It is necessary to mention that despite of some reported researches about application of DES for aromatic-aliphatic separation, there is not any thermodynamics study (as we done in this research) in this field. In this research, firstly the proper DESs on the basis of choline chloride in combination with hydrogen bond donors were selected regarding to the literature [18-32 , 65-68]. They were including (mono, di and tri) ethylene glycol, (mono, di and tri) ethanolamine, diglycolamine, sulfolane and N-formylmorpholine. These prepared DESs were used for aromatics (benzene or thiophene) extraction from non-aromatics (hexane or cyclohexane) media. For evaluating of these solvents performances for the extraction in this study and the better understanding of solvent solute interactions, the followings were done: 1.Solubility test: this test was done for determination of aromatics solubility in the aliphatics (non-aromatics) media. The higher solubility of aromatics in DESs or the lower aliphatics (non-aromatics) in these solvents indicate the suitibility of DESs as solvents for this extraction. This test was done via turbidity method at the amient condition. 2.The liquid liquid equilibrium data were obtained for solvent (DES) + aromatic + aliphatic systems via Gas Chromatography, GC, technique. Using LLE data, the selectivity and the distribution coefficient was calculated at the experimental temperatures. The related triangular diagram and their tie-lines were depicted for evaluation of the selected solvents performance in the aromatics-aliphatic separation. The Othmer-Tobias equation was used to ensure the consistency of obtained LLE data. 3.Using density, speed of sound, viscosity and refractive index data, the thermodynamics properties like volumetric, compressibility, Bcoefficient and solvation number were obtained. These calculated values were used for understanding of solvent-solute interaction in the studied systems. 4.The experimental LLE data in this study were correlated using the non-random liquid equation (NTRL) and the universal quasi-chemical (UNIQUAC) models for evaluation of these models applicability for this correlation and prediction of the activity coefficients. 5.Determination of Hansen solubility parameters for the studied systems for study of selected solvents structure effects in the aromatic extraction

Parallel Title

‮‭Thermodynamic study of liquid-liquid extraction of benzene and thiofene from aliphatics using choline based deep eutectic solvents (DESs)‬

محمدی خوشرج، بهروز

Mohammadi Khoshraj, Behrouz

شکاری، حمایت، استاد راهنما

زعفرانی معطر، محمد تقی، استاد راهنما

مهرداد، عباس، استاد مشاور

رنجبر، حیدر، استاد مشاور

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی