ارزیابی تجربی و شبیه‌سازی مولکولی کاربرد چارچوب‌های فلز-آلی در حذف ترکیبات گوگردی از برش‌های نفتی-بنزینی به منظور تولید سوخت پاک

وجود ترکیبات گوگردی و مرکاپتان‌ها در برش‌های نفتی، موجب آلودگی محیط زیست شده و در خطوط انتقال و مخازن نگهداری، باعث خوردگی می‌شود. بنابراین لازم است تا مقدار گوگرد و مرکاپتان‌ها در برش‌های نفتی تا حد استانداردهای بین الملی کاهش یابد. چارچوب‌های فلزآلی دسته‌ی از جاذب‌های نانومتخلخل هستند که برای ذخیره‌سازی و جداسازی گازها و بهره‌برداری از انرژی و اصلاح محیط زیست مناسب تشخیص داده شده است. این مقاله با استفاده از آزمایشات تجربی و نیز شبیه‌سازی مولکولی تلاش می‌کند تا حذف ترکیبات گوگرددار از بنزین را مورد بررسی قرار دهد. در آزمایش‌های تجربی گوگردزدایی از تیوفن و بنزوتیوفن که ترکیبات آروماتیک گوگرددار در بنزین هستند به عنوان بنزین مدل شده استفاده شد. فرآیند گوگردزدایی توسط برخی چارچوبهای فلزآلی با جرم g0.05 در مدت زمان 8 ساعت و در دمای k308 انجام شد. در قسمت شبیه‌سازی مولکولی نیز برای بنزین یک مدل تعریف شد که شامل مخلوط دوتایی از نرمالهگزان/بنزوتیوفن، نرمالهگزان/تیوفن و نرمالهگزان/اتان‌تیول بود. مقدار جذب و گزینندگی ترکیبات گوگرددار در چارچوبهای فلزآلی مورد بررسی قرار گرفت. بهترین جداسازی در مخلوط نرمالهگزان و ترکیبات گوگرددار مربوط به کسر مولی 0.01 در دمای k318 بود که این مقدار برای مخلوط بنزوتیوفن و نرمالهگزان برابر با 12852.92، برای مخلوط تیوفن و نرمالهگزان برابر با 628.94 و برای مخلوط اتان‌تیول و نرمالهگزان برابر با 50.699 بدست آمد. نتایج نمودارهای جذب و گزینندگی ترکیبات گوگرددار بر چارچوب‌های فلزآلی در هر دو بخش تجربی و شبیه‌سازی نشان داد که mil47(v) دارای بیشترین گزینندگی و جذب برای ترکیبات گوگرددار است. در هر دو بخش تجربی و شبیه‌سازی مولکولی مشخص شد که چارچوبهای فلزآلی می‌توانند حذف کننده‌ی مناسبی برای ترکیبات گوگرددار، جهت بدست آوردن سوخت پاک باشند.

Experimental and molecular simulation evaluation of the organic-metal frameworks in removing sulfur compounds from petroleum-gasoline cuts in order to produce clean fuel

The presence of sulfur compounds and mercaptans in oil cuts causes environmental contamination and leads to corrosion in transmission lines and storage tanks. Therefore, it is necessary to reduce the amount of sulfur and mercaptans in oil cuts to international standards. Metal organic frameworks are a class of nanoporous adsorbents that have been identified for storing and separating gases and utilizing energy and environmental regeneration. This paper using experiments and molecular simulations, attempts to investigate the removal of sulfur compounds from gasoline. In experimental desulfurization tests thiophene and benzothiophene, which are aromatic sulfur compounds in gasoline were used as a model. The desulfurization process was selected by some metalorganic frameworks with 0.05g of mass for 8 hrs at 308K. In the molecular simulation part, a model was defined for gasoline that included a binary mixture of normalhexane/benzothiophene, normalhexane/thiophene, and normalhexane/ethanethiol. The amount of adsorption and selection of sulfur compounds in metalorganic frameworks was investigated. The best separation in the mixture of normalhexane and sulfur compounds was related to a molar fraction of 0.01 at 318K, which was equal to 12602.92 for benzothiophene and normalhexane mixtures, for the mixture of thiophene and normalhexane is 628.49, and obtained for the mixture of ethanethiol and normal hexane at 50.699. The results of adsorption and adsorption diagrams of sulfur compounds on metalorganic framesin both experimental and simulation sections showed that MIL47(V) had the highest selectivity and adsorption for sulfur compounds. In both experimental and molecular simulations, it was found that metalorganic frameworks could be a good detergent for sulfur compounds to obtain clean fuel.