جداسازی گوگرد از گاز و مشتقات نفتی یکی از مهمترین مراحل تولید در صنایع نفت و پترو شیمی می باشد چرا که حضور گوگرد منجر به آلودگی محیط زیست و همچنین ایجاد مشکلات فنی در تجهیزات می گردد. از این رو، فرآیند سولفور زدایی (گوگرد زدایی) نقشی حیاتی در صنعت پتروشیمی دارد. برای اینکار، از موادی با فعالیت شیمیایی بالا بعنوان جاذب یا کاتالیست استفاده می گردد.
کاتالیست ها وارد فرآیند سولفور زدایی شده و طی اندرکنش با گوگرد جذب اتفاق افتاده و نهایتا جداسازی گوگرد صورت می پذیرد. نانو اکسید روی که اخیرا بعنوان نانو کاتالیست در صنعت پتروشیمی مطرح شده است به علت برخورداری از فعالیت کاتالیستی تقویت شده و همچنین ارزان قیمت بودن در مقایسه با کاتالیست های مرسوم باعث شده است تا فرآیند سولفور زدایی بهبود یابد. در این مقاله قصد داریم به بررسی فرآیند سولفور زدایی و نقش نانو اکسید روی در تقویت آن بپردازیم.
اهمیت سولفور زدایی در صنایع نفت و پتروشیمی
دو صنعت نفت و پتروشیمی از بزرگترین و پر اهمیت ترین صنایع کشورمان می باشند. علی رغم درآمد زایی بالای این صنایع آلودگی محیط زیست ناشی از آنها معضلی است که با آن دست و پنجه نرم می شود. مواد اولیه و محصولات این صنایع نظیر گاز، نفت، فرآورده های نفتی و روغنی، بنزین و… حاوی عنصر گوگرد و ترکیبات بر پایه گوگرد هستند که یکی از عوامل اصلی آلودگی هوا و محیط زیست می باشند.
به عنوان مثال تیوفِن (Thiophene) با فرمول شیمیایی C4H4S یکی از انواع ترکیبات بر پایه گوگرد است که در نفت وجود دارد. این ترکیب سمی و قابل اشتعال بوده که نه تنها از عوامل آلوده کننده محیط زیست می باشد بلکه خوردگی شدید و تخریب راکتور ها و تجهیزات این صنعت را تسریع می کند. بنابراین جداسازی تیوفن از نفت امری مهم و حیاتی می باشد.
در صورتیکه ترکیبات بر پایه گوگرد در صنایع نفت و پتروشیمی جداسازی نشده و غلظت آنها مطابق با استاندارد جهانی کنترل نگردد آلودگی های ناشی از آنها و تاثیرات مخربشان سنگین خواهد بود. از این رو، تمامی پالایشگاه ها بطور مداوم به دنبال بهترین روش و فرآیند جهت جداسازی گوگرد از فراورده های نفتی و گازی خود با بالاترین بازدهی می باشند.
روش های سولفور زدایی
تابحال برای سولفور زدایی یا گوگرد زدایی فرآورده های نفتی و گازی، فرآیند ها و کاتالیست های متنوعی توسعه داده شده اند که عبارتند از:
هیدرو سولفور زدایی (Hydrodesulfurization)،
سولفور زدایی اکسیداتیو (Oxidative Desulfurization)،
سولفور زدایی جاذب (Adsorptive Desulfurization) و
سولفور زدایی زیستی (Bio Desulfurization).
یکی از رایج ترین تکنیک ها در میان روش های سولوفور زدایی، سولفور زدایی جاذب می باشد که در مقیاس صنعتی نیز مورد استفاده قرار گرفته است. این روش از بازدهی مطلوبی در حذف ترکیبات گوگرد دار از هر دو فاز مایع و گازی برخوردار است.
بطور خلاصه، در این روش ترکیبات بر پایه گوگرد موجود در فاز مایع یا گاز روی سطح و درون حفرات سطحی ماده جاذب رسوب کرده و از این طریق جداسازی می شوند. بازدهی این روش تحت تاثیر خواص فیزیکوشیمیایی ماده جاذب نظیر: سطح ویژه، تخلخل های سطحی، ظرفیت جذب، قدرت جذب و… می باشد. از این رو و بسته به بازدهی مورد نیاز، از ترکیبات مختلفی همچون کربن فعال (Activated Carbon)، زئولیت (Zeolite)، اکسید فلزات (اکسید روی و اکسید مولیبدن) و سیلیکا مزوپور (Mesoporous Silica) برای حذف گوگرد و ترکیبات آن در این روش استفاده می گردد.
با این حال، در این روش امکان حذف عمیق و کامل گوگرد از فاز مایع (سوخت های مایع، روغن ها و..) وجود ندارد. علت این است که تولید صنعتی جاذب هایی با ظرفیت جذب بالا دشوار بوده و همچنین جاذب هایی با قابلیت جذب تمامی ترکیبات گوگرد دار موجود در سوخت های مایع هنوز توسعه داده نشده اند. همین موضوع باعث شده است تا محققین همواره به دنبال توسعه جاذب هایی با خواص ایده آل برای حذف عمیق گوگرد و ترکیبات آن از دو فاز گاز و مخصوصا فاز مایع باشند. تحقیقات اخیر نشان داده اند که تکنولوژی نانو می تواند راه حلی برای این موضوع باشد.
نانو اکسید روی در سولفور زدایی جاذب
با ظهور نانو تکنولوژی مشخص شد که این فناوری قابلیت بهینه سازی جاذب هایی با عملکرد عالی در فرآیند سولفور زدایی را دارا می باشد. نتایج مطالعات انجام شده در حوزه فناوری نانو نشان دادند که این تکنولوژی می تواند سطح ویژه و همچنین حفرات سطحی ماده جاذب را به مقدار قابل توجهی افزایش دهد. با افزایش سطح ویژه و حفرات سطحی در ماده جاذب، ظرفیت جذب آن تقویت شده و در نتیجه بازدهی جذب گوگرد و ترکیبات آن بهبود می یابد.
افزایش بازدهی فرآیند گوگرد زدایی کمک بسیار زیادی به حذف بیشتر و کامل تر ترکیبات گوگرد دار از فرآورده نفتی و گازی می نماید. با توجه به اینکه اکسید روی یکی از جاذب های پر مصرف در فرآیند سولفور زدایی می باشد، جایگزین کردن آن با نانو اکسید روی با خواص فیزکوشیمیایی تقویت شده (سطح ویژه بالا) باعث می شود تا بازدهی گوگرد زدایی بهبود چشمگیری یابد. می توان گفت که نانو اکسید روی آینده ای روشن برای دستیابی به فرآورده های نفتی و گازی با کمترین میزان گوگرد را به ارمغان می آورد. در واحد تحقیق و توسعه آرمان نانو فناور رابین نانو اکسید روی با سطح ویژه بالا و حفرات سطحی زیاد به منظور استفاده در فرآیند سولفور زدایی توسعه داده شده است. این محصول بواسطه برخورداری از تعداد زیاد سایت های فعال در سطح خود قابلیت افزایش بازدهی فرآیند گوگرد زدایی را دارا می باشد.
جهت مطالعه درباره نانواکسید روی با خلوص بالا کلیک کنید
منابع:
