کاتالیست تصفیه هیدروژنی کاربردی در صنایع پالایش و پتروشیمی ایران ساخت شد

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، فرهاد کیوانی مهر دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «اصلاح کاتالیست فرآیند تصفیه هیدروژنی با استفاده از مخلوط اکسید‌های فلزی» گفت: نفت خام و مشتقات نفتی مانند مازوت، نفتا و بنزین پیرولیز علاوه بر هیدروکربن‌ها شامل ناخالصی‌هایی مانند ترکیبات گوگرددار، نیتروژن‌دار، اکسیژن‌دار و فلزات هستند.

وی با بیان اینکه وجود این ترکیبات سبب بروز مشکلات محیط زیستی شدیدی خواهد شد که کشور ما هم این روز‌ها بسیار با این آلاینده‌ها خصوصاً در سوخت نیروگاه‌ها و خودرو‌ها به دلیل تشکیل ترکیبات SOx و NOx که عامل اصلی آلودگی هوا هستند، مواجه است؛ گفت: این آلاینده‌ها اگر وارد جو شوند با رطوبت هوا واکنش داده و به صورت باران اسیدی به سطح زمین باز می‌گردند که سبب فرسایش خاک و از بین رفتن نمای ساختمان‌ها می‌شوند.

به گفته کیوانی مهر، این آلاینده‌ها در مجتمع‌های پالایشگاهی و پتروشیمیایی موجب مسمومیت کاتالیست‌های فرآیند‌های پایین‌دستی، کاهش کیفیت محصول، مشکلات عملیاتی مانند خوردگی در تجهیزات و لوله‌های انتقال و رسوب فلزات در توربین‌ها خواهند شد و حتی مشکلات عدیده‌ای در عملکرد موتور خودرو‌ها از دیگر اثرات این ترکیبات آلاینده به شمار می‌رود.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر افزود: در صنایع پالایشگاهی و پتروشیمیایی برای جداسازی این ناخالصی‌ها از فرایندی کاتالیستی به نام تصفیه هیدروژنی استفاده می‌شود. در استاندارد‌های روز دنیا نظیر یورو ۵ و یورو ۶ وجود ترکیبات گوگرددار و نیتروژن دار در سوخت خودرو‌ها و شناور‌ها به شدت محدود شده است، بنابراین برای دستیابی به استاندارد‌های جهانی نیاز است از کاتالیست‌هایی در این فرایند تصفیه هیدروژنی استفاده کرد که درصد بیشتری از این ترکیبات را کاهش دهد و سوخت پاکی را تولید کند.

وی ادامه داد: کاتالیست‌های واحد‌های تصفیه هیدروژنی عموماً وارداتی بوده و کشور‌های آمریکا و فرانسه تولید کننده عمده این کاتالیست‌ها هستند و اکثر دانش فنی واحد‌های تصفیه کشور نیز مربوط به این کشورها است.

وی ادامه داد: در سال‌های اخیر تا حدی تلاش‌هایی برای بومی‌سازی این کاتالیست‌های استراتژیک در کشور انجام شده است؛ اما یکی از مشکلات فرآیند تصفیه هیدروژنی کاهش کیفیت محصول پس از فرآیند تصفیه است به گونه‌ای که مقداری از ترکیبات با ارزش نظیر آروماتیک‌ها به مواد با ارزش پایین‌تر تبدیل می‌شود که سبب کاهش قیمت محصولات می‌شود.

وی ادامه داد: در این پژوهش ما توانستیم کاتالیست‌هایی برای فرایند تصفیه هیدروژنی تولید کنیم که علاوه بر این که سبب حذف عمیق ترکیبات آلاینده می‌شود کیفیت و ارزش محصول را افزایش می‌دهد بنابراین هم می‌توان استاندارد‌های محیط زیستی را دریافت کرد و هم بر خلاف کاتالیست‌های تجاری رایج که سبب کاهش کیفیت محصول می‌شود ارزش و کیفیت محصول خروجی را ارتقا دهیم.

به گفته فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر، با توجه به بحران آلودگی در شهر‌های بزرگ و تأمین سوخت پاک برای خودروها، نیروگاه‌های کشور و شناور‌های دریایی کسب دانش فنی ساخت کاتالیست‌های تصفیه هیدروژنی را امری مهم دیدیم و به منظور تجاری‌سازی نمونه‌های ساخته شده از همان ابتدای کار با رویکرد تجاری‌سازی محصول پیش رفتیم و نمونه‌ها را به صورتی که قابل بارگذاری در راکتور‌های صنعتی باشند تولید کرده‌ایم که یکی دیگر از مزایای این طرح است.

وی افزود: این طرح از همان ابتدا جزء طرح‌ها و پایان‌نامه‌های صنعتی بوده که با همکاری شرکت پتروشیمی بوعلی سینا واقع در منطقه ویژه اقتصادی ماهشهر انجام شده است؛ ایده ابتدایی کار که در نهایت منتهی به ثبت اختراع گردید در آزمایشگاه "مهندسی واکنش‌های سطحی و نانو مواد انرژی پیشرفته" دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر تحت سرپرستی سجاد حبیب زاده شکل گرفت و در ادامه با همکاری واحد پژوهش و توسعه شرکت پتروشیمی بوعلی سینا و پرویزی ریاست وقت واحد، نمونه‌ی اولیه ساخته و تست‌های عملکرد روی آن انجام شد در طول کار اصلاحات زیادی با توجه به نتایج عملکرد کاتالیست انجام گرفت تا در نهایت به محصول مورد نظر که هدف‌های پژوهش ما را پوشش دهد دست یافتیم.

وی با اشاره به نتایج حاصل شده از پژوهش گفت: نتیجه این پژوهش در رفع چالش گوگردزدایی مازوت نیروگاه‌ها و شناور‌ها و همچنین صنعت پالایش و پتروشیمی از نفت خام و مشتقات نفتی کاربرد دارد. کاتالیست ساخته شده برای خوراک‌های مختلف مانند مازوت، نفتا و بنزین پیرولیز آزمایش شده و برای همه برش‌ها نتایج مطلوبی حتی بهتر از نمونه‌های خارجی حاصل شده است، بنابراین کاتالیست این پژوهش برای طیف وسیعی از خوراک‌ها از بنزین تا مازوت قابل استفاده است. بومی سازی دانش فنی ساخت کاتالیست‌های تصفیه هیدروژنی و ساخت نمونه‌های تجاری که امکان بارگذاری در رآکتور‌های صنعتی را دارد اولین گام این پروژه بوده است.

این محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر افزود: در ادامه درصدد هستیم دانش فنی ساخت کاتالیست را در اختیار شرکت‌های داخلی کاتالیست‌سازی قرار دهیم تا با تولید انبوه آن، زمینه ورود نسل جدیدی از کاتالیست‌های بومی تصفیه هیدروژنی را در داخل میسر کنند.

وی افزود: این کاتالیست یک کاتالیست تجاری برای تصفیه عمیق مشتقات نفتی بوده که دانش فنی آن را بدست آورده‌ایم و کاربرد وسیعی در برش‌های نفتی (از برش‌های سبک تا برش‌های سنگین) دارد. هزینه ساخت پایین‌تر تا یک‌سوم نسبت به نمونه‌های آمریکایی و فرانسوی از مزیت‌های بارز این پروژه است.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر ادامه داد: فرایند تصفیه هیدروژنی از دهه ۵۰ تاکنون به طور گسترده در صنایع پالایشی و پتروشیمی مورد استفاده قرار گرفته است. کاتالیست‌های مورد استفاده در این فرآیند نیز به مرور زمان تغییر کرده و بهینه شده است، اما همچنان سبب کاهش کیفیت محصول پس از تصفیه می‌شوند.

وی بیان کرد: کاتالیست این پژوهش علاوه بر تصفیه عمیق مشتقات نفتی، سبب افزایش کیفیت محصول نیز می‌شوند که به نوبه خود کار منحصر به فردی است و نمونه آن در کاتالیست‌های خارجی و داخلی وجود ندارد.

کیوانی مهر به اشاره به مزیت‌های رقابتی طرح گفت: بومی‌سازی دانش فنی ساخت کاتالیست استراتژیک تصفیه هیدروژنی، افزایش کیفیت و ارزش محصول پس از فرآیند تصفیه، هزینه پایین ساخت تا یک‌سوم نسبت به نمونه‌های خارجی از مزیت‌های رقابتی پروژه محسوب می‌شوند.

وی در خصوص کاربرد‌های پروژه گفت: تولید سوخت پاک برای خودروها، نیروگاه‌ها و شناور‌ها مطابق با استاندارد‌های یورو ۵ و یورو ۶، تصفیه ناخالصی‌های برش‌های مختلف نفت خام جهت استفاده در فرآیند‌های پتروشیمیایی افزایش کیفیت و ارزش محصول در فرآیند‌های تبدیلی، هیدروژناسیون ترکیبات الفینی جهت جلوگیری از مسمومیت کاتالیست‌ها در فرآیند‌های پایین‌دستی، بومی‌سازی دانش فنی و امکان ساخت کاتالیست استراتژیک تصفیه هیدروژنی از ویژگی‌های این طرح به شمار می‌روند.

گفتنی است: استاد راهنمای این پروژه سجاد حبیب زاده عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر بوده است.