بهبود عملکرد نانوکاتالیست‌های مورد استفاده در صنعت پتروشیمی

پژوهشگر دانشگاه صنعتی سهند تبریز با استفاده از نانوذرات آهن موفق به تولید نانوکاتالیست‌هایی با کاربرد در صنایع پتروشیمی شده است که می‌توانند به طور ویژه موجب افزایش بهره‌وری فرایند تبدیل متانول به اولفین‌های سبک شوند.

کد خبر: ۶۱۳۰۶۵

سه‌شنبه - ۲۳ خرداد ۱۳۹۶ / June 13, 2017

اخبار دانشگاهی را از «کانال اخبار دانشگاهی SNN.ir» دنبال کنید

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو؛ پژوهشگر دانشگاه صنعتی سهند تبریز با استفاده از نانوذرات آهن موفق به تولید نانوکاتالیست‌هایی با کاربرد در صنایع پتروشیمی شده است که می‌توانند به طور ویژه موجب افزایش بهره‌وری فرایند تبدیل متانول به اولفین‌های سبک شوند.

محمد رستمی‌زاده، عضو هیأت علمی دانشگاه سهند تبریز و محقق طرح اظهار کرد: اولفین‌های سبک از جمله اتیلن و پروپیلن یکی از محصولات مهم صنایع پتروشیمی محسوب می‌شوند. در میان روش‌های مختلف تولید اولفین‌ها، فرایند تبدیل متانول به اولفین جایگاه ویژه‌ای را از آن خود کرده است. مهم‌ترین مزیت این فرایند، عدم وابستگی آن به مواد اولیه‌ نفتی است که محدودیت منابع فسیلی را پوشش می‌دهد. در این فرایند عموماً از کاتالیست‌های زئولیتی که یکی از پرکاربردترین کاتالیست‌ها در صنایع نفت و گاز است، استفاده می‌شود.

رستمی‌زاده در این تحقیقات که با همکاری شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی ایران صورت گرفته است، هدف اصلی بومی‌سازی دانش ساخت کاتالیست پرکاربرد زئولیتی و بهبود خواص آن جهت کاربرد در فرایند تولید اولفین‌های سبک بوده است.

وی در خصوص اهمیت انجام این قبیل مطالعات عنوان کرد: بومی‌سازی دانش ساخت این نوع کاتالیست‌ها می‌تواند نقش مهمی در رسیدن به اهداف اقتصاد مقاومتی در حوزه‌ نفت و گاز داشته باشد. بطور مشخص، با توجه به منابع وسیع گاز طبیعی و تولید مازاد متانول درکشور، تولید نانوکاتالیست زئولیتی Fe/ZSM-۵ می‌تواند موجب رفع نیاز کشور به واردات اولفین‌های سبک (اتیلن و پروپیلن) شود و ارزش افزوده قابل توجهی را نصیب کشور کند.

به گفته عضو هیأت علمی دانشگاه سهند تبریز، در این طرح، اثر نحوه‌ افزودن تقویت کننده نانوذرات آهن به نانوکاتالیست زئولیتی HZSM-۵ بر عملکرد آن بررسی شده است. باید توجه داشت که در تبدیل متانول به اولفین‌های سبک در کنار شرایط فرایندی، شکل، ساختار و خواص اسیدی کاتالیست مورد استفاده نیز تأثیر بسزایی بر انتخاب‌پذیری و گزینش اولفین‌ها به عنوان محصول اصلی نسبت به محصولات جانبی دارد.

رستمی‌زاده در ادامه به تشریح راهکار مورد استفاده در این طرح جهت دستیابی به هدف دنبال شده اشاره کرد و افزود: بهبود عملکرد کاتالیست، نظیر افزایش میزان تبدیل متانول، گزینش‌پذیری پروپیلن و طول عمر کاتالیست، با افزودن تقویت کننده به کاتالیست محقق می‌شود. در این تحقیق، به منظور تنظیم خصوصیات اسیدی و ساختاری نانوکاتالیست بهینه، تقویت کننده‌ نانوذرات آهن به دو روش تلقیح و افزودن در حین مرحله‌ ساخت مورد استفاده قرار گرفت. همچنین نانوکاتالیست‌های ساخته‌شده توسط چندین آزمون مختلف نظیر FE-SEM، XRD، BET، NH۳-TPD، FTIR، TEM و TGA‌ تعیین مشخصه شدند. در نهایت، عملکرد کاتالیستی نانوکاتالیست‌ها در شرایطی کاملاً مشابه شرایط عملیاتی فرآیند صنعتی تبدیل متانول به پروپیلن مورد ارزیابی واقع شد.

محقق طرح تصریح کرد: طبق آزمایش‌های صورت گرفته خصوصیات ساختاری و اسیدی مناسب نانوکاتالیست‌ ها منجر به فعالیت کاتالیستی مطلوب آن‌ها شده است؛ به گونه‌ای که نانوکاتالیست توسعه داده شده عملکردی بهتر از برخی کاتالیست‌های تجاری نشان داده است. دیگر مشخصه‌ بارز این نانوکاتالیست تولید شده، گزینش پذیری خیلی کم برای پارافین‌هاست (زیر ۵ درصد) که از نظر عملیاتی پارامتری مهم برای کاتالیست این فرآیند است.

رستمی‌زاده در پایان عنوان کرد: این نتایج منجر به افزایش بهره‌وری فرایند تبدیل متانول به اولفین‌ها و کاهش هزینه‌ تولید در قیاس با واردات محصول می‌شود و خود گام بزرگی به سوی بومی‌سازی دانش ساخت و تولید صنعتی نانوکاتالیست‌های زئولیتی خواهد بود.

نتایج این تحقیقات که حاصل همکاری محمد رستمی زاده عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی سهند تبریز و  فریدون یاری پور از شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی ایران حاصل شده است. نتایج این کار در مجله‌ Fuel با ضریب تأثیر ۳/۶۱۱ به چاپ رسیده است.