گوگردزدایی نفت خام به کمک نانوساختارها

محققان دانشگاه صنعتی شریف و پژوهشگاه صنعت نفت با سنتز و بهره‌گیری از یک نانوساختار گرافنی توانستند بازدهی عملیات گوگردزدایی نفت خام را افزایش دهند. سنتز این نانوساختار در مقیاس آزمایشگاهی صورت گرفته است.

کد خبر: ۱۱۳۹۰۱

تاریخ: ۰۸ تير ۱۳۹۵ - ۰۹:۱۵

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ریاست جمهوری، در نفت خام و برش‌های نفتی، مقداری ترکیبات گوگردی نیتروژن دار و اکسیژن‌دار وجود دارد. این مواد آلاینده درصورتی ‌که از سیالات نفتی جدا نشوند، هنگام ورود به فرایندهای واحد پالایش، می‌توانند اثرات مخربی بر روی تجهیزات، کاتالیست‌ها و کیفیت محصولات نهایی داشته باشند.
با توجه به اهمیت این مسئله، یکی از کارهای مهم در هر پالایشگاهی، عملیات تصفیه است که هدف آن حذف یا کاهش این‌گونه ترکیبات مزاحم است. ترکیبات گوگردی به خاطر بوی نامطبوعشان مطلوب نیستند و به دی‌اکسید سولفور و هیدروژن سولفید که ترکیباتی خورنده‌اند تبدیل می‌شوند. طبیعت خورنده‌ آن‌ها به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای بر عملیات پالایش و نگهداری نفت تأثیر می‌گذارد. تاکنون فرایندهای مختلفی جهت گوگردزدایی نفت خام معرفی شده است.
دکتر زینب حجار محق دانشگاه صنعتی شریف با معرفی عملیات گوگردزدایی هیدروژنی به‌عنوان روشی که از کاتالیست در جهت حذف ترکیبات گوگردی استفاده می شود، گفت: در فرایند گوگردزدایی هیدروژنی، کاتالیست و بالأخص پایه‌ کاتالیست، نقش بسیار مهمی در بازدهی فرایند دارد. لذا در این پژوهش، گرافن به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود به‌عنوان پایه‌ کاتالیست انتخاب شده و کاتالیست سنتز شده بر پایه‌ گرافن جهت گوگردزدایی از نفت خام مورد استفاده و ارزیابی قرار گرفت.
نانوکاتالیست سنتز شده در این طرح با فعالیت و طول عمر بالاتر نسبت به کاتالیست‌های مشابه، علاوه بر سرعت، بازدهی فرایند گوگردزدایی را افزایش می‌دهد.
حجار با اشاره به خواص منحصربه‌فرد کاتالیست‌های کربنی افزود: کاتالیست‌های کربنی به دلیل ماهیتشان و برخورداری از ویژگی‌هایی نظیر برهمکنش کمتر فاز فعال و پایه سطح بالا، توانایی در فعال کردن هیدروژن و پایداری در برابر تشکیل کک پتانسیل لازم جهت استفاده به‌عنوان پایه‌ فرایند گوگردزدایی هیدروژنی را دارا هستند. محدودیت‌هایی همچون پایداری مکانیکی، اندازه و حجم حفرات در پایه‌های کربنی وجود دارد که با کشف گرافن و ویژگی‌های منحصربه‌فرد آن، این محدودیت‌ها کمرنگ شد.
وی ادامه داد: ابتدا نانوکامپوزیت کاتالیستی مولیبدن سولفید/گرافن در یک روش تک‌مرحله‌ای و به‌صورت درجا و به روش ورقه کردن شیمیایی سنتز شده است. در مرحله‌ بعد، ارتقادهنده‌ کبالت با استفاده از پیش ماده‌ی Co(NO3)36H2 به روش تلقیح روی ماده سنتز و بارگذاری شد. پس از تلقیح، ماده به‌دست‌آمده عملیات کلسینه شد و در نهایت این ماده به‌عنوان نانوکاتالیست جهت گوگردزدایی نفت خام مورد استفاده و ارزیابی قرار گرفت.
این نانوکاتالیست توانسته است خوراک نفتای حاوی مقدار ppm 1350 گوگرد را در مرحله‌ گوگردزدایی به کمتر از ppm 1 کاهش دهد.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر محمد کاظمینی- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی شریف- دکتر علیمراد رشیدی و دکتر منصور بزمی- اعضای هیأت علمی پژوهشگاه صنعت نفت- و دکتر زینب حجار – دانش‌آموخته‌ مقطع دکترای دانشگاه صنعتی شریف- است.
نتایج این کار در مجله‌ Catalysis Letters(جلد 145، سال 2015، صفحات 1660 تا 1672) به چاپ رسیده است.