به دلیل افزایش نیاز به پروپیلن، استفاده از روشهای اختصاصی تولید این ماده مانند هیدروژن زدایی پروپان رو به افزایش است. این فرایند کاتالیستی، گرماگیر و تعادلی است. کاتالیست‌های تجاری فرایندهای هیدروژن زدایی بر اساس کرومیا ـ آلومینا و اخیراً کاتالیست‌های پلاتین یا پلاتین اصلاح شده هستند. از آنجا که کاتالیست‌های کروم‌دار از لحاظ زیست محیطی مشکل ساز هستند، تمایل به استفاده از فلز پلاتین افزایش یافته است. در ایران نیز، کاتالیست‌های پلاتین برای هیدروژن‌زدایی در واحدهای LAB و هیدروژن‌زدایی ایزوبوتان با میزان مصرف سالیانه حدود 80 تن در سال کاربرد دارد.
فلز پلاتین از نظر کاتالیستی بسیار فعال است ولی به تنهایی گزینش پذیری پایینی نسبت به فرایند هیدروژن زدایی از آلکان های سبک دارد و با گذشت زمان در اثر تشکیل کک به سرعت غیرفعال می شود. برای افزایش گزینش پذیری و پایداری این کاتالیست ها اغلب فلزات غیر فعال به عنوان ارتقا دهنده به آنها افزوده می شود، ولی افزودن فلزات غیر فعال سبب کاهش فعالیت فلز پلاتین می شود. در فرایندهای تجاری اکثراً از قلع به عنوان پروموتر استفاده شده است.
اضافه نمودن قلع به پلاتین روی پایه آلومینا سبب بهبود فعالیت و گزینش پذیری نسبت به تولید الفین‌ها در واکنش‌های هیدروژن‌زدایی می‌گردد و بعلاوه پایداری کاتالیست را نیز افزایش می‌دهد. آلومینا یکی از بیشترین پایه‌هایی است که برای فرایند هیدروژن‌زدایی کاربرد دارد و علت آن قابلیت فوق‌العاده‌ای است که برای درجه بالای توزیع پلاتین دارد که برای رسیدن به فعالیت بالا در فرایند هیدروژن‌زدایی ضروری است. اما به علت اینکه سایت‌های اسیدی روی پایه آلومینا سبب انجام واکنش‌های جانبی و تشکیل کک می‌شوند اضافه نمودن فلزات قلیایی و قلیایی خاکی به منظور مسموم کردن سایت‌های اسیدی برای کم کردن واکنش ایزومریزاسیون بدون اینکه تاثیری بر روی ظرفیت هیدروژن‌زدایی سیستم کاتالیستی بگذارد ضروری است.
با توجه به اهمیت و وسعت مصرف این کاتالیست در ایران، پژوهش‌های گسترده‌ای در مقیاس آزمایشگاهی، غربالگری و بهینه کردن فرمولاسیون، ساخت کاتالیست در مقیاس پایلوت و مدل‌سازی سینتیکی آن در شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی انجام گرفته است.
کاتالیست های هیدروژن‌زدایی در شرکت پژوهش و فناوری
فعالیت‌های گروه کاتالیست شرکت پژوهش و فناوری با بیش از 13 سال سابقه در زمینه کاتالیست‌های هیدروژن‌زدایی بر اساس فلز پلاتین روی پایه‌های گاما و تتا آلومینا است. در این راستا، کارهای پژوهشی مشترک با دانشگاه ها و همچنین برخی از شرکت‌های بین المللی صاحب نام تولید کاتالیست همچون IFP فرانسه و انگلهارد هلند (اینک در مالکیت BASF است) نیز انجام شده است. کاتالیست‌های کار شده همراه با ارتقا دهنده‌های مناسب هستند و برای هیدروژن‌زدایی پروپان (PDH)، ایزوبوتان و پارافینهای خطی C10-C14، مورد استفاده در فرایندهای Oleflex و Pacol قابل استفاده هستند.
کاتالیست هیدروژن‌زدایی نرمال پارافین ها را شرکت پژوهش و فناوری در کار پژوهشی مشترک با شرکت IFP فرانسه در سال 1383 توسعه داده است. کاتالیست در واحد پایلوت ساخت شرکت VINCI آزمایش شده است. تبدیل پارافینهای سنگین، گزینش پذیری نسبت به منوالفین‌ها و پایداری از پارامترهای مهم در تعیین عملکرد کاتالیست در واکنش هیدروژن‌زدایی هستند. در شرایط عملیاتی یکسان و مشابه شرایط صنعتی، عملکرد این کاتالیست در واکنش هیدروژن‌زدایی پارافینهای سنگین مشابه نمونه‌های خارجی است.
خصوصیات فیزیکی
شکل( Shape) کروی
قطر اسمی (Nominal diameter, mm) 2~ 8/1
مساحت سطح m2/g 180-120
چگالی توده (kg/lit Bulk density,) 418/0
فلز فعال (Active metal ) پلاتین
کاتالیست هیدروژن‌زدایی پارافین های سبک در واحدهای تولید پروپیلن و MTBE مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این راستا، همکاری با پتروشیمی بندر امام، مجتمع کیمیا به عنوان مصرف کننده نهایی این کاتالیست صورت گرفته است. در حضور این کاتالیست پروپان و ایزوبوتان با بازده بالا به ترتیب به پروپیلن و ایزوبوتیلن تبدیل می‌شوند. این کاتالیست توسط پژوهشگران شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی توسعه و دانش فنی تولید آن به شرکت اکسیر نوین فرایند آسیا برای تولید تجاری واگذار شده، که هم اکنون فرایند تولید را با نظارت شرکت پژوهش و فناوری می‌گذراند. آزمون‌های غربالگری نشان دادند که این کاتالیست به لحاظ عملکرد در واکنش هیدروژن زدایی در شرایط عملیاتی مشابه صنعتی، با نمونه های خارجی مشابه آن در فرایند UOP قابل رقابت است. تبدیل پارافین، گزینش پذیری نسبت به الفین متناظر و میزان تشکیل کک بر روی کاتالیست از پارامترهای مهم در ارزیابی عملکرد کاتالیست هستند.
عملکرد نمونه ساخته شده توسط شرکت پژوهش و فناوری (NPC-RT) نزدیک به عملکرد نمونه صنعتی است.
مقایسه عملکرد کاتالیست ساخته شده در شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی(NPC-RT) با نمونه تجاری در شرایط مشابه
آزمایشگاه‌ها و سوله‌های شرکت پژوهش و فناوری مجهز به تجهیزات مورد نیاز برای ساخت کاتالیست‌های هیدروژن زدایی (در مقیاس پنجاه گرم تا ده کیلوگرم در هر نوبت) هستند. همچنین امکانات لازم برای تعیین مشخصات (فیزیکی-شیمیایی، مکانیکی) و آزمون کارایی (در مقیاس Bench) کاتالیست‌های ساخته شده و یا نمونه‌های تجاری موجود است.
برنامه‌های آتی
ساخت پایه بر اساس روش قطره ریزی در مرکز اراک شرکت با همکاری جهاد دانشگاهی در حال افزایش مقیاس است، تا در آینده‌ای نزدیک کاتالیست با پایه ساخت داخل ساخته شود.
با توجه به اینکه طرح‌های احداث واحدهای هیدروژن زدایی اکسایشی پروپان بر اساس فناوری اوده در دست اجراست و کاتالیست مورد نیاز آن شبیه فرایند Olefex است، پژوهش در زمینه دستیابی به دانش فنی این کاتالیست که Pt-Sn بر روی آلومینات است، آغاز شده است. نتایج اولیه در مورد پایه و هیدروژن‌زدایی در حضور بخار مطلوب بوده است.
در مورد ساخت همه این کاتالیست‌ها تولید رقابتی محصول با دانش داخلی به عنوان یک اصل است.
تهیه کننده : فرناز تحریری زنگنه