به گزارش روابط عمومی پتروشیمی فجر، اداره کل ثبت شرکتها و مالکیت صنعتی ایران به طرح جاذب زئولیتی به منظور حذف ترکیبات تیوفنی مضر و نیز مخترعان این طرح ، مهندس رحمان محمودی دانشجوی مقطع دکتری مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، شاغل در پتروشیمی فجر و دکتر کاووس فلامکی عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر گواهینامه ثبت اختراع اعطا کرد.
مهندس محمودی، مخترع و طراح این پروژه، ضمن ارائه مقدمه ای از این پروژه، در خصوص این طرح به روابط عمومی پتروشیمی فجر گفت: وجود ترکیبات سولفوردار در برشهای نفتی باعث ایجاد مشکلات عدیدهای در حمل و نقل، پالایش و نیز بکارگیری آنها بعنوان سوخت می شود. انواع برشهای نفتی دارای مقادیر متفاوتی از ترکیبات سولفوردار مختلف می باشند که در حالت کلی به دو گروه عمده ترکیبات سولفوردار آسان و ترکیبات سولفوردار سخت طبقه بندی می شوند.
با در نظر گرفتن نوع برش نفتی ،گستره انواع ترکیبات سولفوردار موجود در آن متفاوت است، بطوریکه در برشهای سبک اغلب ترکیبات سولفوردار از نوع ترکیبات سولفوردار آسان بوده است ولی در برشهای سنگین عمدتاً ترکیبات سولفوردار سخت به چشم می خورد. در بین ترکیبات گوگردی موجود در نفت خام تیوفن و مشتقات آن ترکیباتی هستند که کمترین میل و توانایی را برای از دست دادن گوگرد دارند.
روشهای مختلفی برای استخراج ترکیبات گوگردی ساده از برشهای سبک نفتی به وسیله مواد شیمیایی و حلال ها توسعه یافته اند، ولی تعداد کمی از آنها می تواند برای برشهای سنگین که ترکیبات آنها از نوع تیوفنها هستند به کار رود.
وی در ادامه افزود،: روش گوگردزدایی با هیدروژن(HDS) متداولترین روش گوگردزدایی در صنعت است. که در آن ترکیبات سولفوردار ابتدا در شرایط سخت عملیاتی همچون دمای بالا (340-300 درجه سانتیگراد) و فشار بالا (100-20 اتمسفر از هیدروژن) در حضور کاتالیست با هیدروژن واکنش نشان می دهد ،به هیدروژن سولفید و هیدروکربن تبدیل می شود و در مرحله بعد با روش های مختلفی هیدروژن سولفید تولید شده از برش نفتی حذف خواهد شد.
در این فرآیند از کاتالیستهای CoMo/AL2O3 و NiMo/AL2O3 استفاده می شود. هرچند روش هیدرودسولفوراسیون کاتالیستی روشی کارآمد و مقرون به صرفه در حذف ترکیبات سولفوردار آسان است ، اما این روش قادر به حذف ترکیبات سولفوردار سخت مثل تیوفن، بنزو تیوفن(BT)، دی بنزو تیوفن (DBT)،4و6- دی متیل دی بنزوتیوفن (4,6-DMDBT) نبوده و تنها تحت شرایط سختی همچون دما، فشار بسیار بالا و نیز استفاده از کاتالیستهای ویژه امکان حذف این ترکیبات وجود دارد و با توجه به اینکه اکثر ترکیبات موجود در پسماندها و سوختهای نفتی از جمله ترکیبات سولفوردار سخت است ، تحقیقات بسیاری به منظور جایگزینی تکنیک کارامد و اقتصادی برای سولفورزدائی کامل برشهای نفتی انجام شده است.
محمودی در ادامه ضمن اشاره به مشکلات و معضلات طرح های پیشین ، گفت: یکی از روشهای جدید، استفاده از فرآیند جذب سطحی برای حذف گزینشی ترکیبات آلی سولفوردار سوختها در دما و فشار محیط است . جاذب های مورد استفاده باید علاوه بر داشتن ظرفیت جذب بالا، انتخاب پذیری بالا نسبت به ترکیبات تیوفنی در مقایسه با سایر ترکیبات موجود در سوختها مانند آروماتیکها و اولفینها داشته باشند. همچنین بتوان جاذبها را براحتی برای استفاده مجدد احیا کرد. در دهه های اخیر بهبود جاذب‌‌های صنعتی و تجاری با رشد چشمگیری مواجه بوده است و تحقیقات مختلف جهت یافتن جاذبهایی با قدرت جذب و انتخابگری بالا بر روی اکسید فلزات، سولفید فلزات، فلزات کاهش یافته، زئولیتها، و کربن فعال انجام شده است که در آن میان زئولیتها کارایی بهتری از خود نشان داده اند.
زئولیتها مواد معدنی از خانواده آلومینا سیلیکاتها هستند. این مواد جامد بلورین به دو صورت طبیعی و مصنوعی یافت می شوند و دارای حفره ها و سوراخ هایی با ابعاد 3 تا 13 آنگستروم هستند که به طور معمول از موادی مانند سیلیس و آلومینیم ساخته می شوند.
زئولیتها در ساختار مولکولی خود فلزات قلیایی را به همراه دارند، به گونه ای که به ازای حضور هر آلومینیم یک فلز قلیایی یک بار مثبت در ترکیب قرار می گیرد. این فلز قلیایی می تواند از گروههای اول و دوم جدول تناوبی باشد. هر کدام از این فلزات قلیایی خود بعنوان یک اکتیو سایت عمل می کند و این خود یک مزیت بالا برای زئولیتهاست که بدین وسیله قدرت انتخابگری در آن ها نسبت به سایر جاذبها بالاتر می رود.
از جمله کاربردهای زئولیتها می توان به جذب رطوبت، جداسازی مولکولی و استفاده از آنها بعنوان کاتالیست و تبادل یون اشاره کرد.
تحقیقات زیادی در حذف ترکیبات تیوفنی از سوختها بوسیله زئولیتها انجام شده است که بیشترین ظرفیت جذب مربوط به زئولیتهای سنتزی نوع X و Y است و از کاتیونهای مختلفی مانند Ni،Ag، Zn، Cu،Ce جهت تبادل یون و افزایش ظرفیت جذب زئولیتها نسبت به ترکیبات تیوفنی استفاده می شود.
وی با اشاره به مزایای این طرح، کاهش آلودگیهای زیست محیطی و به حداقل رساندن معضلات ناشی از خاصیت خورندگی ترکیبات گوگردی را که موجب فرسوده شدن ماشین آلات و تجهیزات پالایش می شود، از جمله اهداف مهم آن عنوان کرد و افزود: ترکیبات گوگردی موجود در نفت خام از جمله مرکاپتانها، انواع سولفیدها، پلی سولفیدها، تیوفن و مشتقات تیوفنها، پس از احتراق تبدیل به اکسیدهای مختلف و شده که منجر به بروز بیماری های تنفسی و تشکیل بارانهای اسیدی می شود. این موارد منجر به وضع قوانین و استانداردهایی جهت کنترل میزان تولیدی به منظور کاهش آلودگیهای زیست محیطی شده است، و پیش بینی شده است در آینده کوتاه مدت، رعایت استانداردهای میزان گوگرد صفر در سراسر جهان الزامی خواهد شد.
در یک کلام فرایند HDS به تنهایی قادر به حذف کامل ترکیبات گوگردی سرسخت موجود در سوخت-ها با شرایط مقرون به صرفه نیست. می توان به منظور حذف کامل ترکیبات گوگردی از فرآیند HDS و جذب به صورت مکمل استفاده کرد. بدین صورت که در مرحله اول از فرآیند HDS جهت حذف ترکیبات گوگردی سبک و در مرحله دوم جهت حذف کامل ترکیبات گوگردی سرسخت(گروههای تیوفنی)، از جاذب زئولیتی تولید شده که قابلیت احیا نیز دارد استفاده کرد. بدین ترتیب میتوان میزان گوگرد موجود در سوختهای حمل و نقل را تا میزان استانداردهای جهانی کاهش داد.
لازم به ذکر است این طرح موفق به کسب مدال نقره در نمایشگاه بین المللی مخترعین نابغه در کره جنوبی (سئول) شده است.