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

پالایشگاه گاز شهید هاشمی نژاد مشهد

به گزارش پی اچ دی آزمون به نقل از ایسنا، در نفت خام و برش‌های نفتی، مقداری ترکیبات گوگردی نیتروژن دار و اکسیژن‌دار وجود دارند. این مواد آلاینده درصورتی‌که 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 مساله، 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 نامطبوعی که دارند مطلوب نیستند و به دی‌اکسید سولفور و هیدروژن سولفید که ترکیباتی خورنده‌اند، تبدیل می‌شوند.

طبیعت خورنده آنها به ‌طور قابل‌ملاحظه‌ای بر عملیات پالایش و نگهداری نفت تأثیر می‌گذارد. تاکنون فرایندهای مختلفی جهت گوگردزدایی نفت خام معرفی شده است.

دکتر زینب حجار مجری طرح ضمن معرفی عملیات گوگردزدایی هیدروژنی به‌ عنوان روشی که از کاتالیست در جهت حذف ترکیبات گوگردی استفاده می‌کند، به اجرای پروژه تحقیقاتی در این زمینه اشاره کرد و گفت: در فرایند گوگردزدایی هیدروژنی، کاتالیست و بویژه پایه‌ کاتالیست، نقش بسیار مهمی در بازدهی فرایند دارد. از این رو در این پژوهش، گرافن به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود به‌ عنوان پایه‌ کاتالیست انتخاب شد و کاتالیست سنتز شده بر پایه‌ گرافن جهت گوگردزدایی از نفت خام مورد استفاده و ارزیابی قرار گرفت.

وی تاکید کرد: 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 منحصر به ‌فرد 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 به‌ عنوان پایه‌ فرایند گوگردزدایی هیدروژنی را دارد.

به گفته این محقق، 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 با اشاره به نحوه‌ سنتز این نانوکاتالیست گفت: 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 ماده‌ 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.

مجری طرح خاطرنشان کرد: این نانوکاتالیست توانسته است خوراک نفتای حاوی مقدار ppm 1350 گوگرد را در مرحله‌ گوگردزدایی به کمتر از یک ppm  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 و نتایج این تحقیقات در مجله Catalysis Lettersمنتشر شد.