ظهور نسل جدیدی از حلال‌های صنعت پتروشیمی/ حلالی که حلال مشکلات تحریمی است

گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا، هیدروکربن‌های آروماتیک هیدروکربن‌های سیرنشده‌ای هستند که یک یا چند حلقه ۶ کربنه یا حلقه بنزنی دارند. این ترکیبات پایداری بالایی دارند و میزان مقاومت آنها در برابر واکنش‌های افزایشی بسیار بالاست. آروماتیک به معنای بوی شیرین یا لذت‌بخش است و پیش از تعیین مکانیسم‌ «آروماتیسیته» برای این ترکیبات در نظر گرفته شد. درواقع تمامی ترکیبات آروماتیک بوی شیرین ندارند و هر ترکیبی که چنین بویی داشته باشد نیز لزوما آروماتیک نیست. هیدروکربن‌های آروماتیک نوعی ماده اولیه با ارزش در صنایع نفت و پتروشیمی به شمار می‌روند.

زایلن، بنزن، تولوئن و اتیل بنزن از جمله کلیدی‌ترین مواد آروماتیکی هستند که در تولید مواد و محصولات پتروشیمی مانند فنل، استایرن،آنیلین، پاک‌کننده‌ها، مواد دارویی و شوینده‌ها به عنوان مواد اولیه خام به کار می‌روند. در صنعت پالایش نفت استخراج آروماتیک‌ها از محصولات پالایشی از جمله نفتا، نفت سفید و سوخت جت توجیه اقتصادی دارد. با این حال جداسازی هیدروکربن‌های آروماتیک از مخلوط هیدروکربن‌های آلیفاتیک یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های این صنعت است چراکه نقاط جوش این دو نوع هیدروکربن به یکدیگر نزدیک بوده و احتمال تشکیل آزئوتروپ میان ترکیبات آنها بسیار بالاست.

بیشتر بخوانید:

بهبود تصفیه هیدروژنی با محصول ایرانی/ پالایش نفت متحول می‌شود

رفع نیازی صنعتی به دست دانشگاهیان/ دستگاه قابل‌حمل پایش احتراق کوره‌های صنعتی ایران‌ساخت شد

در علم شیمی آلی به تمامی ترکیبات هیدروکربنی غیرآروماتیک (حلقوی) هیدروکربن‌های آلیفاتیک گفته می‌شود، این ترکیبات تنها شامل اتم‌های هیدروژن و کربن هستند و هیچ حلقه‌ای در ساختار آنها وجود ندارد. آزئوتروپ مخلوطی است که جداسازی آن با تقطیر ساده ممکن نیست. وقتی مواد و اجزای تشکیل‌دهنده یک مخلوط هیدروکربنی نقطه جوش نزدیک به هم داشته باشد، مخلوط نقطه آزئوتروپی نیز دارد. در این نوع مخلوط‌ها جداسازی به روش برج‌های تقطیر ممکن نیست بنابراین از روش‌های جایگزین مانند جداسازی مایع مایع استفاده می‌شود.

روش جداسازی مایع مایع چیست؟

جداسازی و خالص‌سازی مواد و محصولات بخش اعظمی از فعالیت‌های صنعت نفت، گاز و پتروشیمی را تشکیل می‌دهد و به همین دلیل روش‌های مختلفی برای این کار وجود دارد. روش‌های مختلف جداسازی شامل تقطیر جز به جز، استخراج با حلال و استخراج با حلال فوق‌بحرانی می‌شود. استخراج مایع مایع یکی از روش‌های معمول و مطلوب جداسازی است که برای جداسازی ترکیبات دارای آزئوتروپ در صنایع نفت و پتروشیمی به کار می‌رود. این روش در مقایسه با فرایندهای معمول مانند تقطیر انرژی کمتری مصرف می‌کند و همچنین روش مقرون به صرفه‌تری به شمار می‌رود.

در این روش عامل استخراج باید برای ماده مورد نظر (جزء استخراج‌شونده) در مقایسه با دیگر اجزای موجود در مخلوط، حلالیت بیشتری داشته باشد. بدین ترتیب عامل استخراج مناسب باید پیش از فرایند جداسازی مشخص شود تا روند به طور کامل صورت بگیرد. حلال‌های مختلفی برای جداسازی آروماتیک‌ها وجود دارد که از این میان می‌توان به گلایکول‌ها، سولفولان، نرمال متیل ایمیدازول و نرمال فرمیل مورفولین اشاره کرد و ترکیب این حلال‌ها نیز باعث ظرفیت مورد استفاده را افزایش می‌دهد.

مشکلات جداسازی به روش مایع مایع

با وجود این که جداسازی مایع مایع روشی اقتصادی است که باعث صرفه‌جویی در انرژی می‌شود اما مشکلاتی نیز دارد. حلال‌هایی که در این روش به کار می‌روند سمی هستند و به‌سرعت آتش می‌گیرند. از سوی دیگر این حلال‌ها فراریت بالایی دارند که این امر منجر به تبخیر سریع آنها و ورود به اتمسفر کره زمین می‌شود. حضور این مواد شیمیایی سمی در محیط‌زیست خطرات بسیاری دارد. یکی دیگر از مشکلات در جداسازی مایع مایع این است که با به‌کارگیری حلال‌های آلی یک مرحله تقطیر اضافی برای جداسازی حلال از دو فاز غنی و فقیر و خالص‌سازی حلال به فرایند افزوده می‌شود. درنتیجه به تجهیزات اضافی نیاز است که این امر میزان مصرف انرژی را افزایش می‌دهد.

رایج‌ترین حلال‌های جداسازی فورفورال و سولفولان هستند. ماهیت ساختاری و بالا بودن فشار بخار این دو حلال باعث می‌شود که وقتی در دمای محیط قرار می‌گیرند به‌شدت فرار و سمی شوند. به طور کلی در فرایندهای استخراج با حلال‌های آلی حلالیت نسبی نسبت به هر دو جزء وجود دارد که باعث افزایش مراحل در مرحله بازیابی می‌شود. انجام این کار به تجهیزات بیشتری نیاز دارد که باعث افزایش هزینه‌ها می‌شود. مشکلات و مخاطرات حلال‌های آلی به موارد بالا ختم نمی‌شود، این مواد برای سلامت کارکنان و صنعت‌گران نیز مضر است.

حلالی که مشکلات را از بین می‌برد

رفع مشکلات و چالش‌های جداسازی در صنعت نفت و پتروشیمی با حلالی دارای ویژگی‌های خاص حل می‌شود. این ویژگی‌ها شامل توجیه اقتصادی هزینه‌های فرایندی، امکان بازیابی آسان، فشار بخار ناچیز در شرایط عملیاتی، عدم حلالیت یا حلالیت ناچیز هیدروکربن‌های آلیفاتیک، حلالیت بالا به هیدروکربن‌های آروماتیک، ضریب توزیع‌پذیری و انتخاب‌پذیری بالا، انتقال جرم سریع از فاز خوراک و ایجاد دو فاز با دانسیته متفاوت می‌شود. حال یک محقق ایرانی به نام حامد صداقت‌زادگان اصفهانی با اجرای طرح «استفاده از حلال‌های اتکتیک عمیق به‌عنوان شکننده آزئوتروپ برای جداسازی مخلوط‌های آروماتیک و آلیفاتیک» موفق به سنتز نسل جدیدی از حلال‌ها شده است.

این حلال که جایگزین مناسبی برای حلال‌های آلی خطرناک و رایج در صنعت است، با استفاده از مواد طبیعی ساخته شده و برای جداسازی متداول در صنعت نفت و پتروشیمی به کار می‌رود. حلال‌های اتکتیک عمیق از دو قسمت تشکیل شده که شامل دهنده پیوند هیدروژنی و گیرنده پیوند هیدروژنی می‌شود. این حلال نوین می‌تواند ترکیبی از دو یا چند ماده گوناگون در حالت‌های مایع و جامد باشد که با نسبت‌های مولی متفاوت مخلوط شده‌اند.

ویژگی‌های حلال نوین چیست؟

حلال اتکتیک عمیق در شرایط فرایندی فشار بخار بسیار عمیقی دارد بنابراین فراریت آن بسیار پایین است، حلالیت بسیار بالایی با هیدروکربن‌های آروماتیک دارد، نگهداری از آن آسان است، با مواد خوراکی سنتز می‌شود، سمی نیست، به‌راحتی آتش نمی‌گیرد، انتخاب‌پذیری و ضریب توزیع‌پذیری آن بالاست و می‌تواند دو فاز با دانسیته متفاوت ایجاد کند. بنابراین جایگزین مناسبی برای حلال‌های آلی و خطرناکی که در حال حاضر در صنایع استفاده می‌شود، به شمار می‌رود.

بیشتر بخوانید:

احیای قلب تپنده صنعت نفت با فناوری ناب ایرانی/ برای بازطراحی «روتور» تنها دو سال زمان کافی بود!

خودکفایی در تولید شیرآلات پتروشیمی/ بومی‌سازی و تأمین قطعات صنعت نفت

همانطور که گفته شد این حلال از مواد طبیعی و خوراکی سنتز شده بنابراین نسبت به حلال‌های آلی و مایعات یونی ارزان‌قیمت‌تر است. همچنین می‌توان از حلال اتکتیک عمیق در زمینه‌های بالادستی صنعت نفت، الکترونیک، پلیمر، پوششی و حتی محیط‌زیست (برای حذف کربن دی‌اکسید) استفاده کرد. میزان حلالیت این حلال به هیدروکربن‌های آروماتیک بسیار بالاست و از سوی دیگر میزان حلالیت آن هیدروکربن‌های آلیفاتیک ناچیز است. این امر باعث کاهش تعداد مراحل بازیابی حلال می‌شود که درنتیجه هزینه‌های فرایندی کاهش می‌یابد.

انتهای پیام/۴۰۲۱/پ