گوگردزدایی نفت خام به کمک نانوساختارهای گرافنی در دانشگاه صنعتی شریف

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، در نفت خام و برش‌های نفتی، مقداری ترکیبات گوگردی نیتروژن‌دار و اکسیژن‌دار وجود دارند. این مواد آلاینده در صورتی‌ که از سیالات نفتی جدا نشوند، هنگامی‌که ورود به فرایندهای واحد پالایش، می‌توانند اثرات مخربی 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 این‌ گونه 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 به ‌طور قابل ‌ملاحظه‌ای بر عملیات پالایش و نگهداری نفت تأثیر می‌گذارد. تاکنون فرایندهای مختلفی جهت گوگردزدایی نفت خام معرفی شده است.

دکتر زینب حجار ضمن معرفی عملیات گوگردزدایی هیدروژنی به‌عنوان روشی که از کاتالیست در جهت حذف ترکیبات گوگردی استفاده می‌کند، در خصوص اهداف دنبال شده در این طرح گفت: «در فرایند گوگردزدایی هیدروژنی، کاتالیست و بالاخص پایه کاتالیست، نقش بسیار مهمی در بازدهی فرایند دارد. لذا 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».

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 به‌فرد 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 منحصر به‌فرد آن، این محدودیت‌ها کمرنگ شد».

وی در توضیح نحوه‌ سنتز این نانوکاتالیست گفت: «ابتدا نانوکامپوزیت کاتالیستی مولیبدن سولفید/گرافن در یک روش تک‌مرحله‌ای و به‌ صورت 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».

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.