با ساخت جاذب زئولیتی، کارمند پتروشیمی فجر موفق به کسب مدال نقره کره جنوبی گردید.

کارمند مخترع پتروشیمی فجر با ساخت جاذب زئولیتی به منظور حذف ترکیبات تیوفنی موجود در سوخت­های هیدروکربوری گاز و مایع،موفق به کسب مدال نقره در نمایشگاه بین المللی مخترعین نابغه در کره جنوبی گردید.

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 مقدمه­ای 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 می­گردد. انواع برش­های نفتی دارای مقادیر متفاوتی از ترکیبات سولفوردار مختلف می­باشندکه در حالت کلی به دو گروه عمده ترکیبات سولفوردار آسان و ترکیبات سولفوردار سخت طبقه­بندی می­شوند. 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 یافته­اند، ولی تعداد کمی از آنها می­تواند 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  می­دهد ،به هیدروژن سولفید و هیدروکربن تبدیل می­شود و در مرحله بعد با روش­های مختلفی هیدروژن سولفید تولید شده از برش نفتی حذف خواهد شد. در این فرآیند از کاتالیستهای   CoMo/AL₂O₃    و  NiMo/AL₂O₃   استفاده می­شود. 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 وتنها 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 .جاذب­های مورد استفاده باید علاوه بر داشتن ظرفیت جذب بالا، انتخاب­پذیری 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 دهه­های 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 داده­اند.

زئولیت­ها مواد معدنی از خانواده آلومینا سیلیکات­ها هستند. این مواد جامد بلورین به دو صورت طبیعی و مصنوعی یافت می­شوند و دارای حفره­ها و سوراخ­هایی با ابعاد 3 تا 13 آنگستروم هستند که به طور معمول از موادی مانند سیلیس و آلومینیم ساخته می­شوند.

زئولیت­ها در ساختار مولکولی خود فلزات قلیایی را به همراه دارند،  به گونه­ای که به ازای حضور هر آلومینیم یک فلز قلیایی یک بار مثبت در ترکیب قرار می­گیرد. این فلز قلیایی می­تواند از گروه­های اول و دوم جدول تناوبی باشد. هر کدام از این فلزات قلیایی خود بعنوان یک اکتیو سایت عمل می­کند و این خود یک مزیت بالا برای زئولیت­هاست که بدین وسیله قدرت انتخابگری در آن ها نسبت به سایر جاذب­ها بالاتر می­رود.

از جمله کاربردهای زئولیت­ها می­توان 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 می­شود.

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 می­شود. 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 سوخت­ها با شرایط مقرون به صرفه نیست. می­توان 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.