نانوکاتالیست‌های ایرانی با قابلیت کاهش گوگرد در سوخت‌های سنگین پالایشگاهی

به گزارش ایسنا، با افزایش نیاز به سوخت‌های پاک و کاهش آلاینده‌های محیط‌ زیستی، تولید نانوکاتالیست‌های داخلی در ایران به یک ضرورت فناورانه تبدیل شده است. این کاتالیست‌ها با ساختار نانومتری و سطح فعال بالا، توانایی حذف ترکیبات گوگردی از برش‌های سنگین نفتی مانند مازوت را دارند و در فرآیندهای پالایشگاهی مانند RCD نقش کلیدی ایفا می‌کنند.

نانوکاتالیست‌های ایرانی نه تنها کارایی بالایی در حذف ناخالصی‌های سولفور، نیتروژن و فلزات دارند، بلکه موجب حفاظت از واحدهای پایین‌دست پالایشگاهی و کاهش اثرات زیست‌محیطی می‌شوند. با بهره‌گیری از فناوری نانو، این محصولات به صورت بومی تولید شده و از وابستگی به واردات کاتالیست‌های گران‌قیمت خارجی می‌کاهند، ضمن آن که امکان صادرات و حضور در بازار جهانی نانوکاتالیست‌ها را نیز فراهم می‌کنند. این دستاورد نوآورانه، افق تازه‌ای برای صنعت نفت و گاز ایران گشوده است.

کاتالیست‌ها به عنوان یکی از اجزای حیاتی در فرآیندهای شیمیایی و پالایشگاهی، نقش کلیدی در افزایش کارایی، بهبود کیفیت محصول و کاهش آلاینده‌ها ایفا می‌کنند. در صنعت پالایش، فرآیندهای تصفیه هیدروژنی برش‌های سنگین نفتی، معروف به واحد RCD، اهمیت ویژه‌ای دارند؛ زیرا این برش‌ها شامل ناخالصی‌هایی مانند سولفور، نیتروژن و فلزات هستند که در صورت عدم حذف، می‌توانند واحدهای پایین‌دست مانند RFCC را غیر فعال کنند. استفاده از کاتالیست‌های مناسب برای تصفیه این خوراک، نه تنها عملکرد واحدهای پالایشگاهی را تضمین می‌کند، بلکه از ایجاد آلاینده‌های زیست‌محیطی جلوگیری می‌کنند.

در این راستا، نانوکاتالیست‌ها به عنوان نسل جدید کاتالیست‌های صنعتی مورد توجه قرار گرفته‌اند. این کاتالیست‌ها در مقیاس نانو (۱ تا ۱۰۰ نانومتر) تولید می‌شوند و به دلیل نسبت سطح به حجم بالا، سطح فعال بیشتری دارند. این ویژگی موجب افزایش واکنش‌ پذیری، کارایی بالا و کاهش انرژی و دما در فرآیندهای گوگردزدایی می‌شود. نانوکاتالیست‌ها همچنین توانایی انتخاب‌پذیری بالاتری در واکنش‌ها دارند، به این معنا که می‌توانند محصولات ناخواسته را کاهش داده و کیفیت سوخت تولیدی را افزایش دهند. علاوه بر این، کاهش تولید گازهای گلخانه‌ای و اثرات زیست‌محیطی از دیگر مزایای این فناوری است.

با توجه به الزامات استانداردهای بین‌المللی یورو ۴ و یورو ۵، میزان گوگرد در فرآورده‌های نفتی باید به شدت کنترل شود؛ به‌عنوان نمونه، حداکثر گوگرد در گازوئیل یورو ۴، ۵۰ ppm و در یورو ۵، ۱۰ ppm است. برش‌های سنگین نفتی در کشور حاوی ۳.۵ درصد گوگرد هستند و کاهش آن به کمتر از ۰.۵ درصد برای سوخت نیروگاهی با روش‌های سنتی امکان‌پذیر نیست. این موضوع ضرورت استفاده از فناوری‌های نوین، از جمله نانوکاتالیست‌ها را برای تولید سوخت‌های پاک و مطابق استانداردهای جهانی روشن می‌کند.

فرآیندهای گوگردزدایی صنعتی شامل روش‌های شیمیایی و فیزیکی هستند. در میان روش‌های شیمیایی، هیدروژناسیون یا هیدروتریتینگ با استفاده از هیدروژن و کاتالیست‌های ویژه، یکی از مؤثرترین روش‌ها برای حذف ترکیبات گوگردی محسوب می‌شود. روش‌های مکمل مانند اکسیداسیون و بیوگوگردزدایی نیز می‌توانند به کاهش میزان گوگرد کمک کنند. در روش‌های فیزیکی، جداسازی فاز و جذب سطحی با مواد جاذب از جمله نانو مواد، امکان کاهش گوگرد را فراهم می‌کنند. ترکیب این روش‌ها و استفاده از نانوکاتالیست‌ها، منجر به افزایش کارایی و کاهش هزینه‌های تولید سوخت پاک می‌شود.

بازار جهانی نانوکاتالیست‌ها نیز روند رو به رشدی دارد؛ ارزش این بازار در سال ۲۰۲۲ حدود ۳ میلیارد دلار برآورد شده و انتظار می‌رود تا سال ۲۰۳۰ به ۴.۱ میلیارد دلار برسد. بخش پالایشگاهی و پتروشیمی با نرخ رشد سالانه ۴.۴ درصد و بخش محیط زیست با نرخ رشد ۶ درصد، پیشرو در این حوزه هستند. کشورهای آمریکا، چین، آلمان، ژاپن و کانادا بازارهای مهمی برای نانوکاتالیست‌ها به شمار می‌آیند. در ایران نیز تولید نانوکاتالیست‌های پیشرفته سهم قابل توجهی از محصولات فناوری نانو را به خود اختصاص داده و ۵۶ درصد از حجم بازار بیش از ۶۰ هزار میلیارد ریالی این حوزه، مربوط به کاتالیست‌های پالایشگاهی است.

به نقل از ستاد نانو و میکرو، شرکت‌های دانش‌بنیان ایرانی نیز در تولید نانوکاتالیست‌های مخصوص گوگردزدایی فعالیت دارند. نانوکاتالیست‌های سولفورزدایی و کاتالیست‌های ریفورمینگ گاز طبیعی از تولیدات این شرکت‌ها است که برای حذف ترکیبات غیر اشباع الفینی و هیدرودی سولفوریزاسیون کاربرد دارد. همچنین یکی از شرکت‌ها نانو کاتالیست‌های بازیابی گوگرد و کاتالیست‌های پایه آلومینای حاوی نانوذرات را تولید کرده و در پالایشگاه‌های کشور استفاده می‌کند.

نانوکاتالیست‌های سولفورزدای تولید داخل، با ویژگی‌هایی از جمله سطح فعال بالا، واکنش‌پذیری سریع، استحکام مناسب و کاهش انتشار گازهای مضر، جایگزین مناسبی برای نمونه‌های وارداتی به شمار می‌آیند. این محصولات ضمن کاهش هزینه‌ها، به بومی‌سازی دانش فنی در صنعت پتروشیمی کمک کرده و امکان استفاده در صنایع متانول، اوره، آمونیاک و فولاد را فراهم می‌کنند. تولید نانوکاتالیست‌های هیدرودی سولفوریزاسیون (HDS) در داخل کشور، دستاوردی ارزشمند برای صنعت نفت و پتروشیمی ایران محسوب می‌شود و گامی مؤثر در جهت خودکفایی فناورانه است.

با توجه به اهمیت کاهش آلاینده‌های زیست‌محیطی و بهبود کیفیت سوخت‌های نفتی، توسعه و استفاده از نانوکاتالیست‌ها در صنعت پالایشگاهی ایران، نه تنها موجب ارتقای فناوری و بهره‌وری اقتصادی می‌شود، بلکه گامی مهم در مسیر دستیابی به استانداردهای جهانی و حفاظت از محیط زیست است.

منبع : ایسنا