بررسی منشأ گوگرد موجود در نفت خام و بررسی فرآیندهای حذف گوگرد از برش های نفتی (2)

بررسی منشأ گوگرد موجود در نفت خام و بررسی فرآیندهای حذف گوگرد از برش های نفتی (2)

نگرانی های زیست محیطی در مورد کیفیت سوخت مایع یکی از مهمترین مسایل موجود در پالایشگاه های نفت می‌باشد. از میان ویژگی‌های شاخص سوخت مایع، ترکیبات گوگردی از اهمیت بالایی برخوردارند. طبق مقررات سازمان EPA[1] (آژانس حفظت از محیط زیست) در سال 2006 در اکثر کشورهای توسعه یافته میزان غلظت گویژه دوگرد کمتر از ppm 30 گزارش شده است. در حالی که رویکردهای جدید برای گوگرد زدایی عمیق در آینده‌ای نزدیک کمتر ازppm  10 گوگرد لازم و ضروری است. گوگرد موجود در گازوییل منبع اصلی انتشار  و علت افزایش سطح  در اگزوز وسایل نقلیه است. علاوه بر این گوگرد باعث کاهش فعالیت مبدل‌های کاتالیزوری به ویژه در شرایطی که دما پایین است می‌شود.

امروزه بنزین در پالایشگاه‌های نفت تولید می‌شود. ماده‌ای که با تقطیر از نفت خام جدا می‌شود بنزین طبیعی نام دارد که ویژگی‌های مورد نیاز را برای موتورهای پیشرفته را ندارد اما بخشی از مخلوط را تشکیل خواهد داد. توده بنزین شامل هیدروکربن های دارای پنج تا هفت اتم کربن در هر مولکول می‌باشد. بسیاری از این هیدروکربن‌ها مواد خطرناکی هستند.MSDS[2]  برای بنزین بدون سرب حداقل پانزده ماده شیمیای خطرناک را نشان می‌دهد که در مقادیر حجمی مختلف بنزین از پنج تا ۳۵ درصد وجود دارد.

سوخت دیزل و یا به عبارت دیگر گازوییل نقش مهمی در جامعه امروزه دارد و به عنوان مواد اولیه برای صنایع پتروشیمی و سوخت گیری در جهان مطرح است .با این وجود، احتراق هسته گوگرد منجر به انتشار  SO_x و تشکیل  باران‌های  اسیدی می‌شود و به دلیل عوارض خطرناک آن بر سلامت انسان و اکوسیستم به یک نگرانی عمده زیست محیطی در سال‌های اخیر تبدیل شده است.

گازوییل محصول تصفیه شده  نفت  خام متشکل از مخلوطی از هیدروکربن، افزاینده‌ها[3] و عوامل مخلوط ساز است. ترکیب گازوییل به طور گسترده‌ای متفاوت است. مهم‌ترین و اساسی‌ترین عوامل مؤثر بر ترکیبات و گستره خواص گازوییل عبارتند از:

• نوع نفت خام اولیه
• فرآیندهای پالایش مورد استفاده
• تعادل کلی تقاضای محصول

ترکیب معمولی هیدروکربن‌های گازوییل (درصد حجم) طبق گزارش ارائه شده توسط (IARC 1989) در جدول (1) آورده شده‌است:

جدول (1): ترکیب معمولی هیدروکربن‌های گازوییل طبق گزارش ارائه شده توسط (IARC 1989)

تحقیق در مورد گوگردزدایی از سوخت مایع از زمانی که مقاله‌ای تحت عنوان گوگرد زدایی اکسیداسیونی در سال 1928 منتشر شد فعال بوده است. با این حال گوگرد زدایی در مقیاس صنعتی تحت فرآیند گوگرد زدایی هیدروژنی ([4]HDS) انجام می‌شود. HDS فرآیندی است که در دما و فشار بالا انجام می‌شود و عدد اکتان به خاطر غیرانتخابی بودن فرآیند هیدروژناسیون ترکیبات اولفینی و آروماتیکی کاهش می‌یابد و هم چنین در این فرآیند مصرف هیدروژن زیاد است.

در منابع و پژوهش‌های مختلف روش‌های گوناگونی جهت حذف گوگرد ارائه شده‌است. متداول‌ترین روش‌ها عبارتند از:

• استفاده از فرآیند تصفیه هیدروژنی
• استفاده از فرآیند جذب
• استفاده از فرآیند سولفورزدایی بیولوژیکی
• استفاده از فرآیند اکسیداسیون
• استفاده از فرآیند جداسازی غشایی

مهم ترین روش حذف ترکیبات گوگردی و گسترده ترین روش مورد استفده در صنعت استفاده از تصفیه هیدروژنی است. تصفیه هیدروژنی یک فرآیند کاتالیستی می‌باشد که ترکیب‌هاي گوگردي موجود در برش‌هاي نفتی را در حضور پایه آلومینا به همراه فلزات که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• کبالت
• نیکل
• مولیبدن

در شرایط عملیاتی فشار متوسط هیدروژن حدود bar30 تا bar 60 و در دمای حدود  330 تا  360 به سولفید هیدروژن تبدیل نموده و از برش نفتی مربوطه جدا می‌نماید. بررسی مکانیزم واکنش گوگردزدایی یکی از مهم‌ترین فرآیندهاي شیمیایی پالایش نفت می‌باشد و تحقیقات زیادي در این زمینه انجام شده است. سرعت واکنش گوگرد زدایی هیدروژنی به اندازه و ساختار مولکول گوگردي بستگی دارد. هر چه این ساختار پیچیده‌تر باشد از سرعت واکنش کاسته خواهد شد. در شکل (1) نمونه‌ای از گوگرد زدایی به روش هیدروسولفورزدایی آورده شده‌است.

شکل (1): نمونه‌ای از گوگرد زدایی به روش هیدروسولفورزدایی

مهم‌ترین و اساسی‌ترین تجهیز مورد استفاده در واحد گوگرد زدایی هیدروژنی راکتور سه فازی است. راکتورهاي سه فازي بسترهاي ثابتی هستند که از قرص‌هاي کاتالیست پرشده‌اند و تحت تماس با ورودي و خروجی‌هاي جریان گاز و مایع با سرعت هاي ظاهري کم می‌باشند. این راکتورها داراي اهمیت بسیاري در سیستم‌هاي واکنشی سه فازي گاز – مایع -جامد هستند. این فازها به ترتیب مربوط به موارد زیر هستند:

• فاز گاز: هیدروژن
• فاز مایع: برش نفتی
• فاز جامد: کاتالیست

[1] Enviromental Protection Agancy

[2] Material Safety Data Sheet

[3] Additive

[4] Hydrogen De-Sulfurization

بررسی منشأ گوگرد موجود در نفت خام و بررسی فرآیندهای حذف گوگرد از برش‌های نفتی قسمت اول >>>