محققان دانشگاه صنعتی شریف با سنتز و بهره‌گیری از یک نانوساختار گرافنی توانستند بازدهی عملیات گوگردزدایی نفت خام را افزایش دهند.

به گزارش خبرگزاری موج به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، در نفت خام و برش‌های نفتی، مقداری ترکیبات گوگردی نیتروژن دار و اکسیژن‌دار وجود دارند. این مواد آلاینده درصورتی‌که از سیالات نفتی جدا نشوند، هنگامی‌ ورود به فرایندهای واحد پالایش، می‌توانند اثرات مخربی بر روی تجهیزات، کاتالیست‌ها و کیفیت محصولات نهایی داشته باشند. با توجه به اهمیت این مسأله، یکی از کارهای مهم در هر پالایشگاهی، عملیات تصفیه است که هدف آن حذف یا کاهش این‌گونه 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 به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای بر عملیات پالایش و نگهداری نفت تأثیر می‌گذارد. تاکنون فرایندهای مختلفی جهت گوگردزدایی نفت خام معرفی شده است. زینب حجار، مجری طرح ضمن معرفی عملیات گوگردزدایی هیدروژنی به‌عنوان روشی که از کاتالیست در جهت حذف ترکیبات گوگردی استفاده می کند، در خصوص اهداف دنبال شده این طرح گفت: در فرایند گوگردزدایی هیدروژنی، کاتالیست و بالأخص پایه‌ کاتالیست، نقش بسیار مهمی در بازدهی فرایند دارد؛ لذا در این پژوهش، گرافن به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود به‌عنوان پایه‌ی کاتالیست انتخاب شده و کاتالیست سنتز شده بر پایه‌ گرافن جهت گوگردزدایی از نفت خام مورد استفاده و ارزیابی قرار گرفت. حجار اظهار کرد: 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. وی با اشاره به خواص منحصربه‌فرد 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. وی ادامه داد: محدودیت‌هایی همچون پایداری مکانیکی، اندازه و حجم حفرات در پایه‌های کربنی وجود دارد که با کشف گرافن و ویژگی‌های منحصربه‌فرد آن، این محدودیت‌ها کمرنگ شد. حجار در توضیح نحوه‌ سنتز این نانوکاتالیست گفت: ابتدا نانوکامپوزیت کاتالیستی مولیبدن سولفید/گرافن در یک روش تک‌مرحله‌ای و به‌صورت درجا و به روش ورقه کردن شیمیایی سنتز شده است؛ در مرحله‌ی بعد، ارتقادهنده‌ کبالت با استفاده از پیش ماده‌ Co(NO۳)۳۶H۲ به روش تلقیح روی ماده سنتز و بارگذاری شد؛ سپس از تلقیح، ماده به‌دست‌آمده عملیات کلسینه شد و در نهایت این ماده به‌عنوان نانوکاتالیست جهت گوگردزدایی نفت خام مورد استفاده و ارزیابی قرار گرفت. به گفته این محقق، این نانوکاتالیست توانسته است خوراک نفتی حاوی مقدار ppm ۱۳۵۰ گوگرد را در مرحله‌ گوگردزدایی به کمتر از ppm ۱ 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. نتایج این کار در مجله‌ Catalysis Letters(جلد ۱۴۵، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱۶۶۰ تا ۱۶۷۲) به چاپ رسیده است.