گوگرد زدایی به روش ODS با تکنولوژی
در حدود سال های اخیر، صنعت نفت و گاز با پیشرفت‌های فناوری به یکی از حوزه‌های بحرانی در جهان تبدیل شده است. با افزایش تقاضا برای منابع انرژی، بهبود فرآیندهای تولید، پالایش و استخراج نفت از اهمیت بیشتری برخوردار شده است. از جمله چالش‌های مهم در این حوزه، کاهش آلاینده‌های محیطی و بهینه‌سازی فرآیندهای تولید و پالایش نفت میباشد.
یکی از مهم‌ترین مسائلی که در صنایع نفت و گاز مطرح است، آلودگی گوگرد در محصولات نفتی است. گوگرد، به دلیل وجود آن در منابع نفتی و سوخت‌های سنگین، به یکی از آلاینده‌های اصلی در این صنعت تبدیل شده است. بنابراین، روش‌هایی برای حذف گوگرد از سوخت‌ها و مواد نفتی به وجود آمده است تا از آلودگی محیطی جلوگیری شود و کیفیت محصولات نفتی بهبود یابد.
یکی از روش‌های موثر و پیشرفته برای حذف گوگرد از نفت و سوخت‌ها، استفاده از فناوری ODS است. این روش، با بهره‌گیری از تکنولوژی‌های پیشرفته و فرآیندهای مهندسی مدرن، میتواند بهبود قابل توجهی در کیفیت محصولات نفتی و کاهش آلاینده‌های محیطی ایجاد کند. در این مقاله، به بررسی عمیق‌تر و جزئیات بیشتری از روش گوگردزدایی ODS و اثرات آن بر صنعت نفت خواهیم پرداخت.
گوگردزدایی اکسیداتیو با تکنولوژی
با توجه به مشکلات ناشی از ترکیبات گوگردی در سوخت‌ها، متخصصین شرکت پارمیس برآن شده است تا در راستای حل مشکلات کشور گامی مؤثر بردارد. لذا این شرکت مفتخر است تا با احداث واحدهای گوگردزدایی به روش ODS این مشکل را به طور اساسی برطرف نماید. بر اساس لایسنس شرکت پارمیس، میزان گوگرد موجود در سوخت‌ها به زیر مقدار استاندارهای جهانی خواهد رسید. همچنین شرکت پارمیستوانسته برای اولین بار در دنیا کاتالیست مورد استفاده در این فرایند را سنتز و تولید نماید. از مزایای کاتالیست شرکت پارمیس، عدم نیاز به احیای آن تا 3 سال میباشد. هزینه سرانه پایین، قابلیت استفاده برای انواع سوخت سبک مانند بنزین و گازوئیل و سوخت‌های سنگین نظیر نفت کوره و وکیوم باتم، عدم کاهش عدد اوکتان و… از مزایای بهره‌وری از لایسنس شرکت پارمیس می باشد.
در ادامه به بررسی لزوم گوگرد زدایی،مشکلات گوگرد موجود درسوخت و انواع روش های گوگرد زدایی میپردازیم.
مشکلات ترکیبات گوگردی در سوخت
سولفور و ترکیبات گوگردی که در بنزین و گازوئیل وجود دارد، وقتی در موتور خودروها می‌سوزد به دی اکسید گوگرد تبدیل میشود. ترکیبات گوگردی از عوامل آلودگی هوا به شمار می‌رود.
علاوه بر این موارد، گوگرد سبب خوردگی و خرابی تجهیزات در صنایع میشود که در صورت عدم جداسازی آن، برای جبران خسارات وارده هزینه‌ی گزافی را می‌بایست پرداخت کرد.
از مهم‌ترین دلایلی که اهمیت گوگردزدایی از فراورده های نفتی را نشان می‌دهد، مشکلات زیست محیطی است. انتشار گوگرد به صورت دی اکسید گوگرد و تری اکسید گوگرد در هوا سبب بروز مشکلات جدی تنفسی و پوستی میشود.
لزوم گوگرد زدایی از نفت خام
وجود ترکیبات سولفور در کوتاه مدت سبب بروز بیماری‌هایی نظیر سرطان، سوزش چشم، باران‌های اسیدی، ایجاد اثرات گلخانه‌ای و بحران‌های جدی زیست محیطی میشود. در همین راستا، استانداردهای بین المللی اروپایی میزان گوگرد مجاز در سوخت‌ها را در حدود 0.5 درصد وزنی اعلام کرده است.
لزوم گوگردزدایی از نفت خام
یکی از معیارهای اصلی قیمت گذاری نفت خام میزان ترش بودن آن است. ترش یا شیرین بودن اصطلاحی است که برای بیان میزان سولفور موجود در نفت خام استفاده میشود.
نفت خام ترش دارای قیمت جهانی کمتر و نفت خام شیرین از قیمت بالاتری برخوردار است. علت این امر این است که نفت خام ترش برای اینکه در صنایع قابل استفاده باشد باید سولفورزدایی شود.
گوگردزدایی از فراورده های نفتی مستلزم پرداخت هزینه‌های سنگینی است. همچنین لایسنس‌های سولفورزدایی در اختیار کشورهای محدودی است که با توجه به تحریم‌های چند ساله علیه ایران، این امکان را برای ما کمی دشوار کرده است.
مشکلات ترکیبان گوگردی در سوخت
اهمیت گوگردزدایی به روش ODS در صنایع پتروپالایشی
برشهای نفتی از لحاظ استانداردهای زیست محیطی باید مقادیر مینیموم از گوگرد را دارا باشند که این مقادیر توسط استانداردهای مختلف عنوان شده و در طول سال‌ها تغییر میکند. این مشخصات، که از نقطه نظر زیست محیطی سودمند است، چالش فنی و اقتصادی بزرگی را برای صنعت پالایش نفت برای تطبیق پالایشگاه ها برای فرآوری نفت خام سنگین تر ایجاد می کند. تصفیه آب متداول ترین فرآیندهای مورد استفاده برای ارتقاء بخش های سنگین به سوخت های با کیفیت بهتر است. برای تطبیق مقررات سختگیرانه فزاینده در مورد سطوح مجاز گوگرد در سوخت، شرایط سخت تر دما و فشار و افزایش مصرف هیدروژن مورد نیاز است که روش HDS را به جایگزینی پرهزینه تبدیل میکند که افزایش مقدار هیدروژن اثرات اقتصادی و زیست محیطی زیادی به همراه دارد
به دنبال موادر گفته شده، شرکت پارمیس مفتخر است با ارائه راه حلی نوین و مطابق با استاندارد، گوگرد زدایی به روش ODS را به منظور دستیابی به سطح گوگرد کمتری در انواع برشهای نفتی ارائه نماید. به دلیل شرایط دما و فشاری مساعدتر نسبت به روش HDS، این روش بازدهی بالاتری را در حذف ترکیبات گوگردی از خود نشان داده و هزینه های آتی کمتری را نیز به همراه خواهد داشت
روش‌های سولفورزدایی
در سال‌های اخیر محققان و مهندسان روش‌های مختلفی را برای حذف ترکیبات گوگردی توسط شرکت‌های بزرگ نفتی طراحی و اجرا کرده اند. گوگردزدایی با هیدروژن، گوگردزدایی به روش ods، روش‌های استخراجی، فرایندهای مختلف جذب، روش‌های الکتروشیمیایی و… روش‌هایی است که در سال‌های اخیر مورد توجه صنایع نفتی قرار گرفته است.
در روش استخراجی گوگردزدایی از فراورده های نفتی، نفت خام و حلال با یکدیگر مخلوط شده و گوگرد موجود در نفت خام به دلیل حلالیت بیشتر در حلال، وارد حلال میشود. در ادامه فرایند، جریان وارد دکانتور شده و هیدروکربن‌ها از حلال حاوی گوگرد جدا میشود. علی رغم ساده بودن، معایب زیادی برای این فرایند وجود دارد. بازده پایین حلال‌ها، محدودیت دمایی حلال، کنترل ویسکوزیته نفت، فشار عملیاتی و… از جمله مشکلات این فرایند است.
حال که با مشکلات اساسی وجود گوگرد در سوخت ها و دلیل نیاز به گوگرد زدایی آشنا شدیم میخواهیم باساز و کار گوگرد زدایی به روش ODSآشنا شویم.
شیمی فرایند
در طی این فرایند، عوامل اکسید کننده، اکسیژن فعال خود را در اختیار ترکیبات گوگردی برای تولید سولفونها قرار میدهند. میتوان این پروسه را در 2 مرحله خلاصه کرد: اکسیداسیون ترکیبات گوگردی به سولفونها و جداسازی سولفونها. تغییرات زیاد در قطبیت و کاهش انرژی پیوندی میان کربن و گوگرد بعد از اکسیداسیون، باعث میشود سولفونها از هیدروکربن راحت‌تر جدا شوند. این جداسازی میتواند توسط جداسازی با حلال، جذب و تقطیر انجام شود. باید توجه داشت در این میان اکسیداسیون اولفین‌ها در هیدروکربن باید با دقت کنترل و جلوگیری شوند، زیرا در ادامه ممکن است تاثیرات منفی بر روی عدد اوکتان یا ستان سوخت داشته باشند. موفقیت در فرایند ODS در گرو اکسیداسیون انتخاب‌گر نسبت به گوگرد و جلوگیری از اکسید شدن ترکیبات اولفینی میباشد
عامل اکسید کننده
در طول این سال‌ها، طیف وسیعی از اکسید کننده‌ها مانند: هیدروژن پروکسید، اکسیژن، TBHP و غیره مورد مطالعه قرار گرفتند. با وجود تعداد زیاد این عنوان‌ها، با توجه به نتایج برگرفته از مقالات میتوان دریافت هیدروژن پروکسید به علت برخورداری از اکسیژن فعال بیشتر، خاصیت اکسیداسیون بهتری در فرایند به جا میگذارد. بازدهی فرایند میتواند بسته به عامل اکسیداسیون، کاتالیست و شرایط انجام فرایند متغیر باشد. به طور کلی و فارغ از امکان صنعتی شدن فرایند، فرایند ODS به دلیل بازدهی خوب در اکسیداسیون ترکیبات گوگردی به سولفون و امکان جداسازی راحت آنها از هیدروکربن‌ها، جایگزین مناسبی برای فرایند HDS میباشند.
کاتالیست گوگردزدایی به روش اکسیداتیو
کاتالیست‌ها موادی هستند که واکنش‌های شیمیایی را تسهیل سازی می‌کنند بدون اینکه خودشان مورد استفاده قرار گیرند. کاتالیست‌ها در واقع بستر و شرایط مورد نیاز انجام واکنش‌ها را فراهم میکند. غالبا سطوح کاتالیست دارای حفره‌ها و شکاف‌هایی است که بعنوان سایت‌های فعال برای انجام واکنش شیمیایی شناخته می‌شوند. یکی از نکاتی که برای استفاده از کاتالیست باید در نظر گرفت این است که کاتالیست نباید در واکنش شیمیایی شرکت کند. در صورتی که کاتالیست در واکنش شرکت کند محصولات جانبی فرایند افزایش می‌یابد.کاتالیست‌هایی که در فرایند گوگردزدایی طراحی شده توسط شرکت پارمیس استفاده میشود، برای اولین بار در دنیا توسط شرکت پارمیس تولید و سنتز شده است.
کاتالیس گوگردزدایی به روش اکسیداتیو
مزایا و معایب گوگرد زدایی به روشODS
در این روش مزایا و معایبی و جود دارد که در ادامه به آن میپردازیم.
مزایا:
راندمان بالا:با استفاده از این روش میتوان به گوگردزدایی بالای 95 در صد دست یافت که همین امر سبب شده تا این فناوری بسیار مورد توجه صنایع نفت و گاز قرار گیرد.
انتخاب پذیری:به این معناست که میتواند ترکیبات خاص گوگرد را بدون تاثیر بر کیفیت سوخت حذف کند.
سازگار با محیط زیست:در طی این فناوری هیچ گونه محصولات جانبی یا ضایعات مضری تولید نمیشود،همین امر باعث شده نسب به دیگر روش ها مانند هیدروسلفور زدایی،فناوری پاک تری باشد.
هزینه ی عملیاتی کم:مصرف انرژی و مواد مورد استفاده کم تر سبب کاهش هزینه های عملیاتی در این روش نسبت به سایر روش ها شده است.
حال به برخی از مشکلات و معایب این روش میپردازیم:
دامنه محدود: روش ODS محدود به حذف ترکیبات گوگردی است که ساختار شیمیایی خاصی دارند، به این معنی که نمی تواند انواع ترکیبات حاوی گوگرد را حذف کند.
هزینه سرمایه بالا: هزینه ی بالا برای ساخت تاسیسات و همچنین خرید تجهیزات و مصالح از جمله مشکلات در این روش است که نیاز مند سرمایه گذاری بالاست.
غیرفعال سازی کاتالیست: ناخالصی های موجود در سوخت سبب میشود که کاتالیست مورد استفاده در ODSغیر فعال شود که همین امر در طولانی مدت باعث کاهش راندمان گوگردزدایی میشود.
خوردگی: استفاده از عوامل اکسید کننده قوی این روش میتواند در صورت عدم مدیریت صحیح، باعث خوردگی تجهیزات و خطوط لوله شود.
درکل، روش ODS یک فناوری موثر و سازگار با محیط زیست برای گوگرد زدایی است، اما نیاز به بررسی دقیق محدودیت ها و معایب احتمالی قبل از اجرا دارد که با مدیریت و برنامه ریزی صحیح و هوشمندانه میتوان مشکلات آن را به حداقل رساند.