محققان دانشگاه صنعتی شریف با سنتز و بهره‌گیری از یک نانوساختار گرافنی توانستندبازدهی عملیات گوگردزدایی نفت خام را افزایش دهند. سنتز این نانوساختار در مقیاس آزمایشگاهی صورت گرفته است.
دانشگاه صنعتی شریف: گوگردزدایی نفت خام به کمک نانوساختارهای گرافنی
در نفت خام و برش‌های نفتی، مقداری ترکیبات گوگردی نیتروژن دار و اکسیژن‌دار وجود دارند. این مواد آلاینده درصورتی‌که از سیالات نفتی جدا نشوند، هنگامی‌که ورود به فرایندهای واحد پالایش، می‌توانند اثرات مخربی بر روی تجهیزات، کاتالیست‌ها و کیفیت محصولات نهایی داشته باشند. با توجه به اهمیت این مسئله، 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 خورنده‌ی آن‌ها به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای بر عملیات پالایش و نگهداری نفت تأثیر می‌گذارد. تاکنون فرایندهای مختلفی جهت گوگردزدایی نفت خام معرفی شده است.
دکتر زینب حجار ضمن معرفی عملیات گوگردزدایی هیدروژنی به‌عنوان روشی که از کاتالیست در جهت حذف ترکیبات گوگردی استفاده می کند، در خصوص اهداف دنبال شده در این طرح گفت: «در فرایند گوگردزدایی هیدروژنی، کاتالیست و بالأخص پایه‌ی کاتالیست، نقش بسیار مهمی در بازدهی فرایند دارد. لذا در این پژوهش، گرافن به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود به‌عنوان پایه‌ی کاتالیست انتخاب گردید و کاتالیست سنتز شده بر پایه‌ی گرافن جهت گوگردزدایی از نفت خام مورد استفاده و ارزیابی قرار گرفت.»
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.
حجار 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 پایه‌ی فرایند گوگردزدایی هیدروژنی را دارا هستند. 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.»
وی در توضیح نحوه‌ی 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، ارتقادهنده‌ی کبالت با استفاده از پیش ماده‌ی Co(NO3)36H2 به روش تلقیح روی ماده سنتز و بارگذاری شد. پس از تلقیح، ماده به‌دست‌آمده عملیات کلسینه شد و در نهایت این ماده به‌عنوان نانوکاتالیست جهت گوگردزدایی نفت خام مورد استفاده و ارزیابی قرار گرفت.»
این نانوکاتالیست توانسته است خوراک نفتای حاوی مقدار ppm 1350 گوگرد را در مرحله‌ی گوگردزدایی به کمتر از ppm 1 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 – دانش‌آموخته‌ی مقطع دکترای دانشگاه صنعتی شریف- است. نتایج این کار در مجله‌ی Catalysis Letters(جلد ۱۴۵، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱۶۶۰ تا ۱۶۷۲) به چاپ رسیده است.
