گوگرد زدایی از نفتا

امروزه  اغلب پالایشگاه ها درصدد تولید سوخت بدون گوگرد می باشند. ترکیبات گوگردی عامل باران های اسیدی و آلودگی هوا می باشند بنابراین قبل از پالایش نفت خام به محصولات نهایی باید مرحله گوگرد زدایی انجام شود که بر روی خوراک های متفاوت و به روش های مختلف انجام می شود. تیم مهندسی سامیار با علم و تجربه خود بهترین روش با بازده بالا را مورد بررسی و بهره برداری قرار داده اند.

نفتا

به گروهی از ترکیبات هیدروکربنی مایع گفته می شود که بسیار فرار و اشتعال پذیر هستند. به طور کلی نفتا ها بر اساس تعداد اتم های کربن موجود در آن ها، به دو دسته تقسیم بندی می شوند که عبارتند از:

1. نفتای سبک(Light Naphtha)
   شامل 5-6 اتم کربن هستند که در بازه دمایی 30-145 درجه سانتیگراد می جوشند.
2. نفتای سنگین(Heavy Naphtha)
   این دسته از نفتا ها شامل 7-12 اتم کربن بوده و نقطه جوش آن ها نیز در بازه 140-200 درجه سانتی گراد می باشد.

هرکدام از این دسته نفتاها کاربرد های مختلفی در صنایع مختلف دارند.

گوگرد در ترکیبات نفتا و آسیب های آن

وجود ترکیبات گوگردی، ترکیبات نیتروژن دار و اکسیژن دار، آرسنیک و سایر فلزات در خوراک نفتا، باعث مسمومیت کاتالیست و کاهش عمر مفید آن می شود. از این رو قبل از ورود خوراک به بستر های کاتالیست، باید ترکیبات مضر برای کاتالسیت را از آن جدا کنیم که به این فرآیند، فرآیند Hydrotreatment گفته می شود.

ﺑﺮ ﺍﺳﺎﺱ ﻧﻴﺎﺯ پاﻻﻳشگاﻩﻫﺎﻱ ﻧﻔﺖ، ﺣﺪ ﻣﺠﺎﺯ ﻣﻴﺰﺍﻥ گوگرد ﺩﺭ ﺑﺮﺵ ﺳﺒﻚ ﻧﻔﺘﺎ (ﻛﻪ ﺑﻪ ﻃﻮﺭ ﻋﻤﻮﻣﻲ ﺻﺮﻑ ﺗﻬﻴﻪ ﺑﻨﺰﻳﻦ ﻣﻲﺷﻮﺩ) ﻛﻢﺗﺮ ﺍﺯ 0.5ppm است، ﺣﺎﻝ ﺁﻧﻜﻪ ﺍﻳﻦ ﻋﻨﺼﺮ ﺩﺭ ﺑﺮﺧﻲ ﺍﺯ ﺍﻧﻮﺍﻉ ﻧﻔﺘﺎ ﺑﻪ ﺑﻴﺶ ﺍﺯ 500ppm ﻫﻢ ﻣﻲﺭﺳﺪ.

همچنین ﻭﺟﻮﺩ ﺑﻴﺶ ﺍﺯ ﺣﺪ ﻣﺠﺎﺯ گوگرد ﺩﺭﻧﻔﺘﺎ ﺍﻓﺰﻭﻥ ﺑﺮ ﺍﻳﺠﺎﺩ ﺁﻻﻳﻨﺪﻩﻫﺎﻱ ﻫﻮﺍ ﺑﺎﻋﺚﺧﻮﺭﺩگی ﻣﺨﺎﺯﻥ، ﺭﺍﻛﺘﻮﺭﻫـﺎ، ﻟﻮﻟﻪﻫـﺎ ﻭ ﺍﺗﺼﺎﻝﻫﺎﻱ ﻓﻠـﺰﻱﺷـﺪﻩ ﻭ همانطور که گفته شد ﻣﻮﺟﺐﻣﺴﻤﻮﻣﻴﺖﻛﺎﺗﺎﻟﻴﺴﺖﻫﺎﻱ پایین ﺩﺳﺘﻲگراﻥ ﻗﻴﻤﺘﻲ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﻛﺎﺗﺎﻟﻴﺴﺖﻫﺎﻱ ریفرمینگ ﻣﻲﺷﻮﺩ. ﻟﺬﺍ ﺳﻪ ﺩﻟﻴﻞ ﻳﺎﺩ ﺷﺪﻩ ﺑﻪ ﺧﻮﺑﻲ ﺍﻫﻤﻴﺖ ﺣﺬﻑ گوگرد ﺍﺯ ﺑﺮﺵﻫﺎﻱ ﻧﻔﺘﻲ ﺭﺍ ﻧﻤﺎﻳﺎﻥ ﻣﻲﺳﺎﺯﺩ. ﺩﺭﺣﺎﻝ ﺣﺎﺿﺮ   گوگرد ﺯﺩﺍﻳﻲ ﺍﺯ ﺗﺮﻛﻴﺐ ﻫﺎﻱ ﻧﻔﺘﻲ ﺑﺎ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺍﺯﻛﺎﺗﺎﻟﻴﺴﺖﻫﺎ ﻭ ﺩﺭ ﻣﺠﺎﻭﺭﺕ ﻫﻴﺪﺭﻭژﻥ ﺍﻧﺠﺎﻡ ﻣﻲﺷﻮد ، ﺑﺪﻳﻦﺗﺮﺗﻴﺐﻛﻪ ﺍﺗﻢگوگرد ﺗﺮﻛﻴﺒﺎﺕگوگرد ﺩﺍﺭ ﺩﺭ ﺩﻣﺎ و ﻓﺸﺎﺭ ﻭ ﻧﺴﺒﺖ ﻣﻌﻴﻨﻲ ﺍﺯ ﻫﻴﺪﺭﻭژﻥ ﺑﻪ ﺧﻮﺭﺍﻙ، ﺑﻪ ﻫﻴﺪﺭﻭژﻥ ﺳﻮﻟﻔﻴﺪ ﺗﺒﺪﻳﻞ ﻣﻲﺷﻮﺩ.

گوگرد زدایی از نفتا

گوگرد در مرکاپتان ها، تیوفن ها، بنزوتیوفن ها، دی بنزوتیوفن ها و SOx حاصل از سوخت وجود دارد.  در  فرآیند گوگردزدایی از سوخت در پالایشگاه ها از کاتالیست استفاده می شود، انواع ترکیبات گوگردی باعث خوردگی و غیر فعال شدن کاتالیست ها می شوند. بنابراین جهت تولید سوخت سبز و رسیدن به مقدار گوگرد بین (10-15)PPM، می بایست ترکیبات گوگرد دار جداسازی شوند

دلایل متعددی مبنی بر ضرورت سولفورزدایی یا گوگردزدایی فرآورده های نفتی،  میعانات گازی و محصولات هیدروکربنی وجود دارد. علاوه بر آسیب های زیست محیطی و بحران های آلودگی هوا، به دلایل فنی و اقتصادی نیز، فرایند گوگردزدایی یا سولفورزدایی از محصولات تولیدی حاصل از فرایندهای تقطیری انجام می شود.

گوگرد زدایی در مقیاس صنعتی تحت فرآیند گوگرد زدایی هیدروژنی ( 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 واکنشی
• استفاده از فرآیند بیو دی سولفوریزاسیون
• گوگردزدایی به روش استخراج
• استفاده از فرآیند اکسیداسیون
• گوگردزدایی به روش الکتروشیمیایی
• استفاده از فرآیند جداسازی غشایی

گوگرد زدایی به روش هیدرو

گوگردزدایی به روش هیدرو دی سولفوریزاسیون (hds) ، متداولترین فرآیند گوگردزدایی در پالایش نفت است که سابقه طولانی دارد و به عنوان بخش ثابتی از مجموعه فرآیندهای پالایشگاهی کاملا جا افتاده است. فرآیند HDS متداول برای برش هیدروکربنی در محدوده دما ℃300 تا ℃380 و فشار زیاد psi 500-700 در یک بستر کاتالیستی در حضور هیدروژن انجام می‌شود. متداولترین کاتالیست مورد استفاده برای این فرآیند، کاتالیست کبالت-مولیبدن بر روی پایه آلومینا می‌باشد.

گوگردزدايي اكسيداسيون

گوگردزدايي اكسيداسيوني، شــامل واكنش شيميايي بين يك مادة اكسيدكننده و گوگرد است. به طور كلي گوگردزدايى اكسيداســيونى شامل دو مرحلة جدا ازهم است: اولين مرحله، اكسيداسيون گوگرد است كه در آن ماهيت تركيبات گوگرددار تغيير مي كند. مرحلة دوم حذف گوگرد اســت، خواص حذفي تركيبــات گوگرد اكسيدشــده (در تقابل بــا تركيبات گوگرد اكسيدنشــده) بررسي مي شوند.

معمولترين كاربرد صنعتي ODS شيرين ســازي اســت. شيرين سازي يك فرايند پالايشي است كه براي تبديل تيول ها به دي سولفيدها (طبق معادله 1) به كار گرفته می شود.

2R – SH + 1/2 O2 → R –S –S- R+H2 O                                                   (1)

در صنعت، واكنــش تيول ها در يك محيــط بازي صورت می گيرد، اين واكنش با حضور اكسيژن افزايش می يابد. استفاده از محلول های بازی نسبت به محلول های اسیدی، دارای صرفه اقتصادي است که براى محلول هاي بازي ایجاد شده از ســود، از هوا به عنوان اكســيدانت و يك كاتاليست در فاز همگن براي افزايش سرعت واكنش، استفاده می شود.

اين فرايند براي تيول ها انتخاب پذير اســت، دســتة ديگري از گروه هــاي عاملي گوگرد در اين فرايند تبديل نمي شــوند. اين روش شيرين ســازي براى گوگردزدايي از نفت سنگين مناسب نيســت، زيرا مقدار تيول برش هاي سنگين خيلي پايين است. نوعي از ODS كه مناســب تبديل نفت ســنگين اســت، اكسيداسيون گوگرداست در حالت تركيبات سولفيد و تيوفنيك كه به سولفوكسيدها و سولفون ها (طبق معادلات 2 و 3) تبديل می شوند:

R –S-R’ + 1/2O2 ĺ R-(SO) – R’                                                                     (2)

R – S –R’+ O2 ĺ R –(SO2) –R’                                                                     (3)

سولفوكســيدها و ســولفون ها دو مشــخصه دارنــد كــه گوگردزدايي را تســهيل مي كند و آن هــا را از تركيبات گوگرد، سولفوكسيدها و سولفون ها اكسيدنشده متفاوت می سازد؛ اولا قطبي تر هســتند که اين مزيت، اســتخراج بهتر و انتخاب پذيري را افزایش می دهد.  ثانيا در هنگام اكسيدشــدن گوگرد، نیروی پیوند بین کربن و گوگرد كاهش مي يابد، بنابراين حذف گوگرد اكسيدشده با تجزية حرارتي ساده تر است.