اهمیت گوگرد زدایی از مازوت
از نظر شرکت صنعت آفرین سانیار گوگرد زدايي از مازوت اهمیت بسیار بالایی دارد چرا که مازوت به عنوان یک سوخت سنگین ارزشمند به طور گسترده در نیروگاه های برق و نیز کشتی های بزرگ استفاده میشود. همچنین این ترکیب سنگین را می توان به ترکیبات سبک تر تبدیل کرد. در نتیجه مازوت سوخت‌های سبک پرارزشی را تولید می‌کند. اگر مازوت و نفت خام به طور کامل گوگرد زدایی شود، از آنجا که دیگر نیاز به واحدهای گوگردزدایی پایین دستی با ظرفیت کمتر نیست واحدهاي مختلف گوگردزدايي باهم دريك واحد بزرگ تركيب می شوند، كه هزینه های ساخت و همچنین هزینه های عملیاتی را کاهش می دهد و علاوه بر این مزایا خوردگی در دیگر تجهیزات فرایندی نیز کاهش یافته و در نتیجه هزینه های تعمیر به شدت کاهش می یابد.باران‌های اسیدی اثرات مخرب دیگری نیز بر جای میگذارند که میتوان به حل شدن فلزات سنگین در باران‌های اسیدی اشاره کرد و خاک‌ها نیز دیگر توانایی نگه‌داشتن ریشه درختان را نخواهند داشت. در نتیجه با فرسایش خاک و از بین رفتن پوشش گیاهی، احتمال بروز سیل افزایش می‌یابد.
پس قبل از مصرف کردن مازوت به عنوان سوخت در صنعت بایستی گوگرد زدایی روی این ماده انجام شود تا از تخریبات زیست محیطی جلوگیری شود. ترکیبات گوگردی بوی زننده ای دارند و در صورت عدم حذف این ترکیبات علاوه بر خوردگی، در کاتالیست های پایین دستی اثرات مخربی ایجاد می کنند.
گوگردزدایی مازوت، الزام زیست محیطی
امروزه تقاضا برای سوخت های پاک در سرتاسر جهان به طور روز افزونی در حال افزایش است. همچنین دولت‌ها قوانین زیست محیطی سختگیرانه تری برای سوخت های حمل و نقل از جمله سوخت های دریایی، به ویژه در مورد میزان گوگرد آنها اعمال کرده اند. علاوه بر این، کیفیت سوخت‌های فسیلی در طول فرایندهای گوگرد زدایی (از جمله گوگردزدایی مازوت) دستخوش تغییرات میشود و ممکن است بعد رسیدن به درصد های بیشتر جداسازی، کیفیت سوخت دیگر مورد قابل قبول نباشد. این در حالی است که سوخت های فسیلی هنوز تقاضای بالایی دارند. درون ساختار روغن‌های سنگین با محتوای گوگرد بالا، بیشتر گوگرد در ساختارهای تیوفنیک حجیم یافت میشود که با استفاده از فرآیند گوگردزدایی با فشار و دمای بالای مرسوم حذف نمی‌شوند. با این حال، آنها در فرآیند گوگرد زدایی اکسیداتیو (ODS) که در شرایط ملایم و بدون فشار هیدروژن انجام میشود، واکنش‌پذیرتر به نظر می‌رسند.
روش‌های گوگردزدایی مازوت
گوگرد زدایی فرآیند حذف گوگرد از محتوای سوخت برای جلوگیری از آلودگی است. این فرآیند شیمیایی که به عنوان هیدروسولفورزدایی یا HDS نیز شناخته می شود، انتشار دی اکسید گوگرد را کاهش داده و آنها را به اسید سولفوریک تبدیل می کند. سپس اسید سولفوریک در باتری خودرو و کود استفاده می شود. رایج ترین فرآیند گوگرد زدایی مورد نیاز در گاز طبیعی است. گوگرد زدایی اضافی برای گازهای دودکش، زغال سنگ و نفت مورد نیاز است. همانطور که اشاره شد، فرایند گوگردزدایی HDS نیاز به دما و فشار بالایی دارد که علاوه بر افزایش هزینه‌های تجهیزاتی و عملکردی، کیفیت سوخت را نیز مورد تغییر قرار میدهد. امروزه گوگردزدایی مازوت بیشتر به سمت ODS در حال حرکت است.
گوگرد در ساختار مازوت
نفت سنگین یا مازوت معمولاً حاوی سطوح درصدی گوگرد است. بیشتر گوگرد موجود در نفت سنگین در ساختارهای تیوفنیک حجیم یافت می شود. گوگرد تیوفنیک به سختی توسط هیدروسولفورزدایی کاتالیستی حذف می شود، اما می توان آن را به راحتی اکسید کرد. سولفوکسیدها و سولفون های تولید شده از اکسیداسیون گوگرد را می توان به دلیل افزایش قطبیت آنها از نفت سنگین توسط حلال استخراج کرد.
روش های پیشنهادی شرکت سانیار برای گوگرد زدایی
اکسایشی
روش حذف با استفاده از کاتالیست جامد ODS
حذف با استفاده از واکنش D.S
فلزات و ترکیبات آنها
گوگرد زدایی با روش فوق بحرانی
گوگرد زدایی با روش فوق بحرانی
به فرآیند حذف ترکیبات گوگردی از مواد مختلف با استفاده از سیالات فوق بحرانی گوگرد زدایی فوق بحرانی گفته میشود. سیالات فوق بحرانی موادی هستند که بالاتر از دما و فشار بحرانی خود هستند و خواص مایعات و گازها را از خود نشان می دهند.
سیالات فوق بحرانی، مانند آب فوق بحرانی یا دی اکسید کربن فوق بحرانی، مزایای منحصر به فردی را برای گوگردزدایی در مقایسه با روش های سنتی ارائه می دهند. آنها دارای قدرت حل کنندگی بالا، ویسکوزیته کم و خواص تنظیم پذیری هستند که باعث شده بتوان از انها در گوگردزدایی استفاده کرد.
گوگرد زدایی آب فوق بحرانی (SCWD) یکی از این روش ها برای گوگردزدایی است. این روش شامل تصفیه مواد حاوی گوگرد، مانند زغال سنگ یا زیست توده، با آب در شرایط فوق بحرانی (بالاتر از دمای بحرانی آن 374 درجه سانتیگراد و فشار بحرانی 22.1 مگاپاسکال) است. شرایط دما و فشار بالا، حلالیت ترکیبات گوگردی را در آب فوق بحرانی افزایش می دهد و امکان حذف آن را فراهم می کند. این فرآیند را می توان با واکنش های اکسیداسیون ترکیب کرد تا ترکیبات گوگردی را به صورت محلول تر تبدیل کند که به راحتی قابل جداسازی باشد.
دی اکسید کربن فوق بحرانی (SCCO2) یکی دیگر از سیالات فوق بحرانی برای گوگردزدایی است.که دارای سمیت کم و غیر قابل اشتعال است همچنین به راحتی از ترکیبات گوگرد استخراج شده،جدا می شود. فرآیند گوگردزدایی با استفاده از SCCO2 شامل پردازش مواد با دی اکسید کربن فوق بحرانی در شرایط دما و فشار خاص است که امکان استخراج ترکیبات گوگردی را فراهم می کند.
هر دو روش آب فوق بحرانی و دی اکسید کربن فوق بحرانی نتایج خوبی را برای گوگردزدایی در کاربردهای مختلف از جمله گوگرد زدایی از سوخت، پردازش زغال سنگ و زیست توده و تصفیه گاز طبیعی نشان داده اند. این روش ها مزایایی مانند کاهش مصرف انرژی، شرایط واکنش دردسترس تر و عملکرد سازگار با محیط زیست را ارائه می دهند.
مازوت
مازوت یک نفت کوره سنگین و کم کیفیت است که در نیروگاه های تولید و کاربردهای مشابه استفاده می شود.
این برش سنگین (Mazout) یکی از هیدروکربن‌های نفتی است که در مراحل پالایش نفت خام پس از نفتا و بنزین و نفت سفید بدست می‌آید .این ترکیب به رنگ سیاه می باشد و به نام نفت سیاه نیز خوانده میشود. این ماده به دلیل قیمت ارزانش ماده سوختنی برای کوره‌ها، حمام‌ها و تنور نانوایی‌ها و موتور‌های دیزلی و برخی نیروگاه‌ها است. مازوت به خاطر گرمای سوختن (Energy Value) بسیار بالایی که دارد برای گرم کردن بویلرها (دیگ بخار) جهت تولید بخار مورد استفاده قرار میگیرد .
میزان موجودیت گوگرد در مازوت عامل اصلی برای طبقه ی بندی این ماده می باشد که متاثر از منبع اصلی آن است.
از مازوت به اسم نفت کثیف (Dirty Oil) نیز یاد میشود و از آن جهت که این ماده ویسکوزیته بالایی دارد در جابجایی آن استفاده از پمپ الزامی می باشد.
تاثیر استفاده از مازوت
در جابجایی مازوت باید احتیاط شود چرا که مواد شیمیایی تبخیر شده می‌توانند در اثر تابش نور خورشید به ترکیبات دیگری شکسته شوند. این اتفاق در اثر فعالیت‌های قارچ‌ها و باکتری‌های داخل آب یا خاک نیز صورت میگیرد. این مواد شیمیایی که در خاک و محیط‌های دیگر وجود دارند می‌توانند تا بیش از یک دهه در محیط زیست باقی بمانند. بنزن، تولوئن و زایلین از جمله این ترکیبات سمی هستند.
وجود گوگرد در سوخت مازوت به عنوان مهم تربن ناخالصی این ماده به حساب می آید. ترکیبات گوگردی معمولا می تواند به فرم مرکاپتان ( RSH)، سولفید، تیوفن و بنزوتیوفن موجود باشند. در صورت وجود ترکیبات گوگردی در سوخت، در ترکیبات خروجی SO2 و SO3 وجود خواهد داشت که عامل آلوده کننده ی محیط زیست بوده و اثرات مخربی روی تجهیزات میگذارند.
در صورت سوزاندن مازوت اکسیدهای گوگرد به دلیل واکنش در اتمسفر و فاز محلول در آب، به اسید تبدیل می‌شوند. این آئروسول‌های اسیدی تحت شرایط خاص هواشناسی به باران اسیدی، برف و مه تبدیل خواهند شد. زمانی که آلودگی هوا ناشی از عملکرد و فعالیت‌های انسانی نباشد، pH باران‌های اسیدی در حدود ۵/۵ خواهد بود که این میزان خاصیت اسیدی به دلیل وجود کربنیک اسید حاصل از واکنش بخار آب با دی‌اکسید کربن است.
گوگردزدایی اکسایشی
این روش یکی از بهترین روش ها برای حذف تقریبا کامل گوگرد از ترکیبات نفتی می باشد. مزیت این روش دما و فشـار بسـیار کم و هزینه هاي عملیاتی بسیار پایین می باشد. اساس این روش اکسیداســیون ترکیبــات گــوگردی و تشــکیل سولفوکسید و یا سولفون ترکیبات مربوطه خود می باشد . این ترکیبات را با توجه به قطبیت آنها میتوان از طریق استخراج با حـلال و یا جذب سطحی از نفت حـذف کـرد. امـا بـا ایـن حال عوامل اکسید کننده زیادی وجود دارند اما معروف تـرین عامـل اکسـیدکننده که دوستدار محیط زیست باشد H2O2 است. معمولا این اکسید
کننده در حضور کاتالیز های استیک اسید، فرمیک اسید، پلی اکسو متـالات و یـا پتاسیم سوپر اکساید است مورد استفاده قرار میگیرد. در این نوع اکسیداسیون، سولفیدها به سولفوکسیدها و یا سولفون ها اکسید میشـوند کـه بـه وسـیله اسـتفاده از پروکسی اسیدها مانند هیدروژن پراکسید و اسیدکربوکسیلیک انجام شده است که یک روش مفید گوگردزدایی از نفت بـا استفاده از اسیدهای آلـی و پراکسـیدهیـدروژن میباشد.
گوگردزدایی با روش کاتالیست جامد ODS
با استفاده از عامل اکسید کننده مناسب و در ادامه استخراج مایع-مایع، گوگردزدایی به روش اکسیداسیون انجام می شود. برخی از این مواد شامل اسیدهای آلی، هیدروپراکسیدها، نیتروژن اکساید، نمک های پراکسی و ازون می باشد.
ابتدا در حضور اکسید کننده ابتدا سولفور دو ظرفیتی به سولفون شش ظرفیتی تبدیل می شود. مواد میانی ترکیبات سولفوکساید می باشد.
سپس در شرایط مناسب ( وجود اکسید کننده اضافی)، سولفون ها بوجود می آیند و سولفوکساید شناسایی نمی شود. بنابراین مرحله خالص سازی انجام می شود و سولفور اکسید شده جداسازی می شود.
در طول فرآیند، اکسیژن از عامل اکسید کننده به اتم سولفور منتقل می شود و سولفوکسیدها یا سولفون ها تولید می شوند.
مزایای این روش راکتور های کوچک، هزینه عملیاتی پایین، قابل بازیافت بودن حلال و سولفورهای اکسید شده می باشد.
روش‌های نوین گوگردزدایی
با افزایش مقدار گوگرد موجود در سوخت‌ها، گوگرد زدایی از آنها مورد توجه گسترده جهان قرار گرفته است. تیول ها، سولفیدها و دی سولفیدها را می توان با استفاده از جاذب های معمولی حذف کرد. از ویژگی های مهم گوگرد زدایی جذبی (ADS) که به عنوان یک فناوری جایگزین مورد توجه قرار گرفته است، میتوان به راندمان بالا، شرایط عملیاتی متوسط و نرخ اقتصادی آن اشاره کرد. روش مشابه به منظور گوگردزدایی از مازوت ، اکسیداتیو فوتوکاتالیستی (ODS) است که در آن ترکیبات گوگردی به SO4-2، سولفوکسیدها و سولفون ها تبدیل می شوند. این ترکیبات قطبی شده را می توان از روغن های غیرقطبی توسط استخراج کننده هایی مانند آب، استونیتریل یا مایعات یونی (ILs) جدا کرد. مطالعات متعددی برای گوگردزدایی از روغن‌های سوختی با ترکیب تابش UV و استخراج مایع-مایع انجام شده است که تمرکز تحقیقات آنها (جاذب و اکسیداتیو) بر روی شناسایی محصول و اثر آن بر حذف گوگرد است.
در حال حاضر بسیاری از پالایشگاه ها از روش گوگردزدایی هیدروژناسیون (HDS) برای حذف ترکیبات گوگردی از فرآورده های نفتی استفاده می کنند. این فرآیند در شرایط فرایندی سختی انجام میشود که در آن دما و فشار بالا است. در این فرایند، گاز هیدروژن با گوگرد موجود در سوخت واکنش داده و منجر به تولید گاز H2S میشود. لازم به ذکر است که که فرایند HDS با وجود شرایط دما و فشاری بالا، قادر به حذف برخی ترکیبات گوگردی نیست. به همین دلیل، محققان به صورت متداوم در حال کار برای توسعه روش‌های گوگردزدایی هستند. روش های زیادی برای گوگردزدایی از مازوت مانند گوگرد زدایی اکسیداتیو (ODS)، گوگردزدایی زیستی (BDS) و گوگرد زدایی جذبی (ADS) ارائه شده است
فرایند بهینه ODS شرکت سانیار
شرکت سانیار فناوری گوگرد زدایی به روش اکسیداسیون به وسیله کاتالیست جامد را به عنوان یک روش با سرمایه گذاری پایین و هزینه سرانه اندک توسعه داده است. در ابتدا پس از آزمایشهای متعدد و امتحان روش های مختلف برای سنتز کاتالیست، کاتالیست مناسب برای این فرآیند بر پایه آلومینا تولید شد.
در روند گوگرد زدایی سوخت و ماده کمکی وارد راکتور کاتالیستی بستر ثابت میشود. تکنولوژی طراحی این راکتور به گونه ای است که اختلاط استاتیک به طور کامل انجام شود. ماده کمکی اشاره شده می‌تواند شامل مواد مختلفی از جمله انواع اسیدها و برخی از گروه باز ها باشد. دما و زمان واکنش برای سوخت های متفاوت باید تنظیم شود.
مواد خروجی از راکتور وارد دکانتور میشود که فاز آبی غنی از گوگرد و فاز آلی گوگرد زدایی شده در آن از یکدیگر جدا میشود. یکی از نوآوری‌های ویژه‌ای که در این فرآیند استفاده شده است احیای ماده کمکی به وسیله بستر کاتالیستی ثانویه است که هزینه سرانه این فرایند را به شدت کاهش می دهد. مواد خروجی از راکتور ثانویه شامل فاز آالی غنی از گوگرد با حجم بسیار کم و فاز آبی غنی از ماده کمکی احیا شده است.
تیم صنعت آفرین سانیار اهمیت ویژه ای را برای گوگرد زدایی از مازوت قائل است. جهت ارتباط با تیم فنی و پر تجربه سانیار برای کسب اطلاعات بیشتر با ما در تماس باشید.