گوگردزدایی هیدروژنی

حذف گوگرد از سوخت­ هاي نفتي و محصولات واسطه ­اي براي حفاظت از محیط‌زیست و زندگي انسان در برابر آلودگي هوا ضروري است و بنابراين کشورهاي مختلف قوانين و مقررات متفاوتي را بر روي حد مجاز گوگرد در سوخت ­هاي حمل‌ونقل وضع کرده ­اند. فناوری‌های گوگردزدايي رويکردهاي مختلفي را مي­توان براي طبقه ­بندي روش ­هاي گوگردزدايي مانند نقش هيدروژن در فرآيند، رفتار ترکيبات آلي گوگرد در فرآيند و ماهيت فرآيند استفاده شده به کار برد.

با اين حال، تمام اين روش­ها داراي مزايا و معايبي هستند. بسته به نحوه تبديل ترکيبات گوگردي، فرآيندها را مي­توان به سه گروه تقسيم کرد: تجزيه، جداسازي بدون تجزيه و تجزيه با جداسازي.

طبقه بندی بر اساس تبدیل ترکیبات گوگردی

روش سنتي سولفورزدايي با هيدروکربن مي­تواند نمونه ­اي براي تجزيه باشد که در آن گوگرد به ترکيبات گوگردي گازي و جامد تجزيه مي­ شود، سپس قسمت هيدروکربني بازيافت شده و در جريان پالايشگاه باقي مي­ماند. در برخي از فرآيندها (به‌عنوان مثال گوگردزدايي اکسيداسيون) ترکيبات گوگرد جدا مي­شوند يا در ابتدا به ترکيبات حاوي گوگرد متفاوت تبديل مي­شوند که جداسازي آنها آسان­ تر است (به‌عنوان مثال سولفون‌ها).

روش­هاي گوگردزدايي را نيز مي­توان به دو گروه دسته‌بندی کرد: "مبتني بر هیدروژنی" و "غير هیدروژنی".

روش­هاي مبتني بر گوگردزدايي هيدروژني از مواد اوليه به هيدروژن براي تجزيه ترکيبات گوگردي نياز دارند. براي روش ­هاي غير مبتني بر گوگردزدایی هیدروژنی، هيدروژن براي حذف ترکيبات آلي گوگرد از جريان پالايشگاه موردنیاز نيست.

فرآیند گوگردزدایی هیدروژنی

متداول­ترين فرآيند صنعتي به کار گرفته­شده براي حذف گوگرد، فرآيند گوگردزدايي هيدروژني است. به طور کلي جدا کردن گوگرد آلي از سوخت­هاي فسيلي مشکل است که دليل آن، پر انرژي بودن پيوندهايي است که براي انجام گوگردزدايي بايد شکسته شوند. شکستن اين پيوندها از طريق شيميايي صرفاً در فشارها و دماهاي بالا صورت مي­گيرد. براي اين کار در صنعت از يک فناوري فيزيکي- شيميايي به نام گوگردزدايي هيدروژني استفاده می‌شود که معمولاً از طريق جريان همسوي گازوئيل و گاز هيدروژن روي يک بستر سیال کاتاليست انجام مي­گيرد. هرچه ميزان گوگرد کمتري را در محصول خروجي انتظار داشته باشيد، بايد عمليات را در دماها و فشارهای بالاتر انجام داد.

اگرچه حدود 30 نوع فرآيند مختلف به­ عنوان ليسانس ­هاي معتبر جهاني براي عمليات تصفيه هيدروژني مواد نفتي وجود دارد ولي در همه آنها فرآيند به 3 بخش اصلي تقسيم بندي مي­گردد:

• بخش واکنش
• بخش جداسازي و گاز گردشي
• بخش دفع

شماتيک کلي واحدهای تصفيه هيدروژني در شکل  نشان داده شده است.

شماتیک کلی واحد های تصفیه هیدروژنی

شکل زیر جریان فرآیندی ساده­اي از اين فناوری را نشان مي­دهد. در اين فرآيند، ابتدا خوراک مايع ورودي با هيدروژن مخلوط مي­شود و سپس به‌منظور رسيدن به دماي مناسب واکنش وارد گرمکن مي­شود. خروجي گرمکن وارد قسمت بالايي راکتور بستر ثابت مي­شود و در اين راکتور، هيدروژن در حضور کاتاليست با خوراک واکنش مي­دهد و گاز توليد مي­نمايد.

شماتیک ساده فرآیند گوگردزدایی هیدروژنی

اگرچه پيشرفت‌هاي زيادي در فرآيند گوگردزدایی هیدروژنی انجام شده است، اما اين فناوري به دليل استفاده از هيدروژن پرهزينه، راکتورهاي تخصصي و شرايط سخت دما و فشار، به‌ويژه هنگامي که با خوراک گوگرد بالا سروکار دارید، هنوز بسيار گران در نظر گرفته مي‌شود. علاوه بر اين، بازده فرآيند با کاهش واکنش‌پذيري بنزوتيوفن‌هاي آلکيله شده و همچنين با غيرفعال کردن کاتاليزور با تشکيل کک و H₂S محدود مي‌شود. بنابراين روش‌هاي گوگردزدايي کم‌هزينه‌تر و کارآمدتر بايد به‌عنوان جايگزيني براي گوگردزدایی هیدروژنی معمولي جستجو شوند. در نتيجه تحقيقات گسترده در زمينه تکنيک‌هاي گوگردزدايي جديدی در دنیا پيشنهاد شده‌اند.

تکنیک های مختلف برای گوگردزدایی

نوشته شده توسط دکتر محسن شایان مهر