پژوهشی منتشرشده در سال ۲۰۲۴ در مجله The Canadian Journal of Chemical Engineering، عملکرد کاتالیست ایفکاز (IVKAZ) بر پایه سولفونامید فتالوسیانین کبالت را در گوگردزدایی اکسایشی میعانات گازی در مقیاس آزمایشگاهی بررسی کرده است. این مطالعه با مشارکت پژوهشگران دانشگاه خلیج فارس و واحد تحقیق‌وتوسعه شرکت آرتین آزما مهر انجام شده است.
نتایج نشان می‌دهد ترکیب اکسیداسیون کاتالیستی و استخراج با حلال، در شرایط آزمایش‌شده، توانسته گوگرد کل میعانات را به کمتر از ۵۰۰ ppm و مرکاپتان را به کمتر از ۲۰۰ ppm برساند. این مقادیر، هدف تعیین‌شده در پژوهش هستند و نباید آن‌ها را استاندارد عمومی همه میعانات گازی یا تضمین عملکرد برای هر خوراک در نظر گرفت.
فرایند آزمایش چگونه انجام شد؟
خوراک آزمایش از مجتمع گاز پارس جنوبی تأمین شد. پژوهشگران میعانات را در یک راکتور شیشه‌ای همزن‌دار و مجهز به کنترل دما، در فشار اتمسفری، با محلول سود سوزآور و کاتالیست تماس دادند و هوا را به محیط واکنش تزریق کردند. پس از جداسازی فاز قلیایی و کاتالیست، مرحله استخراج مایع–مایع با حلال انجام شد.
این جداسازی اهمیت دارد، زیرا تبدیل مرکاپتان‌ها به دی‌سولفیدها لزوماً به معنی خروج گوگرد از میعانات نیست. بخشی از ترکیبات گوگردی می‌تواند در فاز هیدروکربنی باقی بماند؛ بنابراین، اعداد گزارش‌شده برای کاهش گوگرد به مجموعه فرایند واکنش و جداسازی مربوط‌اند.
کاتالیست چه اثری بر کاهش گوگرد داشت؟
در مقایسه گزارش‌شده در جدول ۶ مقاله، در دمای ۵ درجه سانتی‌گراد، غلظت سود ۱۶٫۷ درصد وزنی و نسبت حجمی محلول سود به میعانات ۸ درصد، استفاده از کاتالیست میزان حذف گوگرد را از ۸۵٫۱۴ به ۹۰٫۰۹ درصد رساند؛ یعنی حدود ۵ واحد درصد بهبود نسبت به آزمایش بدون کاتالیست.
در همین شرایط، گوگرد کل محصول از ۵۲۵ ppm در آزمایش بدون کاتالیست به ۳۵۰ ppm کاهش یافت. مقدار مرکاپتان محصول در آزمایش کاتالیستی نیز حدود ۱۷۱ ppm گزارش شد. مقدار مصرف کاتالیست در متن مقاله ۰٫۰۱ گرم به ازای ۴۰۰ میلی‌لیتر میعانات اعلام شده است.
نویسندگان در جمع‌بندی بررسی متغیرهای عملیاتی، دمای ۵ درجه سانتی‌گراد، غلظت سود ۱۶٫۷ درصد وزنی و نسبت حجمی محلول سود به خوراک ۴ درصد را شرایط مطلوب معرفی کرده‌اند. این جمع‌بندی با شرایط آزمون مقایسه‌ای بالا، که در نسبت ۸ درصد انجام شده، تفاوت دارد.
انتخاب حلال و محدودیت تعمیم نتایج
در بررسی نوع حلال، استون بیشترین حذف گوگرد، حدود ۹۶ درصد، را نشان داد؛ اما نویسندگان متانول را با توجه به عملکرد و هزینه آن گزینه اقتصادی‌تری دانستند و نسبت حجمی ۵ درصد متانول به میعانات را برای مرحله استخراج پیشنهاد کردند. عدد ۹۶ درصد مربوط به آزمایش مقایسه حلال‌هاست و نباید به شرایط پیشنهادی مصرف ۵ درصد متانول نسبت داده شود.
این نتایج در مقیاس آزمایشگاهی به دست آمده‌اند. پژوهشگران محدودیت کنترل دبی هوا و تبخیر بخشی از میعانات را نیز گزارش کرده‌اند. انتخاب شرایط عملیاتی برای یک واحد صنعتی به بررسی خوراک واقعی، انتقال جرم، بازیافت حلال و مدیریت محلول قلیایی مصرف‌شده نیاز دارد.
- عنوان اصلی:
Performance of a novel cobalt phthalocyanine sulfonamide-based catalyst for oxidative desulphurization of gas condensate - نویسندگان:
Azadeh Mirvakili، Ahmad Baghzar، Milad Hooshyar، Kimia Zahabi، Reza Azin و Yousef Kazemzadeh - مجله و سال انتشار:
The Canadian Journal of Chemical Engineering، ۲۰۲۴
