شناسایی و بررسی عاملهای موثر برای کاتالیست‌های آلومینای کلاوس در پالایشگاه‌های ایران
محورهای موضوعی : شیمی تجزیهمریم صفائی 1 , اکبر ایراندخت 2
1 - استادیار مهندسی مواد، پژوهشکده توسعه فناوری‌های کاتالیست، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران
2 - استادیار مهندسی شیمی، پژوهشکده توسعه فناوری‌های کاتالیست، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران
کلید واژه: کاتالیست, نانوساختار, آلومینا, بازیافت گوگرد, ویژگی سطحی,
چکیده مقاله :
فرایند کلاوس به دلیل کاهش روزافزون ذخایر هیدروکربنی شیرین و افزایش استخراج نفت و گاز از مخازن ترش، مبنای فرایند صدها واحد بازیافت گوگرد در سطح جهان است. انتخاب مناسب و پیش‌بینی عملکرد کاتالیست آلومینای کلاوس با توجه به تنوع در سازندگان و مصرف بالای این نوع کاتالیست، یک مسئله مهم برای پالایشگاه‌ها در بازدهی فرایندکلاوس است. در این مقاله، کاتالیست‌ها تهیه و ویژگی فیزیکی، شیمیایی و ریزساختاری آن با استفاده از روش‌های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، جذب نیتروژن و جیوه، مقاومت مکانیکی و غیره مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج، حضور فازهای آلومینای فعال و ناخالصی سدیم تا ppm 2500، عدم حضور فاز بوهمیت و ناخالصی‌های دیگر مانند سیلیکا و آهن اکسید، توزیع مناسب از حجم حفرهها ریز و درشت برای افزایش مکان‌های سطح فعال و دسترسی آزاد به منطقه واکنش از ویژگی‌های مهم بشمار می‌آید که منجر به عمر طولانی‌تر کاتالیست می‌شود. همچنین، مقاومت سایشی و مکانیکی بالا با حفظ توزیع مناسب حجم حفرهها و چگالی پایین مشخصه‌های مهم در انتخاب کاتالیست هستند. کاتالیست‌های با ساختارنانو ویژگی مناسب‌تری دارند.
Claus process is based on hundreds process of sulfur recovery units in the worldwide because of the shortening sweet hydrocarbons reservoirs and increasing the extraction of oil and gas from sour reservoirs. Suitable selection and predicting the performance of pure alumina Claus catalysts in view of the diversity of manufacturers and the high consumption is an important issue in the efficiency of Claus process. In this paper, catalysts were taken and their physical, chemical, and microstructural properties were evaluated by X-ray diffraction, scanning electron microscope, nitrogen and mercury adsorption, mechanical resistance etc. According to the results obtained from the study of the properties, the presence of active alumina phases and sodium impurity up to 2500 ppm, the lack of boehmite phase and others impurities like silica and iron oxide, good distribution of pore volumes for increasing active surface area and free access to the reaction zone are important properties. These properties lead to a longer life for the catalyst. The high attrition and mechanical resistance with maintaining proper distribution of pore volume and low density are important characters for the catalyst selection. Nanostructured catalysts have suitable properties.
[1] Ertl, G.; Knozinger, H.; Weitkamp, J.; "Handbook of Heterogeneous Catalysis", Wiley-VCH, Weinheim, 2609-2623, 2008.
[2] Bahadori, A.; "Natural Gas Processing", Elsevier, 519-546, 2014.
[3] Zagoruiko, A.N.; Shinkarev V.V.; Vanag S.V.; Bukhtiyarova G.A.; Catal. Ind. 2, 343-352, 2010.
[4] Flowers, J.; Chow, T.; Wong, V.; Sulphur 333, 42-58, 2011.
[5] Torralvo, F.A.; Pereira, C.F.; Piqueras, O.F.; I.G.C.C. Technol. 14, 465-494, 2017.
[6] Gupta, A.K.; Ibrahim, S.; Shoaibi, A.A.L Prog. Energ. Combust. Sci. 54, 65-92, 2016.
[7] Downing, J.C.; Goodboy, K.P.; "Alumina Chemicals:Science and Technology Handbook", American Ceramic Society, Westerville, Ohio, 273-281, 1990.
[8] Tong, S.; Lana, I.G.D.; Converter, K.T.; Ind. Eng. Chem. Res. 36, 4087-4093, 1997.
[9] Laperdrix, E.; Sahibed-dine, A.; Costentin, G.; Saur, O.; Bensitel, M.; Nedez, C.; Mohamed Saad, A.B.; Lavalley, J.C.; Appl. Catal. B: Envir. 26, 71-80, 2000.
[10] Clark, P.D.; Dowling, N.I.; Huang, M.; Appl. Catal. B: Envir. 31, 107-112, 2001.
[11] Clark, P.D.; Dowling, N.I.; Huang, M.; Appl. Catal. A: Gen. 343,104-108, 2008.
[12] Clark, P.D.; Dowling, N.I.; Huang, M.; Appl. Catal. A: Gen. 489, 111-116, 2015.
[13] Al-Shafei1, M.A.; Al-Asseel, A.K.; Adab, A.M.; Al-Jama, H.A.; Al-Tuwailib, A.A.; Shen, S.X.; J. Mater. Sci. Res.; 5, 22-33, 2016.
[14] Yue, Y.; Zhao, X.; Hua, W.; Gao, Z.; Appl. Catal. B: Envir. 46, 561-572, 2003.
[15] Dashti Ardakani, M.; 14th Intl. Oil, Gas & Petrochemical Congress, Tehran, 2010.
[16] Wieckowska, J.; Pietraszkiewicz, W.; Intl. Ash Utilization Symposium, Lexington, Kentucky, 2001.
[17] Li, W.; Diyong, W.; Shudong, W.; Quan, Y.; J. Envir. Sci. 20, 436-440, 2008.
[18] Samea, A.; Fattah, A.; Eddeen, S., Fateen, K., Mai, M.K.; Chem. Eng. Res. Des. 112, 78-87, 2016.
[19] Selim, H.; Gupta, A.K.; Appl. Energy 104, 772-776, 2013.
[20] Lavery, C.B.; Marrugo-Hernandez, J.J.; Sui, R.; Dowling, N.I.; Marriott, R.A.; Fuel 238, 385-393, 2019.
[21] Chardonneaua, M., Ibrahim, S., Gupta, A.K.; AlShoaibi, A.; Energy Procedia 75, 3071-3075, 2015.
[22] Kalinkin, P.N.; Kovalenko, O.N.; Platonov, O.I.; Catal. Ind. 3, 183-188, 2011.
[23] Busca, G.; Advances in Catal. 57, 319–404, 2014.
[24] Jiménez, J.A.; Fillali, L.; Andrés, S.L.; Padilla, I.; Delgado, A.L.; Int. J. Appl. Ceram. Technol. 12, E178–E186, 2015.
[25] Safaei, M.; J. Aust. Ceram. Soc. 53, 485–490, 2017.
[26] Clark, P.D.; Dowling, N.I.; Huang, O.O.; Butlin, G.D.; Hou, R.; SKijlstra, W.; Appl. Catal. A: Gen. 235, 61-69, 2002.
[27] Larraz, R.; Chem. Eng. J. 86, 309–317, 2002.
[28] Pineda, M., and Palacios, J.M.; Appl. Catal. A: Gen. 158, 307-321, 1997.
[29] Carniglia, S.C.; Appl. Catal. 14, 343-360, 1985.
[30] George, Z.M.; Can. J. Chem. Eng. 56, 711-715, 1978.
[31] Zarenejad, B.; Ind. Eng. Chem. 15, 143-147, 2009.
[32] Tong, S.; Lana, I.G.D.; Ind. Eng. Chem. Res. 36, 4087-409, 1997.