تولید کیک‌ گوگرد از گاز خروجی پالایشگاه‌ها

سولفیران فرآیندی است که سولفید هیدروژن را از جریان‌های گازی حذف و به صورت مستقیم و در یک مرحله به وسیله یک کاتالیست هموژن حاوی محلول کمپلکس، از نمک آهن معروف به کیلات آهن به گوگرد عنصری تبدیل می‌کند. رئیس پژوهشگاه صنعت نفت با اشاره به این که در تکمیل طرح سولفیران، شرکت‌های آمریکایی از دادن اطلاعات اولیه به ایران خودداری کردند، گفت:  هم اکنون صنعت نفت قابلیت حذف مستقیم سولفید هیدروژن را از جریان‌های گازی دارد.

فرآیند سولفیران در پژوهشگاه صنعت نفت سنتز و در اروپا و آمریکا ثبت پتنت شده است و نه تنها در داخل کشور هیچ نوع فناوری مشابه فرآیند سولفیران موجود نیست، بلکه تنها رقیب انحصاری این فرآیند در خارج از کشور، آمریکاست. بررسی‌های اولیه نشان می‌دهد که فرآیند سولفیران برای ظرفیت تا 20 تن در روز، برای بازیابی گوگرد کاملاً اقتصادی است و در صورت بهینه‌سازی فرآیند می‌توان محدوده اقتصادی بودن و کارکرد این روش را افزایش داد.

رئیس پژوهشگاه صنعت نفت با تاکید بر این‌که تمام مراحل فرآیند از پایلوت تا آزمایشگاه در این پژوهشگاه اجرا شده است، می‌گوید: تمام مراحل توسعه دانش فنی سولفیران، از آزمایشگاه تا پایلوت در پژوهشگاه صنعت نفت با موفقیت کامل طی شده و برای صنعتی کردن این دانش فنی یک واحد نمایشی به ظرفیت450 هزار فوت مکعب در روز در پالایشگاه گاز فجر جم طراحی، نصب وراه‌اندازی شده که به لحاظ ظرفیت در ابعاد یک واحد صنعتی کوچک محسوب می‌شود.

مهاجرانی جذب گاز همراه سولفیدهیدروژن، بازیابی کاتالیست و جداسازی گوگرد را از بخش‌های واحد صنعتی سولفیران ذکر کرد و اظهار کرد: این فرآیند محدودیتی از نظر میزان غلظت ندارد و قادر است روزانه 20 تن گوگرد تولید کند. ضمن آن‌که میزان تبدیل سولفید هیدروژن به گوگرد عنصری در فرآیند سولفیران بالاتر از 6/99 است. درضمن کیک گوگرد به دست آمده نیز برای مصارف کشاورزی به عنوان <قارچ کش>‌ در تاکستان‌هامی‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.

وی به افزایش قیمت جهانی گوگرد اشاره کرد وگفت: در حال حاضر قیمت گوگرد 700 دلار در تن است. ضمن آن‌که می‌تواند خسارت‌های زیست‌محیطی زیادی را ایجاد کند که این فرآیند هم از نظر اقتصادی و هم کاهش خسارات زیست‌محیطی حائز اهمیت است. در این میان باید به کارکردهای اقتصادی این فرآیند هم توجه داشت، زیرا در دنیا نرخ بازگشت سرمایه این فرآیند  14درصد است در صورتی که نرخ بازگشت داخلی آن 20 درصد برآورد می شود.

تولید کاتالیست بومی‌

طی فرآیند تولید، سولفید هیدروژن به طور سریع و کاملاً انتخابی توسط محلول کیلات آهن جذب، سپس در اثر واکنش اکسیداسیون احیاء و به گوگرد تبدیل می‌شود.

دکتر خالد فرصت، مدیر طرح سولفیران در پژوهشگاه صنعت نفت نیز با بیان این که فرآیند سولفیران از 3 بخش جذب، بازیابی کاتالیست و جداسازی گوگرد تشکیل شده است، گفت: ابتدا جریان گاز حاوی سولفید هیدروژن با کاتالیست کیلات آهن آمیخته شده و مقدار قابل توجهی سولفید هیدروژن در این دستگاه از گاز ترش جدا می‌شود.

خالد فرصت ادامه داد: در اثر تماس گاز با محلول کاتالیست، ابتدا سولفید هیدروژنی که جذب محلول شده یونیزه می‌شود و سپس یون سولفید با یون 3 ظرفیتی آهن که درچنگال‌های عامل کمپلکس کننده قرار دارد واکنش داده و تبدیل به  گوگرد عنصری می‌شود.

جریان دوغابی مخلوط خارج شده نیز به قسمت پایین برج جذب وارد می‌شود.سپس جریان گاز که هنوز حاوی مقادیری سولفید هیدروژن است، به دلیل اختلاف دانسیته از مایع جدا می‌شود و به طرف بالای برج حرکت می‌کند و در طول برج با محلول کاتالیست کیلات آهن که از بالای برج به طرف پایین برج جریان دارد تماس داده می‌شود. به این ترتیب باقیمانده سولفید هیدروژن از جریان گاز جدا می‌‌گردد.

خالد فرصت افزود: بدین ترتیب گاز خارج شده از برج جذب، تقریباً عاری از سولفید هیدروژن می‌شود و درواقع میزان آن کمتر از 01 ppm (واحد در میلیون)‌ خواهد بود. در ضمن جریان مایعی که از پایین برج جذب خارج می‌شود، به دلیل واکنش شیمیایی احیا شده و حاوی ذرات ریز گوگرد عنصری است. به منظور احیای کاتالیست، دمای این جریان ابتدا در مبدل تنظیم  و سپس جریان به سمت ظرف اکسیدایزر هدایت می‌شود.

وی خاطر نشان کرد: در این ظرف جریان هوا (حاوی اکسیژن) دمیده می‌شود تا اکسیژن همراه هوا، ابتدا در محلول کاتالیست جذب شود و سپس با یون آهن 2 ظرفیتی واکنش داده و آن را به یون 3 ظرفیتی بازگرداند.

کاتالیست بازیابی شده از اکسیدایزر به بخش جذب بازگردانده می‌شود و بخشی از جریان دوغابی از ظرف اکسیدایزر خارج شده و به بخش جداسازی هدایت می‌شود تا در این بخش پس از جداسازی گوگرد، محلول کاتالیست شفاف به بخش بازیابی عودت داده شود. در نهایت از این فرآیند کیک گوگرد حاصل می‌شود که برای مصارف کشاورزی مناسب است یا پس از خالص‌سازی بیشتر به مصارف عمده دیگر می‌رسد.

دستیابی به دانش فنی انحصاری‌

فرآیند سولفیران محدودیتی از نظر میزان غلظت سولفید هیدروژن همراه گاز ندارد و قادر است تغییرات در غلظت سولفید هیدروژن را نیز تحمل کند. از آنجا که تنها بخش جذب با جریان گاز تماس دارد، حجم گاز ورودی تنها بر ابعاد این بخش تأثیر می‌گذارد و سایر بخش‌های بازیابی و جداسازی تابعی از میزان سولفید هیدروژن همراه خوراک هستند.لازم به ذکر است میزان تبدیل سولفید هیدروژن به گوگرد عنصری، در فرآیند سولفیران بالاتر از 6/99 است.

البته در این فرآیند برای حفظ فعالیت کاتالیست، بهبود عمل جداسازی و به منظور بهبود عملیات، لازم است مقادیری کاتالیست و مواد شیمیایی به عنوان مواد افزودنی به سیستم تزریق شود.

به گفته دکتر جمشید زرکش، میزان تبدیل سولفید هیدروژن به گوگرد عنصری در فرآیند سولفیران بالاتر از 6/99 درصد بوده و نرخ بازگشت سرمایه در این طرح بیش از 20 درصد است در حالی که این رقم در آمریکا کمتر از 4 درصد است.

این فرآیند مشابه طرح «کلوز» است که در حال حاضر فرآیند گوگردزدایی را انجام می دهد. البته فناور‌ی‌ای که در روش کلوز به کار گرفته می شود، با ظرفیت 15 تن سولفید صورت می‌گیرد؛ ولی فرآیند سولفیران با مقادیر بین 2 دهم تا 25 تن در روز هم قابل اجراست.این فناوری در حال حاضر در انحصار آمریکاست و کشورهای خاورمیانه و آسیایی از فناوری این کشور استفاده می‌کنند و کشور ما با دستیابی به این دانش فنی توانست درخواست‌هایی از برخی کشورهای آسیایی و حتی کشور آمریکا دریافت کند.

بهاره صفوی‌