کاربرد زئولیت در صنعت نفت و پتروشیمی

زئولیت صنعت نفت کاربردهای بسیاری دارد از جمله مهم ترین کاربردهای آن ، اثر جذب کنندگی آن است.

زئولیت با اندازه های کانالی بزرگ ، مساحت های سطح درونی زیادی را دارا هستند و انواع متفاوتی از واکنش ها را کاتالیز می کنند. هرچند زئولیت های طبیعی از لحاظ کاربرد جذب در صنایع نفت و پتروشیمی مورد توجه قرار گرفته اند ولی زئولیت های مصنوعی اکثرا به دلیل اندازه های کانالی بزرگ ترشان، ظرفیت های جذب بزرگتر و یکنواختی به کار می روند.

لکه های نفتی

لکه های نفتی که در سطح دریا و آبهای آزاد وجود دارند ، به محیط زیست صدمات زیادی وارد می کنند. در اثر تصادف کشتی  Exxonvaldez در مارس ۱۹۸۹ بیشتر از ۱۱٫۲ میلیون گالن نفت خام وارد تنگه ویلیام در آلاسکا شد، در جنگ های بساری که رخ داده ، مقدار زیادی نفت وارد آبهای دریا شد. همچون جنگ خلیج فارس در سال ۱۹۹۱ که بیش از صد میلیون گالن نفت خام و همچنین در جنگ عراق علیه ایران مقدار زیادی نفت بر اثر خسارات بر سکوهای نفتی به محیط دریا وارد شد. علی رغم پیشرفت های بسیاری که در تکنولوژی داشته ایم ، و تجارب به دست آمده جهت اصلاح در رفت وآمد کشتی ها وتانکرهای نفتی ، متاسفانه هنوز صدمات آکولوژی غیر قابل جبرانی به محیط زیست دریا وارد می شود. در طول سال بیش از ۵۰۰ لکه نفتی در سطح آبهای آزاد گزارش داده می شود که حجمی معادل ۵/۲ میلیون تن می شود . ترکیبات آروماتیک موجود در نفت از قبیل الیفاتیک ها سمی هستند؛ و ترکیباتی که وزن مولکولی متوسطی دارند بیشتر از ترکیبات با وزن مولکولی بالا سمی هستند.

تاثیر لکه نفتی بر محیط زیست دریا

لکه های نفتی که روی آب وجود دارند ، از رسیدن اکسیژن به آب و حل شدن آن جلوگیری می شود.این لکه های نفتی در دریا تحت تاثیر فرآیندهایی از جمله :

تبخیر، ، شناور شدن ،حل شدن ، پراکندگی، تجزیه فتوشیمیایی، تجزیه توسط میکروارگانیسمها و اموله شدن با آب قرار می گیرند. فرآیندهای تبخیر و امولیسیون شدن باعث کاهش پراکندگی، افزایش دانسیته (جرم واحد حجم افزایش می یابد) و ویسکوزیته می شوند و علاوه بر تاثیر بر زندگی بیشتر جانداران دریایی به طور مستقیم ، باعث مرگ جانداران ریز (که از حساسیت بالایی نسبت به مواد سمی برخوردار می باشند) و بر زنجیره غذایی انسان به طور غیر مستقیم تاثیر می گذارند.

پاکسازی لکه نفتی

از فواید بازیافت فیزیکی نفت و انتقال آن از سطح آب علاوه بر اینکه باعث پاکسازی و کاهش عوارض زیست محیطی دریا می شود، بلکه نفت بازیابی شده را می توانیم به چرخه تولید و توزیع بازگردانیم. از روش های متداول در جمع آوری و از بین بردن لکه های نفتی از دریا می توان به:  لخته سازی و امولیسیفایرها؛ بوم ها و دیواره های شناور ،سوزاندن در محل و پمپ کردن جاذب ها اشاره کرد. استفاده از جاذب های صنعتی یکی از روش های جذب لکه نفتی می باشد که در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است.

خالص سازی محصولات نفتی

از زئولیت های طبیعی به ویژه سه نوع موردنیت، شابازیت و کلینوپتیلولیت برای خالص سازی محصولات نفتی می توان استفاده نمود . با این فرآیندها گازهای مضر به ویژه دی اکسیدکربن و هیدروکربورهای گازی توسط زئولیت ها جذب می شوند.

با کمک گرفتن از زئولیت ها می توانیم لکه های نفتی را جذب و محیط زیست را از آلودگی پاک کنیم.

محققان با توجه به تجربیات به دست آمده دریافته اند که  مخلوطی از زئولیت، پرلیت، کربنات سدیم، اسید تارتاریک و یک محلول آلی که با هم وزن مخصوصی نزدیک نیم گرم در سانتیمتر مکعب دارد می تواند بیشتر از ۲۰۰ ساعت در سطح آب باقی بماند و نفت را از روی آب جذب و جمع آوری کند. زمانی که نفت از تانکر های بزرگ نفتی نشت میکند و یا سوانحی برای این قبیل از تانکرها اتفاق میافتد ، باعث می شود که حجم زیادی از نفت بارگیری شده در سطح دریا ها رها شود ،در این مواقع از روش بالا جهت جداسازی نفت  از آب دریا استفاده می کنند. همچنین هر زمان که یون مس با یون های موجود در ملکول زئولیت مبادله شود سبب ایجاد آرایشی خاص در ساختمان ملکولی زئولیت های طبیعی می گردد، که آن را کاتالیزوری مناسب برای واکنش های ایزومریزاسیون، کراکینگ (cracking) و اکسیداسیون در صنعت نفت تبدیل می کند. به همین دلیل  از زئولیتهای طبیعی به عنوان کاتالیزور برای شکستن ملکول های بزرگ می توان استفاده کرد که همین امر تحولی شگرف در زمینه فعل انفعالات لازم شیمیایی در صنایع نفت و پتروشیمی تبدیل نموده است .

زئولیت و پرلیت جاذب لکه نفتی

یکی از جاذب های صنعتی پرلیت می باشد که به بسیار زیاد در معادن ایران وجود دارد، از بارزترین خصوصیات پرلیت می توانیم به دانسیته کم (kg/m3 200-40) فضای تخلخل زیاد (بیش از ۹۰%) ساختار لایه لایه ای آن، پخش شدن سریع پرلیت روی نفت، نفوذ پذیری بالا و جمع آوری آسان آن اشاره داشت. در یک نوع از از پرلیت با ابعاد ۰٫۲-۰ میلیمتر بلا فاصله پس از جذب کردن نفت ، به صورت لخته روی سطح آب شناور باقی می ماند که به آسانی می توان آن را از روی سطح آب جمع آوری کرد . جذب لکه نفتی توسط پرلیت ، از نوع جذب سطحی می باشد که بسیار زیاد به نوع ماده جاذب، ساختار آن،  سطح تماس ، مقدار و ترکیب ماده آلی  بستگی دارد . در فرآیند جذب سطحی، جذب بیشتر از نوع جذب فیزیکی می باشد که تحت تاثیر نیروهای ضعیف واندروالسی بین جاذب و ماده جذب شونده قرار می گیرد و تحت مکانیزم به دام افتادن مایع در فضای تخلخل بین دانه ها نوعی جذب با نام Sorption باعث می شود تا مقدار نفت بیشتری جذب کند . سینیتیک جذب نشان می دهد سرعت جذب نفت توسط پرلیت خیلی سریع اتفاق می افتد.

گروه بازرگانی مفید تولید کننده زئولیت درجه یک مورد نیاز در پالایش نفت پالایشگاه ها می باشد.