اهمیت گوگرد زدایی از مازوت چیست؟ معرفی روش های آن

مازوت یکی از انواع سوخت های فسیلی به حساب می آید که نقش اساسی در تأمین انرژی صنایع و نیروگاه ها دارد. سولفور زدایی از نفت خام به فرآیند حذف یا کاهش محتوای گوگرد در این سوخت اشاره دارد که هدف آن بهبود کیفیت سوخت و کاهش تأثیرات منفی آن بر محیط زیست و سلامت عمومی است. روش های مختلفی برای گوگرد زدایی از مازوت وجود دارد که می توان آن ها را به دو دسته اصلی الکتروشیمیایی و اکسیداسیون تقسیم کرد.

دلیل اهمیت سولفورزدایی از مازوت

مازوت از فرآیند پالایش نفت خام به دست می آید که شامل دز بالایی از هیدروکربن ها و ترکیبات آلاینده است. یکی از آلاینده های مهم موجود در مازوت، گوگرد است که به هنگام احتراق به گازهای آلاینده ای مانند دی اکسید گوگرد SO2 و تری اکسید گوگرد SO3 تبدیل می شود. این گازها باعث آلودگی هوا و بروز باران اسیدی می شود و اثرات منفی بر تجهیزات صنعتی می گذارد. به همین دلیل گوگرد زدایی از مازوت یک نیاز فوری و اساسی است که در هنگام طراحی و ساخت برج تقطیر باید به آن توجه شود که در نهایت نتایج مثبت زیر را به همراه خواهد داشت:

• تاثیر بر محیط زیست
• بهبود کیفیت سوخت
• رعایت استاندارد جهانی
• کاهش آلودگی هوا
• جلوگیری از خوردگی تجهیزات

تأثیرات زیست محیطی

احتراق مازوت با محتوای بالای گوگرد، مقادیر زیادی از گاز دی اکسید گوگرد را آزاد می کند که منجر به آلودگی هوا و افزایش بیماری های تنفسی می شود. همچنین تولید باران های اسیدی که ناشی از این گازها است، می تواند آسیب جدی به گیاهان، خاک و منابع آبی وارد کند. بنابراین حذف گوگرد از مازوت در کاهش این تأثیرات منفی نقش بسیار مهمی ایفا می کند.

بهبود کیفیت سوخت

کاهش محتوای گوگرد در مازوت موجب بهبود کیفیت سوخت می شود و کارایی احتراق را افزایش خواهد داد. سوخت با کیفیت، باعث کاهش هزینه های عملیاتی و بهینه سازی فرآیندهای صنعتی می شود. این بهبود کیفیت صرفه جویی اقتصادی را به دنبال دارد و از انتشار آلاینده های بیشتر نیز جلوگیری می کند.

رعایت استانداردها و الزامات قانونی

بسیاری از کشورها استانداردهای سخت گیرانه تری برای محتوای آلاینده ها در سوخت ها وضع کرده اند. گوگرد زدایی از مازوت شرکت ها را ملزم می سازد تا به این استانداردها پایبند باشند و از جریمه های مالی و قانونی جلوگیری کنند.

کاهش آلودگی هوا

سوختن مازوت با محتوای گوگرد بالا، مقادیر زیادی اکسیدهای گوگرد (SOx) تولید می کند. این اکسیدها در هوا با رطوبت ترکیب شده و باران اسیدی تولید می کنند که برای محیط زیست، ساختمان ها، آثار تاریخی و سلامت انسان مضر است. انتشار SOx می تواند منجر به تشدید مشکلات تنفسی مانند آسم و برونشیت شود و به طور کلی کیفیت هوا را کاهش دهد. همچنین گوگرد موجود در مازوت یکی از عوامل اصلی تولید ذرات معلق مضر (PM2.5) در هوا است که به عمق ریه ها نفوذ کرده و باعث مشکلات قلبی، عروقی و تنفسی می شود. با انجام سولفور زدایی از مازوت می توان تا حد زیادی این خطرات را کاهش داد و به کاهش آلودگی هوا کمک کرد.

جلوگیری از خوردگی تجهیزات

ترکیبات گوگردی موجود در مازوت خاصیت خورندگی دارند. سوختن مازوت با گوگرد بالا می تواند باعث خوردگی و آسیب دیدگی تجهیزات نیروگاه ها، دیگ های بخار، موتورهای کشتی ها و سایر دستگاه هایی شود که از این سوخت استفاده می کنند. این امر منجر به افزایش هزینه های تعمیر و نگهداری و کاهش عمر مفید تجهیزات می شود. بنابراین یکی دیگر از فواید سولفور زدایی از مازوت، جلوگیری از خوردگی تجهیزات می باشد.

روش های گوگرد زدایی از مازوت

گوگرد زدایی یا سولفور زدایی از مازوت به خصوص در مواردی که محتوای گوگرد بیش از 0.5 درصد است، اهمیت ویژه ای دارد. این آلاینده های گوگردی در صورت عدم جداسازی پیش از فرآیند پالایش نفت خام، به کیفیت محصول نهایی آسیب وارد می کنند. گوگردزدایی از مازوت به روش های مختلفی انجام می شود که بسته به میزان گوگرد، ترکیبات آن و امکانات فنی انتخاب می گردند. این روش ها به دو دسته پالایشگاهی (پیش از مصرف) و پس از احتراق تقسیم می شوند:

روش	کاهش گوگرد	هزینه	کاربرد صنعتی
هیدروگوگردزدایی (HDS)	بالا	بالا	پالایشگاه ها
اکسیداسیون (ODS)	متوسط	متوسط	مازوت سنگین
بیولوژیکی (BDS)	کم	پایین	در حال توسعه
FGD (پس از احتراق)	~۹۰٪ SO₂	بسیار بالا	نیروگاه ها

روش های پالایشگاهی (پیش از مصرف)

این روش ها در پالایشگاه ها انجام می شوند تا گوگرد را قبل از مصرف مازوت کاهش دهند:

1- گوگرد زدایی از مازوت به روش اکسیداسیون

روش اکسیداسیون یکی دیگر از تکنیک های مؤثر در گوگرد زدایی از مازوت است که از پراکسید هیدروژن از بین برنده سولفور استفاده می کند. در این فرآیند، کاتالیست ها هتروپلی اکسو بوده و با توجه به نوع واکنش؛ از استونیتریل نیز در نقش حلال استفاده می شود. تعیین نسبت مولی پراکسید هیدروژن، زمان واکنش و مقدار کاتالیست در این فرآیند بسیار حائز اهمیت است. این پارامترها تأثیر مستقیم بر کارایی و سرعت واکنش دارند و باید به دقت کنترل و تنظیم شوند.

2- هیدرو گوگرد زدایی (HDS – Hydrodesulfurization)

مازوت در حضور هیدروژن (H₂) و کاتالیست های فلزی (مانند کبالت-مولیبدن یا نیکل-مولیبدن) تحت فشار و دمای بالا (۳۰۰-۴0۰C°) قرار می گیرد. ترکیبات گوگردی مانند تیوفن و مرکاپتان، به سولفید هیدروژن تبدیل می شوند که در نهایت جذب و جداسازی خواهد شد.

مزایا

• بازدهی بالا (کاهش گوگرد تا زیر ۰.۵٪)
• مناسب برای مازوت سبک تا نیمه سنگین

معایب

• هزینه بالای هیدروژن و کاتالیست
• برای مازوت های سنگین (با ترکیبات پیچیده گوگردی) کارایی کمتری دارد

3- استخراج با حلال (Solvent Extraction)

از حلال های قطبی (مثل فورفورال یا (NMPبرای جدا کردن ترکیبات گوگردی آروماتیک استفاده می شود و بیشتر برای کاهش گوگرد در ترکیبات نفتی سبک تر کاربرد دارد.

4- اکسیداسیون و شست وشو (Oxidative Desulfurization – ODS)

ترکیبات گوگردی با اکسیدان هایی مانند پراکسید هیدروژن (H₂O₂) یا اسید پراستیک به سولفون ها تبدیل شده که سپس با آب یا حلال شسته می شوند.

مزایا

• نیاز به دمای پایین تر نسبت بهHDS
• مناسب برای گوگردهای مقاوم (مثلدی بنزوتیوفن)

معایب

• هزینه مواد شیمیایی و مدیریت پساب

5- بیولوژیکی (Biodesulfurization – BDS)

باکتری های خاص (مانند Rhodococcus) ترکیبات گوگردی را به سولفات های محلول تبدیل می کنند.

مزایا

• سازگار با محیط زیست
• نیاز به شرایط ملایم (دما و فشار پایین)

معایب

• سرعت پایین و نیاز به کنترل دقیق شرایط

روش های پس از احتراق (Flue Gas Desulfurization – FGD)

اگر مازوت با گوگرد بالا سوزانده شود، گازهای خروجی (حاوی SO₂) باید تصفیه شوند که روش های رایج شامل پس از احتراق، عبارتند از:

1- جذب با آهک (Wet Scrubbing)

گازهای دودکش از محلول آهک (Ca(OH)₂) یا سنگ آهک (CaCO₃) عبور داده می شوند وSO₂ به گچ (CaSO₄) تبدیل می شود که در نیروگاه های زغال سنگ و مازوت سوز متداول می باشد.

2- جذب با کربن فعال

SO₂ توسط کربن فعال جذب و سپس بازیابی می شود.

نتیجه گیری

سولفور زدایی از مازوت نقش مهمی در حفظ محیط زیست و افزایش کارایی محصول دارد که در همین زمینه شرکت نیرونماد برای تحقق این خواسته راهکارهایی را ارائه داده است. هر دو روش پالایشگاهی و پس از احتراق راهکارهای مؤثری در به حداقل رساندن محتوای گوگرد در مازوت شناخته می شوند. این روش ها به بهبود کیفیت سوخت منجر شده و به کاهش اثرات منفی ناشی از آلایندگی های گوگردی بر محیط زیست و سلامت عمومی نیز تاثیر می گذارد.