ایجاد یک فیلتر اقتصادی برای کاهش انرژی مصرفی در فرآیند پالایش نفت
بر اساس گزارشی از ایسنا، پژوهشگران به یافته‌ای شگفت‌انگیز دست یافته‌اند که با حذف بخش‌هایی از فرآیند گرمایش با دمای بالا که برای تفکیک مولکول‌های نفت خام ضروری است، می‌تواند میزان انرژی مصرفی در پالایش نفت را به طور قابل توجهی کاهش دهد.
این پیشرفت علمی، یک روش ساده و با هزینه‌ای پایین برای جداسازی مولکول‌های نفت خام را از طریق یک غشای پلیمری شناسایی کرده است که به طور کلی با تلاش‌های قبلی برای جداسازی نفت خام با استفاده از غشاها تفاوت دارد.
در تحقیقات پیشین درباره جداسازی‌های مبتنی بر غشا، پژوهشگران بر این باور بودند که لازم است یک لایه انتخابی بر روی سطح غشا قرار گیرد تا به جداسازی مولکول‌ها کمک کند. اما فرآیند ساخت این غشاهای لایه‌دار هزینه‌بر است و در صورتی که به مقیاس بزرگ تولید شوند، احتمال آسیب دیدن آنها زیاد است.
بنابراین، محققان موسسه پیشرفته علوم و فناوری کره (KAIST) و موسسه فناوری جورجیا رویکردی نوین را اتخاذ کردند. آنها به جای استفاده از یک پوشش تخصصی فوق‌العاده نازک، نفت خام را به طور مستقیم از یک غشای پلی‌اکریلونیتریل (PAN) متخلخل فاقد پوشش عبور دادند. این غشا از یک پلیمر شیمیایی پایدار و مقرون‌به‌صرفه تشکیل شده که معمولاً به عنوان ماده پشتیبان در غشاهای صنعتی به کار می‌رود.
زمانی که پژوهشگران نفت خام را در دمای اتاق از غشا عبور دادند، غشا به نوعی فیلتر مسدود تبدیل شد، چرا که هیدروکربن‌های سنگین به طور انتخابی به دیواره‌های منافذ چسبیده بودند. براساس تحقیقی که امسال در نشریه «نیچر» منتشر شده، تجمع هیدروکربن‌های سنگین به تدریج منافذ را باریک کرده و کانال‌های جداسازی کوچک‌تر از ۲ نانومتر را به وجود آورد.
محققان نشان دادند که غشای PAN بدون پوشش، نرخ نفوذ نفت خام را حدود ۲۳ برابر بیشتر از غشاهای پیشرفته نفت خام گزارش شده قبلی فراهم می‌کند و در عین حال عملکرد پایدار خود را برای ۲۸ روز متوالی حفظ می‌نماید.
پروفسور رایان لایولی از دانشگاه جورجیا تک اظهار داشت: «یکی از چالش‌های مهم پیش روی سیستم‌های غشایی در جداسازی نفت خام، بهره‌وری پایین آن واحدها بود. غشاهای PAN با مکانیسم جداسازی شگفت‌انگیز خود به طرز چشمگیری بهره‌وری واحد غشایی را بهبود می‌بخشند، به حدی که صنعت باید به طور جدی به پذیرش این فناوری فکر کند.» محققان بر این باورند که این فناوری جدید می‌تواند با افزودن یک واحد فیلتراسیون مدولار که نیاز به هزینه‌های کلان ندارد، به راحتی در پالایشگاه‌ها به کار گرفته شود.
این غشاهای با قیمت مناسب می‌توانند مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای تولید شده در جریان پالایش را به شکل قابل توجهی کاهش دهند. آنچه به اصطلاح «گرفتگی» نامیده می‌شود، نمی‌تواند به طور کامل جایگزین تقطیر شود، اما می‌تواند در مراحل ابتدایی برای جداسازی اجزا بدون نیاز به گرم کردن نفت خام بالاتر از ۳۵۰ درجه سانتی‌گراد مورد استفاده قرار گیرد و بدین ترتیب از بخشی از مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای در فرآیند پالایش جلوگیری نماید.
شبیه‌سازی‌های فرآیند در این مطالعه نشان داد که استفاده از این غشا به عنوان یک مرحله پیش تصفیه قبل از تقطیر رایج می‌تواند مصرف انرژی را ۳۱.۶ درصد، انتشار دی‌اکسید کربن را ۳۷.۶ درصد، مصرف آب خنک‌کننده را ۲۰.۷ درصد و هزینه‌های عملیاتی را ۳۶ درصد کاهش دهد.
دانشمندان همچنین بر این عقیده هستند که این غشا می‌تواند در دیگر فرآیندهای جداسازی شیمیایی در صنایع پتروشیمی و بازچرخانی پلاستیک‌های زائد مورد استفاده قرار گیرد.
دکتر جیهون چوی و دکتر هیوکجون سئو از KAIST، نویسندگان مشترک این تحقیق، بیان کردند: «هدف ما نظارت دقیق بر این پدیده انقباض خودبخودی منافذ و گسترش آن به یک پلتفرم غشایی است که در کل فرآیند پالایش قابل استفاده باشد. همچنین برنامه ما این است که این فناوری را به بازیافت پلاستیک‌ها، تصفیه سوخت‌های زیستی و دیگر فرآیندهای شیمیایی پایدار که به سمت خنثی شدن کربن پیش می‌روند، توسعه دهیم.»
بر اساس گزارشی از اویل پرایس، این تحقیق، نخستین باری نیست که پژوهشگران غشاهایی را طراحی کرده‌اند که می‌توانند مصرف انرژی در پالایش نفت را کاهش دهند. به عنوان مثال، مهندسان موسسه ام‌آی‌تی در سال گذشته اعلام کردند که روش جدیدی برای تجزیه نفت خام ایجاد کرده‌اند که می‌تواند مصرف انرژی لازم برای تبدیل نفت خام به انواع سوخت را تا ۹۰ درصد کاهش دهد و این یک پیشرفت مهم در تولید سوخت به شمار می‌آید.
انتهای پیام