ولذلك فإن عملية الإهدار هي عملية أساسية في صناعة تكرير النفط، وهي أساسية لإنتاج وقود منخفض الكبريت يفي بقواعد بيئية صارمة، وتُعَدُّ مركبات الكبريت الموجودة في النفط الخام، إن لم تُزال، مُجمّعة لتكوين أكاسيد الكبريت (SOx) وهي عوامل مساهمة رئيسية في تحدي كفاءة الأمطار والجسيمات.

دور المحفزات في الإكسيد الهيدروجيني

مسارات الرد الأساسية

وتشتمل الإهدارات على تفاعل مركبات عضوية تحتوي على الكبريت مثل الثالوث، وثيوفينات، والبنزوثيوفينات، وديبنزوثيون - وغاز الهيدروجين عند درجات حرارة مرتفعة (300-450 درجة مئوية) والضغوط (30-130 بار) وييسر الحفاز رباط من سندات الكربون - الإكبريت، ويحول الإكسيدات

مواقع العمل وتشكيل المحفزات

The most widely used HDS incentives are based on transition metal sulfides, specifically molybdenum disulfide (MoS2) promoted with cobalt or nickel, supported on high-surface-area alumina (Al]

السمة الصناعية

وتعتمد المواد الانشطارية على هذه المادة للامتثال لفرضيات كبريت الوقود التي انخفضت انخفاضاً كبيراً خلال العقود الماضية - من عدة آلاف أجزاء لكل مليون (صفر) إلى 10-15 جزء من المليون بالنسبة لديزل الكبريت في العديد من الولايات القضائية، وقد أدى هذا التشديد على الأنظمة إلى إجراء بحوث مكثفة في مجالات حفازة أكثر نشاطاً وانتقائية يمكن أن تحقق تلفاً عميقاً دون استهلاك الهيدروجين أو فقدان ماءات كبيرة من الهيدروكربونات.

مبادئ تصميم للمحللين الفعالين في مجال التنمية البشرية

ويتطلب تطوير عامل حفاز فعال في مجال التنمية البشرية موازنة الممتلكات المتعددة والمتنافسة أحيانا، وتسترشد المبادئ التالية بتصميم عوامل حفازة تحقق نشاطا عاليا وانتقائية وطول العمر.

منطقة السطح المرتفعة والزهور

أما رد الفعل الحفاز في المواقع النشطة على سطح المحفز، فثمة مساحة سطحية عالية (تتراوح بين 150 و300 متر مربع/غرام من أجل المحفزات التجارية لحامض السلف) تزيد من عدد المواقع التي يمكن الوصول إليها لكل كتلة من الوحدات، ولا توفر الدعم الجزيئي مثل اللومينا مساحة سطحية عالية فحسب، بل توفر أيضا شبكة من الخزائن التي تيسر نشر الجزيئات الكبيرة المحتوية على سلف(41)

التفكك الأمثل للمعادن

(أ) أن يكون الحد الأقصى للنشاط التحفيزي عندما تكون الأنواع المعدنية النشطة موزعة إلى حد كبير على الدعم، أو تشكيل بلورات صغيرة أو على شكل واحد من أشكال الحفز، أما بالنسبة للأجهزة العاملة (2)، فهي عوامل محفزة قائمة على المقياس المرجعي، فإن التشتت عادة ما يُحدد كمياً بنسبة مواقع الحواف إلى ذرات البوليفية الإجمالية().

التفاعل القوي بين المعادن والواردات

The interaction between the active phase and the support affects both the morphology of the MoS2] slabs and their resistance to sintering. A moderate metal-support interaction is desirable: too weak, and the active phase can agglomerate; too strong, and the sulfidation of molybdenum may be incomplete, leaving inactive oxide species.

المقاومة للتعطيل: التسمم والتكسين والقطع

ويشكل إبطال نشاط المحفز تحدياً تنفيذياً رئيسياً، إذ إن ثلاثة آليات رئيسية تضعف الأداء الحفاز لنظام التنمية البشرية بمرور الوقت:

  • Poisoning by heteroatoms:] Nitrogen and metals (especially nickel and vanadium) present in crude oil adsorb strongly into active sites, blocking access to sulfur compounds. Nickel and vanadium also catalyze coke formation. Nitrogenation requires higher temperatures and often a separate hydroden
  • Coke deposition:] Heavy hydrocarbons and polyaromatics condense on the incentive surface, covering active sites and filling pores. Coke grows rapidly in the early stages of operation, then slows as a pseudo-equilibrium is reached. Periodic regeneration by controlled oxidation can restore activity, but repeated cycles damage eventually
  • Sintering of the active phase:] At high temperatures and in the presence of steam, MoS]2] slabs can grow larger or agglomerate, reducing the number of edge sites and this is irre under normal operating conditions.

(د) مكافحة التصاميم التحفيزية من خلال تقنيات مثل إضافة سرير حراسة إلى الفلزات باستخدام الدعم بالأحماض الخاضعة للرقابة للتقليل من التكسير إلى أدنى حد، وتقنيات الإكسيد الأمثل لإنتاج مراحل نشطة مستقرة، وطرق التجديد واستراتيجيات الإرشاد مدى الحياة مشمولة في أدلة صناعية مثل استعراضات تجديد النفط في وكالة الطاقة الأوروبية .]

التطورات الأخيرة في تصميم محفزات

وقد أدى الدافع إلى زيادة الإكبريت وانخفاض التكاليف وانخفاض الأثر البيئي إلى حفز الابتكار عبر جبهات متعددة.

مُحللون مُنظمون

وتخضع المواد الهندسية النانوية لرقابة دقيقة على حجم المراحل النشطة وشكلها وتكوينها، أما المواد الوسيطة (2) ] التي تنطوي على حواجز نانوفلورية، وهياكل ذات خط واحد فتعرض نسبة أكبر من مواقع الحواف أكثر من المواد السائبة التقليدية.

الدعم في مجال نوفيل فيما وراء ألومينا

(أ) إذا كانت الألومينا هي المعيار الصناعي، فإن الدعم البديل - بما في ذلك التيتانيا (TiO2) الذي يُستخدم في شكل محفز مركب متطور، هو:

الصيغ المؤلفة من معادن ومركبات ثلاثية

(ب) فيما عدا تركيبات الغازات المتعددة الكلور، يستكشف الباحثون إضافة معدن ثالث لخلق آثار تآزرية، وعلى سبيل المثال، فإن إدماج كميات صغيرة من المعادن النبيلة مثل البلاتين أو النخيل في عوامل التحفيز التي تستخدمها مركبات الكربون الكلورية (الغاز الواعد) يمكن أن يؤدي إلى تحسين نشاط الهيدروجين، مما ييسر إزالة الكبريت من الجسيمات المعاقة بشكل ثابت.

التصميم والتعلم في مجال الآلات

(أ) إن تعقيد تصميمات الحفازات في نظام HDS قد جعلها أرض خصبة لأساليب الكيمياء الحاسوبية، وتستخدم عمليات حساب الكثافة الوظيفية لفحص التركيبات الفلزية المثلى، والتنبؤ بخطوات التفاعل الرئيسية، وفهم دور ذرات الصنع.

التحديات والاتجاهات المستقبلية

ورغم التقدم الكبير المحرز، يواجه تصميم محفزات فعالة في مجال البيوتادايين السداسي الكلور عدة تحديات مستمرة تحدد مسار البحوث المقبلة.

الإصدار العميق لمركبات الإكبريت

(أ) أن أكثر مركبات الإستخراج من الكبريت صعوبة هي الديزنوجات المدمجة في الكيلوتيل، لا سيما تلك التي لديها بدائل في 4 و6 مواقع (مثلاً، 4.6 د.م.د.ب.ت) وتظل هذه المركبات خلية معمقة تمنع ذرة الإكبريت من الاقتراب من الموقع النشط بشأن النُهج التقليدية ([Fcuer])

تطهير المحفزات وتجديدها

وكما ذكر، فإن الانتقاص من النشاط عن طريق التكسير والقطع والتسمم يحد من العمر المفيد للحوافز التجارية للبيوتادايين السداسي الكلور )من ١ إلى ٣ سنوات( كما أن خفض معدل الانتكاس عن طريق تحسين تصميم الدعم، واتباع مراحل أكثر فعالية، وينطوي التجدد على حريق دقيق للكوكب، ولكن الدورات المتكررة يمكن أن يلحق الضرر بهيكل الدعم الريادي ويؤدي إلى فقدان السائل الفوقية النشطة.

الاستدامة والكيمياء الخضراء

كما أن إنتاج المواد الحفازة - وخاصة الملغمة والكوبالت والنيكل - له آثاره البيئية الخاصة به، وهناك اهتمام متزايد باستخدام عناصر أكثر وفرة وأقل سمية، كما أن الحفازات القائمة على الحديد، مثلاً، هي معيار رخيص وغير سام، ولكنها أقل نشاطاً عموماً.

التكامل مع عملية تحقيق الاستخدام الأمثل

ولا يمكن النظر إلى تصميم الحفازات بمعزل عن بعضها؛ ويجب إدماجه في هندسة المفاعلات وظروف العمليات العامة، فعلى سبيل المثال، يمكن أن يؤدي استخدام أسرة محفزة متعددة ذات وظائف مختلفة (مثلاً، وجود سرير حرس لإزالة المعادن، وسرّة رئيسية من نظام HDS، وسرير منتهي من أجل التحلل العميق) إلى تحسين الكفاءة العامة.

خاتمة

إن تصميم آليات التحفيز الفعالة لتحلل النفط الخام من حيث الكفاءة، هو تحد متعدد الأوجه، يلتف بين الكيمياء وعلوم المواد والهندسة الكيميائية، ومن المبادئ الأساسية للارتطام الكبير في المساحة السطحية والفلزات إلى الاستخدام المكثف للمواد ذات الهيكل النانوي والفحص الحسابي، لا يزال المجال يتطور بسرعة.