توجهي كه در دهه هاي اخير به صرفه جويي در ميزان مصرف انرژي صنايع معطوب شده، باعث گرديده تا توجه به گروهي از فرآيندها كه در آن ها جداسازي اجزاء يك جريان بدون تغيير فاز انجام مي پذيرد، افزايش يابد كه يكي از اين فرآيندها، تكنولوژي جداسازي توسط غشاء مي باشد.

فرآيندهاي جداسازي توسط غشاءها، بسته به نوع جداسازي مورد نظر، انواع متنوعي دارند (گاز-گاز، مايع، گاز، مايع-مايع) اما در همة آنها وجه مشترك، وجود غشايي است كه عامل جلوگيري از مخلوط شدن دو فاز با يكديگر است.

جداسازي گازها توسط غشاء يكي از نخستين كاربردهاي تكنولوژي غشايي در مقياس صنعتي بوده، و اولين كاربرد آن در مقياس صنعتي، در سال 1983 به منظور بازيابي هيدروژن در واحد آمونياك عملي گرديد. (از آن هنگام) اين تكنولوژي توانسته است كاربردهاي متعددي را براي جداسازي مخلوط گازها بيابد و با فرآيندهاي كلاسيك از نظر فني و اقتصادي رقابت نمايد، لذا با توجه به اهميت موضوع، جهت طراحي و بهينه سازي عملكرد واحدهاي غشايي براي جداسازي مخلوط گازها نياز به داشتن نرم افزارهاي شبيه ساز كه عملكرد مدول غشايي را بر حسب شرايط خوراك، خواص غشاء و چگونگي طراحي مدول در اختيار قرار دهد، احساس مي گردد.

نرم افزار MemSim قادر به شبيه سازي مدول اليافي غشايي در شرايط جريان همسو، ناهمسو و متقاطع و همچنين در شرايط استفاده يا عدم استفاده از جريان گاز تخليه كننده (Purge) براي خوراك هاي گازي چند جزئي، مي باشد. موتور محاسباتي نرم افزار در محيط Matlab توسعه داده شده و واسط آن با كاربرد در محيط VB تهيه شده است بنابراين ضمن بالا بودن دقت محاسباتي و سهل الاجرا بودن آن، كاربر قادر است تا نتايج حاصل از شبيه سازي را بصورت گرافيكي و متني مشاهده و يا چاپ نمايد.

نتايج حاصل از شبيه سازي به كمك اين نرم افزار، با نتايج مندرج در مراجع، نرم افزار Membrane Simulator محصول دانشگاه تگزاس و همچنين نرم افزار شركت اتريشي Axiom مطابقت داده شد كه نتايج حاكي از انطباق خوب نرم افزار تهيه شده مي باشد.

 

 

در حال حاضر 9 پالايشگاه با مجموع ظرفيت پالايشي نزديك به يك ميليون و سيصد هزار بشكه نفت خام در روز در حال عمليات هستند . توسعه كمي و كيفي اين پالايشگاهها مي تواند نقش ارزنده اي در حل معضلات كشور از نظر تأمين سوخت به ميزان و كيفيت مناسب داشته باشد .

اجراي طرح هاي توسعه پالايشگاهها سهم توليد بنزين از پالايش نفت خام را از ميزان كنوني يعني 43,16 در صد به 3,33 در صد ارتقاء خواهد داد . علاوه بر افزايش كميت ،‌ بهبود كيفيت بنزين نيز از اهداف مهم اين طرح ها به شمار مي رود و طبق برنامه ريزي صورت گرفته كيفيت بنزين از سطح فعلي به سطح مورد انتظار استاندارد  Euro 2005 ارتقاء خواهد يافت . كاهش ميزان تركيبات معطره ( Aromatics) ،‌ حذف كامل سرب و كاهش گوگرد از مشخصات بارز بنزين هايي است كه طبق استاندارد   Euro 2005  توليد مي شوند . از جمله اقدام هاي ضروري براي رسيدن به اين سطح  مرغوبيت  حذف نفتاي سبك از سبد بنزين و جايگزيني آن با محصول فرايند ايزومريزاسيون نفتاست.توليد ايزومريت (محصول فرآيند ايزومريزاسيون نفتا) و افزايش آن در سبد فرآورده هاي تشكيل دهنده بنزين موتور Gasoline pool)) موجب افزايش مشخصه آرام سوزي (عدد اكتان) و بي نيازي از مصرف مواد افزايش دهنده اين مشخصه كه اصطلاحـا" Octane booster يا    Octane enhancer گفته مي شود مي گردد. 

معرفي فرايند ايزومريزاسيون نفتا با فن آوري ISOMIR 

فرايند ايزومريزاسيون نفتا براي بالا بردن عدد اكتان نفتاي سبك از طريق انجام واكنش هاي ايزومريزاسيون هيدروكربورهاي پارافيني ابداع گرديده است .

اين فن آوري توسط چند شركت در دنيا به ثبت رسيده است . در ايران نيز اين فرايند به نام" فرايند  ايزومير" بطور مشترك توسط پژوهشگاه صنعت نفت و شركت ملي مهندسي و ساختمان نفت ايران در سال 1381 به ثبت رسيده است .

در فرايند ايزومير از يك كاتاليست پايه زئوليتي به نام HYSOPAR براي انجام واكنش هاي ايزومريزاسيون بهره گرفته شده است . اين كاتاليست در نوع خود از بهترين كاتاليست هاي تجاري محسوب مي شود . فعاليت آن بالا و واكنش ها تا مرز تعادل ترمو ديناميكي پيش مي روند. براي حفظ فعاليت HYSOPAR نيازي به تزريق مواد شيميائي نيست . در نتيجه برخلاف كاتاليست آلوميناي كلره نياز به تزريق مواد خورنده كلردار ندارد. بنابر اين از آلياژهاي معمولي در طراحي و احداث فرايند مي توان بهره گرفت . كاتاليست HYSOPAR در مقابل آب و گوگرد مقاومت بالائي دارد و برخلاف كاتاليست آلوميناي كلره نياز به محافظت در مقابل اين ناخالصي ها ندارد . اين كاتاليست به دفعات قابل بازيابي است و به اين دليل عمر مفيد آن در واحدهاي عملياتي تا بيش از ده سال هم گزارش شده است . عدم نياز به استفاده از مواد شيميائي حين عمليات موجب شده تا واحدهايي كه براساس استفاده از كاتاليست HYSOPAR طراحي شده اند جريان دورريز (Disposal) نداشته باشند و اين در حاليست كه استفاده از كاتاليست آلوميناي كلره موجب مي شود تا واحدهاي ايزومريزاسيون جريان مداومي از پساب داشته باشند. 

واكنش هاي ايزومريزاسيون :

در شرايط مناسبي از نظر دما و فشار هيدروكربورهاي پارافيني خطي موجود در نفتاي سبك كه عمدتاً از نرمال پنتان و نرمال هگزان تشكيل شده است هنگام عبور از بستر كاتاليست به پارافين هاي شاخه دار تبديل مي شوند. اين واكنش ها عبارتند از :

علاوه بر اين واكنش ها واكنش هاي ديگري نيز در راكتور انجام مي شود كه دسته بندي آنها به صورت زير است  :

 1) Hydrocracking :

 

2) Ring Opening (Hydrodecyclization) :

 3) Benzene Saturation :

 

 

در طرح توسعه پالايشگاههاي ايران براي توليد فرآورده با مشخصات جديد احداث شش واحد ايزومريزاسيون در نظر گرفته شده است.

در طرح توسعه پالايشگاه اراك احداث يك واحد ايزومريزاسيون به نام واحد ISOM به ظرفيت 8500 بشكه در روز در نظر گرفته شده است. خوراك اين واحد با عدد اكتان 73 بامشخصات زير از واحد NHT تأمين مي شود.

Feed Compositions (Mole %)

محل اجرا:

طراحي پايه اين واحد بر اساس " فن آوري ايزومير" توسط پژوهشكده مهندسي پژوهشگاه صنعت نفت انجام و مورد تأييد شركت ژاپني JGC Corporation ( مشاور كارفرما در طرح توسعه پالايشگاه اراك ) قرار گرفته است .واحد ISOM براي توليد محصول با عدد اكتان 87 طراحي شده است.

با احداث واحد ايزومريزاسيون پالايشگاه اراك بر پايه فن آوری ايزومير در چند سال آينده صنعت پالايش كشور شاهد راه اندازي اولين واحد تحت ليسانس ايراني خواهد بود. اين واحد در حال حاظر در مرحله قراردادEPC   قرار دارد.

"فن آوري ايزومير" محصول همكاري نزديك صنعت) شركت ملي مهندسي و ساختمان نفت ايران ) و مراكز تحقيقاتي ( پژوهشگاه صنعت نفت ) است و دوام و قوام آن و نيز بسط و توسعه فن آوري هاي پالايشي ديگر در گرو تقويت وتداوم آن است .

تبديل پارافين هاي خطي به تركيبات ايزومره كه در صد زيادي از واكنش ها در راكتور را به خود اختصاص مي دهد عدد اكتان محصولات خروجي از راكتور را به نحو قابل ملاحظه اي افزايش مي دهد.فرايند ايزومريزاسيون بطور كلي از دو بخش واكنش و جداسازي تشكيل شده است.آرايش بخش جداسازي بستگي به مشخصات خوراك و عدد اكتان مورد انتظار دارد.در شكل زيرشمائي از اين فرايند بطور نمونه نشان داده شده است.IVKAZ استفاده مي شود .  اين كاتاليست بسيار فعالتر و پايدارتر از   كاتاليست هاي فرايندهاي  مشابه است .