دانشمندان فناوری فیلتر ارزان‌قیمت جدیدی برای کاهش ۳۲ درصدی مصرف انرژی در پالایش نفت توسعه دادند

دانشمندان از مؤسسه علمی و فناوری پیشرفته کره (KAIST) و دانشگاه فناوری جورجیا (Georgia Tech) یک کشف علمی را ارائه داده‌اند که می‌تواند مصرف انرژی در پالایش نفت را به میزان ۳۲ درصد کاهش دهد. این پیشرفت علمی به‌طور خاص به حذف بخشی از فرآیند گرمایش با دمای بالا که برای جداسازی فراکسیون‌های نفت خام لازم است، متمرکز است.

فناوری جدید فیلتر

این کشف به روشی ساده و کم‌هزینه برای جداسازی مولکول‌های نفت خام از طریق یک غشاء پلی‌اکریلونیترایل (PAN) دست یافته است که به‌طور قابل توجهی با تلاش‌های قبلی برای جداسازی نفت خام از طریق غشاء‌ها متفاوت است. در تحقیقات پیشین، دانشمندان بر این باور بودند که باید یک لایه انتخابی روی سطح غشاء برای کمک به جداسازی مولکول‌ها قرار گیرد، اما این غشاء‌های چندلایه به‌طور معمول گران‌قیمت و به‌راحتی معیوب می‌شوند.

بیشتر بخوانید: اردشیر مذکوری از رشد ۱۱ درصدی برق تحویلی به صنایع انرژی‌بر خبر داد

به‌جای این روش، پژوهشگران تصمیم گرفتند که نفت خام را مستقیماً از طریق یک غشاء متخلخل بدون پوشش عبور دهند. غشاء PAN که یک پلیمر شیمیایی پایدار و ارزان‌قیمت است، به‌طور معمول به‌عنوان ماده پشتیبان در غشاء‌های صنعتی استفاده می‌شود. هنگامی که نفت خام از این غشاء عبور می‌کند، در دمای اتاق، غشاء به‌عنوان یک فیلتر مسدود شده عمل می‌کند و هیدروکربن‌های سنگین به‌طور انتخابی به دیواره‌های منفذ چسبیده و در نهایت کانال‌های جداسازی کوچکتر از ۲ نانومتر ایجاد می‌کند.

کاهش قابل توجه مصرف انرژی و هزینه‌ها

این تحقیقات نشان می‌دهد که غشاء PAN می‌تواند نرخ نفوذ نفت خام را به‌طور تقریبی ۲۳ برابر بالاتر از غشاء‌های پیشرفته قبلی که گزارش شده است، ارائه دهد و عملکرد پایداری را به مدت ۲۸ روز متوالی حفظ کند. پروفسور رایان لیولی از دانشگاه جورجیا می‌گوید: "یکی از چالش‌های کلیدی که سیستم‌های غشاء برای جداسازی نفت خام با آن روبرو بودند، کمبود بهره‌وری واحد‌های غشاء بود. غشاء‌های PAN با مکانیزم جداسازی شگفت‌انگیز خود، به‌طور قابل توجهی بهره‌وری واحد غشاء را افزایش می‌دهند به‌نحوی که صنعت باید به‌طور جدی به‌کارگیری این فناوری را در نظر بگیرد."

این فناوری جدید می‌تواند به‌راحتی با اضافه کردن یک واحد فیلتر مدولار به پالایشگاه‌ها به کار گرفته شود و نیاز به سرمایه‌گذاری‌های عظیم ندارد. این غشاء‌های ارزان‌قیمت می‌توانند به‌طور قابل توجهی مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای را از عملیات پالایش کاهش دهند. این فیلترهای مسدود شده نمی‌توانند جایگزینی برای تقطیر کامل باشند، اما می‌توانند در مرحله ابتدایی برای جداسازی فراکسیون‌ها بدون نیاز به گرم کردن نفت خام بالای ۳۵۰ درجه سانتی‌گراد (۶۶۲ درجه فارنهایت) از ابتدا استفاده شوند، که به‌این‌ترتیب بخشی از مصرف انرژی و انتشار گازها در فرآیند پالایش را کاهش می‌دهد.

شبیه‌سازی‌های فرآیندی در این مطالعه نشان داده است که استفاده از غشاء به‌عنوان یک مرحله پیش‌درمان قبل از تقطیر متعارف 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. به‌علاوه، این غشاء می‌تواند در سایر فرآیندهای جداسازی شیمیایی در صنایع پتروشیمی و بازیافت پلاستیک‌های زائد نیز به‌کار رود.

دکتر جی‌هون چوی و دکتر هیوک‌جون سئو از KAIST، نویسندگان همکار این مطالعه، می‌گویند: "هدف ما کنترل دقیق این پدیده مسدود شدن منفذ به‌صورت خودجوش و توسعه آن به‌عنوان یک پلتفرم غشاء برای کل فرآیند پالایش است. ما همچنین قصد داریم فناوری را به بازیافت پلاستیک، تصفیه بیودیزل و سایر فرآیندهای شیمیایی پایدار که از کربن خنثی حمایت می‌کنند، گسترش دهیم."

بیشتر بخوانید: تحول فرایندهای سازمانی منطقه ویژه اقتصادی انرژی پارس با هوش مصنوعی · قیمت هر بشکه نفت خام برنت به ۹۲ دلار رسید