اشتراک گذاری با دوستان
وضعیت: بسته
شماره سند:
تاریخ انتشار: ۱۴۰۰/۰۴/۲۰
مهلت ارسال پیشنهاد: ۱۴۰۰/۰۶/۱۰
فرصت‌ها: براساس پیشنهاد‌ها قابل مذاکره خواهد بود.
تماس : ۰۲۱۸۸۳۹۸۵۶۳ – ۰۲۱۸۸۳۹۸۵۴۳
ارسال پروپوزال‌ها: https://ghazal.inif.ir/grant
ضرورت مسئله
با توجه به منابع عظیم نفت و گاز در کشور، افزایش بهره‌وری فرایندهای پالایش آن‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. گاز طبیعی به‌طور مستقیم و غیرمستقیم به محصولات بی‌شماری ازجمله سوخت‌های مایع، خوراک واحدهای پتروشیمی و نیز هیدروژن موردنیاز پالایشگاه‌های نفت تبدیل می‌شود. این گاز اغلب دارای ناخالصی‌هایی نظیر دی‌اکسید کربن و سولفید هیدروژن می‌باشد و به گاز اسیدی یا گاز ترش معروف است.
محتویات گوگردی گاز ترش می‌تواند بسیار خطرناک و سمی باشد و به‌نوبه خود باعث خوردگی لوله‌ها و دستگاه‌ها نیز می‌شود. لذا قبل از استفاده از گاز طبیعی باید آن را تصفیه نمود؛ یعنی ناخالصی‌های آن نظیر دی‌اکسید کربن، سولفید هیدروژن و دیگر ترکیبات اسیدی گاز را جدا نمود و به‌اصطلاح آن را شیرین کرد. ازاین‌رو حذف گازهای اسیدی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی از اهمیت بسیار بالای برخوردار است. در پالايشـگاه‌هاي تصـفيه گاز در ایران اين كار توسط حـلال‌هـاي آمين‌دار صورت می‌گيرد كـه دارای مشکلاتی است که از جمله می‌توان به پـايين بـودن رانـدمان، طـولانی بـودن فرآينـد، گرانـی، خوردگی و هدر رفت آمین، احياي كامل آن توسط حرارت و برگشت‌پذيري آمين به واحد تصفيه اشاره نمود. از طرفی گاز ترش داراي رطوبت است و باید آب و هيدروكربن‌هاي اضافی آن توسط سیلیکا ژل، آلومینا فعال و غیره در برج‌ها، نم‌زدايی شود. با توجه بـه ذخاير عظيم گازي كشور می‌توان از فناوري‌های جایگزین بهره برد كه كاهش هزينه‌هاي سرمايه‌گذاري و عملياتی را به همراه خواهد داشت.
مشروح مسئله تحقیقاتی
نانوفیلتر جاذب H2S ازجمله فناوری‌های جایگزین در حوزه نانوتکنولوژی و جاذب به‌عنوان علوم در حال توسعه و پیشرفته است. در حوزه جاذب‌ها، بررسی تأثیر نیرو‌های بین‌مولکولی و محاسبه و مقایسه نرخ جذب ماده مدنظر، روش‌های بهبود خواص جاذب مانند متخلخل کردن و افزایش سطح، شناسایی ترکیبات نوین جهت بهینه‌سازی هرچه بهتر محصول، به دست آوردن و تحلیل ایزوترم‌های جذب، بررسی مکانیسم عملکرد جاذب و نیز انجام تست‌هایی جهت دستیابی به مشخصات محصول به‌عنوان ابعاد تحقیقاتی این نیاز تعریف می‌شوند.
بدین منظور شرکت متقاضی در سال 1393، آزمایش جذب گاز هیدروژن سولفید در مجاورت بستر نانوذرات ZnFe2O4 لایه نشانی شده بر روی اکتیو آلومینا در آزمایشگاه پتروشیمی رازی را انجام داده است. البته نتایج موردنیاز در این تحقیق در اختیار تیم مجری قرار خواهد گرفت. در این آزمایش جمعاً 230 لیتر گاز خوراک واحد آمونیاک با مقدار هیدروژن سولفید مشخص از ستون حاوی جاذب با مشخصات زیر عبور داده شد. در حجم‌های عبوری مختلف، اندازه‌گیری با دستگاه GC مجهز به آشکارساز PFPD به شرح زیر است:
مشخصات ستون جاذب:
مقدار ماده پرکننده ستون جاذب: 70 گرم | طول ستون: 20 سانتی‌متر |
مقدار هیدروژن سولفید گاز فرآیند واحد آمونیاک: ppm90 | قطر داخلی ستون: 1 سانتی‌متر |
نتایج به شرح زیر است:
مقدار گاز عبور داده‌شده: (بر حسب لیتر) | درصد هیدروژن سولفید حذف‌شده |
0-60 | 100 |
80 | 7/98 |
99 | 9/97 |
109 | 7/95 |
144 | 8/86 |
169 | 1/79 |
191 | 4/76 |
230 | 4/71 |
هدف این پروژه تحقیقاتی، بهینه‌سازی افزایش قدرت جذب هیدروژن سولفید توسط نانوفیلتر جاذب است.
لازم به ذکر است هدف، رقابت و مقایسه این محصول با آمین نیست و شرکت متقاضی، درصدد افزایش بهره‌وری نانوفیلتر جاذب برای کاهش 1500 ppm هیدروژن سولفید، به 3 ppm در 29 هزار لیتر گاز عبوری است. بدین منظور باید روش سنتز بهینه نانوفیلتر جاذب در مقیاس پایلوت و نیمه‌صنعتی حاصل شود. از دیگر اهداف، بهینه‌سازی فرآیندهای جذب و احیاء (ازجمله بهینه‌سازی سایز و مش‌بندی نانوفیلتر جاذب و بهینه‌سازی شرایط عملیاتی احیاء) و تعیین عملکرد و مکانیسم جذب در جاذب پیشنهادی (Znfe2O4) لایه نشانی شده بر روی اکتیو آلومینا است و درنهایت باید مشخصات ضروری جاذب (سطح ویژه، سرعت جذب، مقاومت فشاری و غیره) مشخص شوند.
در این راستا لازم است مجری تحقیق در گام اول و دوم، مطالعه جامعی بر فرآیند شیرین سازی گاز ترش و کلیه روش‌های موجود قدیمی و نوین و همچنین ترکیبات جاذب SO2، SO3 و CO2 به‌منظور بهینه‌سازی نانوفیلتر انجام دهد. در گام سوم باید ترکیبات و روش‌های شناسایی‌شده جهت بهینه‌سازی نتایج حاصل و سنتز نانوفیلتر مورد آزمایش قرار گیرند تا نانوفیلتر سنتز شود. در گام چهارم فرآیند شیرین سازی با نانوفیلتر باید شبیه‌سازی شود و در گام بعدی شرایط عملیاتی شیرین سازی بهینه گردد. در گام ششم، واحد احیا نانوفیلتر شبیه‌سازی می‌شود و درنهایت شرایط عملیاتی شیرین سازی بهینه می‌گردد و آزمایش‌های تجربی نانوفیلتر جاذب انجام می‌شود.
گام‌های تحقیق
- مطالعه جامع فرآیند شیرین سازی گاز ترش و کلیه روش‌های موجود قدیمی و نوین
- مطالعه بر ترکیبات جاذب SO2، SO3 و CO2 به‌منظور بهینه‌سازی نانوفیلتر
- آزمایش ترکیبات و روش‌های شناسایی‌شده جهت بهینه‌سازی نتایج حاصل و سنتز نانوفیلتر
- شبیه‌سازی فرآیند شیرین سازی با نانوفیلتر
- بهینه‌سازی شرایط عملیاتی شیرین سازی
- شبیه‌سازی واحد احیا نانوفیلتر
- بهینه‌سازی شرایط عملیاتی شیرین سازی
- انجام آزمایش‌های تجربی برای جذب نانوفیلتر بعد از بهینه‌سازی
خروجی‌های مورد انتظار تحقیق
- سنتز نانوفیلتر جاذب با قابلیت جذب بالای H2S و در حد ppm 1500
- بهینه‌سازی فرآیندهای جذب و احیا سیکل برای دستیابی به بهترین عملکرد نانوفیلتر جاذب
الزامات تحقیق
- درصد مولی جذب سولفید هیدروژن، 7 گرم بر مول
- تخلخل سطح: 570
- میزان بازیافت: حداقل 5 سیکل
- شبیه‌سازی با نرم‌افزار اسپن
- بهینه‌سازی: تلاش این است که حداکثر افت عملکرد نانوجاذب‌ها بعد از 5 سیکل جذب، 15 درصد باشد.
- دریافت استاندارد 71/100/40 از کمیته استاندارد صنایع شیمیایی جهت تائید مواد فعال در سطح نانوفیلتر جاذب
- دریافت تأییدیه محصول از صنایع شیمیایی و پلیمر در صورت استفاده از پایه‌های مختلف برای نانوفیلتر
محدودیت های تحقیق
- استفاده از مواد اولیه وارداتی در سنتز نانوفیلتر
- پایین بودن درصد جذب نانوفیلتر در مقایسه با آمین‌های در حال استفاده در صنعت
- پیچیدگی فرایند سنتز نانوفیلتر در مقیاس صنعتی
معیارهای ارزیابی و انتخاب مجری
- تحصیلات و سوابق تیم تحقیقاتی و تناسب آن با مسئله
- رویکرد فنی تیم تحقیقاتی به مسئله
- دسترسی به تجهیزات آزمایشگاهی و مواد اولیه و سایر الزامات اجرای تحقیق
- زمان و هزینه اجرای تحقیق
تسهیم مالکیت فکری
- مالکیت معنوی: مجری در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و متقاضی در ژورنال‌های داخلی و خارجی، ارائه مقاله در کنفرانس‌ها و سمینارها با موافقت و اشاره به نام همه دست‌اندرکاران مجاز خواهد بود.
- مالکیت منافع مادی: با توجه به مدل کسب‌وکار شرکت متقاضی، منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری تماماً متعلق به شرکت متقاضی بوده و مجری صرفاً حق‌الزحمه اجرای پروژه تحقیقاتی را دریافت خواهد کرد.
روش ارسال پیشنهاد
پروپوزال‌ها صرفاً باید در چارچوب موردنظر صندوق نوآوری و شکوفایی، تدوین و حداکثر تا تاریخ 10 شهریورماه 1400 در سامانه غزال به آدرس https://ghazal.inif.ir/grant ارسال شوند. پروپوزال‌هایی که در چارچوبی غیرازآن، یا به روش‌های دیگر به دست صندوق برسند، وارد فرایند ارزیابی نخواهند شد.