به گزارش شانا، انتظار می‌رود توجه به جنبه انرژی نفت به‌تدریج در حاشیه واقع شود، در حالی که شاخصه‌های موادی و انتشار دی‌اکسید کربن رفته رفته بیشتر مورد توجه باشد. از این رو پایه‌های فرآیند پتروشیمی، مفاهیم علمی و ایده‌ها نیاز به بازنگری اساسی دارند تا صنعت پتروشیمی را با شکل جدید معرفی کنند، بنابراین لازم است تکامل صنعت پتروشیمی را از منظر تاریخی بازنگری و علل تاریخی، زمینه‌های توسعه و چالش‌های ممکن در توسعه آینده را روشن کنیم.

مفهوم صنعت پتروشیمی از فرآیند مبتنی بر محصول انتخاب و تبدیل مولکول‌های ماده خام به فرآیند بازپیکربندی اتم‌های کربن که توسط انتشار CO2 مربوط به محصول هدایت می‌شود، تغییر خواهد کرد.

نانوتکنولوژی: باید جدید برای پتروشیمی ایران

انتظار می‌رود مصرف انرژی جهان در طول ۳۰ سال آینده تا ۶۰ درصد افزایش یابد. پس نیاز به رویکردی جدید که بر افزایش بهره‌وری صنایع نفت متمرکز باشد، احساس می‌شود.

این موضوع تنها با پیشرفت‌های تحولی در تحقیقات و فناوری انرژی قابل انجام است، بنابراین محققان به دنبال راه‌های مؤثرتر برای تولید سوخت و محصولات پتروشیمی مختلف از نفت خام هستند. پیشرفت‌های نانوتکنولوژی مسیری را برای تأمین انرژی فراتر از محدودیت‌های کنونی فراهم می‌کند و روش‌های سازگارتر با محیط زیست را برای استفاده از مواد خام با بازدهی بهبودیافته به ارمغان می‌آورد، زیرا نانوتکنولوژی همکاری با چند حوزه را فراهم می‌آورد و فرصت کار با مواد در سطح مولکولی را فراهم می‌کند.

نانوتکنولوژی به‌طور ذاتی دقیق‌تر و خلاقانه‌تر از فناوری‌های قبلی است. هر فناوری انرژی آینده که بیشترین ظرفیت را برای ارائه راه‌حل‌های خلاقانه داشته باشد، ممکن است بر اساس چنین فناوری ساخته شود. تحقیقات چندرشته‌ای منجر به پیشرفت‌های قابل‌توجهی در صنایع پالایش و نفت شده است. توسعه مواد نانو (NMs) که به‌عنوان کاتالیزورها عمل می‌کنند، نمونه‌ای از این دستاوردهاست.

کاتالیزورها موادی هستند که به جای اینکه در یک واکنش شیمیایی مصرف شوند، با تغییر مسیر واکنش‌های متعارف، فرآیند را تسریع می‌کنند. کاتالیزورها سطحی برای واکنش‌دهنده فراهم می‌کنند، بنابراین سرعت واکنش بین واکنش‌دهنده‌ها را افزایش و مصرف انرژی را کاهش می‌دهند. آنها انرژی فعال‌سازی مورد نیاز برای تعامل مولکولی (واکنش) را با ارائه یک مسیر متفاوت کاهش می‌دهند. برای اینکه در عملیات پالایش نفت به‌طور مؤثر پاسخ دهند، محصولات باید پس از جذب واکنش‌دهنده‌ها روی سطح فعال، از سطح کاتالیزور جدا شوند.

در یک پالایشگاه مدرن، بیشتر کاتالیزورهای مورد استفاده در پالایش نفت به‌شدت متخلخل هستند. این کاتالیزورها سطح کافی برای پخش فلزات و واکنش‌های بعدی فراهم می‌کنند، بنابراین واضح است که اثربخشی فرآیند تبدیل به‌طور قابل‌توجهی تحت تأثیر تخلخل کاتالیزور قرار دارد.

نقش مهم بازدارنده‌های خوردگی

بازدارنده‌های خوردگی ترکیبی از مواد شیمیایی هستند که روی قطعات فلزی با پولیش، اسپری یا رسوب الکتروشیمیایی لایه‌گذاری می‌شوند. هدف اصلی این پوشش‌ها ایجاد مانعی فیزیکی در برابر مواد خورنده مختلف است.

بازدارنده‌های خوردگی مبتنی بر نانومواد مدت‌هاست که در صنایع مختلف استفاده می‌شوند و نقش قابل‌توجهی در پالایش نفت ایفا می‌کنند. از آنجا که پالایشگاه‌های نفت دارای یک شبکه وسیع از لوله‌ها هستند، در شرایط جوی سخت کار می‌کنند و با طیف گسترده‌ای از مواد خورنده سروکار دارند، خوردگی به بزرگ‌ترین تهدید تبدیل شده است. نانوپوشش‌های مبتنی بر نانوذرات (NPs) روی سطوح داخلی و خارجی لوله‌ها و ابزارها می‌توانند حفاظت بهتری فراهم کنند.

مورد دیگر، انتشار مداوم گازهای سمی در بسیاری از صنایع به‌دلیل نبود سیستم‌های مناسب تشخیص گاز و لوله‌های معیوب رایج است. در صنایع پتروشیمی، نشت گازهای سمی و انفجاری (مانند CO، هیدروژن، متان، اتان، آمونیاک و...) می‌تواند در صورت شناسایی نشدن در ساعات اولیه، عواقب ویرانگری داشته باشد.

تأکید بسیاری بر کاربرد مواد نانوساختاری نوین و متنوعی است که قادر به خدمت به‌عنوان حسگرهای هیبریدی در صنعت پتروشیمی هستند. مواد نانو به‌دلیل سطح وسیع، شکل و اندازه مناسب، ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی و روش‌های تولید ساده، از میان مواد موجود برای شناسایی آلاینده‌ها یا گازهای انفجاری، مطلوب‌ترین هستند.

با مروری بر نقش تحول‌آفرین نانوتکنولوژی در صنعت، پتروشیمی ایران می‌تواند با نگاهی عمیق به نانومواد با ویژگی‌های فیزیکی، حرارتی و شیمیایی بی‌نظیر آن، برخی از چالش‌های جدی این بخش را برطرف کند.

نیل به اهداف برنامه هفتم در صنعت پتروشیمی

بهبودهای قابل‌توجه در بازده، صرفه‌جویی در هزینه و پایداری زیست‌محیطی که نانوتکنولوژی به جنبه‌های تولید، انتقال و ایمنی عملیات پتروشیمی می‌بخشد، می‌تواند یاریگر ایران در نیل به تولید سالانه بیش از ۱۳۰ میلیون تنی هدف‌گذاری‌شده در برنامه هفتم توسعه باشد.

پیشرفت‌های نانوذرات زئولیتی و نانوکاتالیزورهایی را که فعالیت کاتالیزوری و انتخاب‌پذیری بهتری ارائه می‌دهند، توسعه پوشش‌های نانوساختاری برای مقاومت در برابر خوردگی و استفاده از حسگرهای مبتنی بر نانومواد برای شناسایی دقیق خطرات گازی، امکان تحلیل دقیق پتانسیل نانوتکنولوژی برای انقلاب در صنعت پتروشیمی را با بهبود بهره‌وری و ایمنی مورد تأکید قرار می‌دهد.

جهت‌گیری‌های تحقیقاتی صنعت پتروشیمی کشور می‌تواند این نوآوری‌های نانوساختاری را برای کاربردهای صنعتی بیشتر به‌کار گیرد و با بهره‌جویی از بینش‌هایی ارزشمند در مورد کاربردهای کنونی نانوتکنولوژی، راهی برای پیشرفت‌های آینده در زمینه پتروشیمی ترسیم کند. چنانچه در سال‌های اخیر، پژوهش‌های گسترده‌ای در دنیا به استفاده از نانوتکنولوژی در تمام طیف صنعت نفت، از عملیات بالادستی تا پایین‌دستی پرداخته‌اند.