ساخت راکتور پلاسمایی با قابلیت تبدیل نفت سنگین به سبک

دانشجویان دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز دانشگاه شیراز موفق به ساخت راکتور پلاسما شدند که دارای قابلیت تبدیل نفت سنگین به هیدروکربن سبک و هیدروژن عاری از CO و CO2 جهت استفاده در خودروهای هیدروژنی است.

میثم محمدزاده شیرازی، دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز دانشگاه شیراز و یکی از طراحان این دستگاه که با همکاری حامد تقوایی و نوید هوشمند موفق به ساخت این دستگاه شده است، اظهار کرد: این دستگاه دارای قابلیت انجام تمام واکنش‌های فاز مایع، گاز و جامد در محیط پلاسمای غیر تعادلی است. پلاسما حالتی از ماده است که اگر مقداری انرژی به گاز بدهیم، به حالت پلاسما در می‌آید که حاوی یون‌ها، الکترون‌ها و پروتون‌های پرانرژی است.

وی در خصوص جنبه‌های نوآوری طرح ارائه شده گفت: قابلیت استفاده از جریان الکتریکی ولتاژ بالا با پالس‌های با پهنای بسیار کم در حد نانو ثانیه، قابلیت فرآوری نفت به صورت پیوسته، استفاده از پالس‌های با پهنای کم به منظور افزایش بازدهی این نوع راکتور در زمینه پالایش نفت سنگین و استفاده از پلاسمای نوع تخلیه دی الکتریک به منظور عدم تولید کک جامد بر روی الکترودها از ویژگی‌های این طرح است.

به گفته‌ وی این دستگاه در کنار ترکیبات سبک نفتی قابلیت تولید هیدروژن را داراست. محمدزاده با بیان این‌که در خودروهایی که دارای تکنولوژی پیل سوختی هستند، می‌توان با استفاده از این سیستم، هیدروژن مورد نیاز خودرو را تولید کرد و به مصرف خودرو رساند، خاطرنشان کرد: پیل سوختی تکنولوژی است که انرژی شیمیایی را مستقیما به برق تبدیل می‌کند. همچنین اگر از سیستم پلاسما در خودرو استفاده شود، هزینه آن کمتر بوده، دما و فشار آن پایین است و CO، CO2 تولید نمی‌کند.

طراح این دستگاه با بیان این‌که یکی از مزیت‌های این دستگاه، مقرون به صرفه بودن آن است و از طرفی دیگر در دمای محیط و فشار اتمسفر کار می‌کند، تصریح کرد: امکان‌پذیری انجام انواع واکنش‌ها در فازهای مختلف مایع، جامد و گاز، برخورداری از تجهیزات ساده و ابعاد کوچک، انجام فرآیند پلاسمایی به صورت پیوسته بر روی خوراک مایع و جداسازی محصول گاز و مایع همزمان با انجام واکنش در محیط راکتور، بازدهی بالاتر پلاسمایی به علت استفاده از تکنولوژی پالسی در منبع تغذیه و ولتاژ بالا از مزیت‌های این دستگاه است.

وی قابلیت قراردهی انواع کاتالیست‌ها در محیط پلاسمای راکتور و استفاده از انرژی پاک الکتریسیته به جای سوخت‌های فسیلی را از دیگر ویژگی‌های این دستگاه دانست و خاطرنشان کرد: یکی از مزیت‌های بزرگ این دستگاه نسبت به روش‌های متداول در پالایشگاه این است که در فرایند کرکینگ (شکست به کمک گرما) مقدار زیادی ترکیب کم ارزش کک تولید می‌شود که منجر به ناپیوسته شدن عملیات می‌شود، اما فشار و دمای پایین موجود راکتور پلاسما بدون ایجاد کک، نفت سنگین را شکسته و باعث کم شدن آن می‌شود.

محمدزاده با بیان این‌که بسیاری از مشکلات پالایش نفتی به دلیل ترکیبات گوگردی آن است، اظهار کرد: این نوع تکنولوژی برخلاف سایر تکنولوژی‌ها، مشکل دارا بودن گوگرد در خوراک را برطرف کرده و آن را به صورت یک ترکیب جامد از نفت جدا می‌کند.

وی گفت: این دستگاه در تولید گاز سنتز از متان، ترکیبات الکلی همچون متانول و اتانول، هیدروژن آمونیاک، اکسیدهای نیتروژن، حذف اکسیدهای گوگرد، تبدیل ضایعات صنعت هسته‌ای، تصفیه آب، حذف آروماتیک‌ها از هوا (کنترل آلودگی هوا)، تولید کاتالیست، تولید نانوذرات، تبدیل دی‌اکسید کربن به گاز سنتز و … قابل استفاده است.

محمدزاده در پایان با اشاره به این‌که این طرح مورد تایید بنیاد ملی نخبگان قرار گرفته است، افزود: کار آزمایشگاهی این دستگاه انجام شده است و در حال حاضر در مرحله نیمه صنعتی قرار دارد.

دکتر عبدالحسین جهان میری و دکتر محمدرضا رحیم پور به عنوان استادان راهنما در این پروژه همکاری داشته‌اند.