کاتالیست های صنعتی چیست ؟

کاتالیزورها از صنایع تولیدی و صنایع غذایی گرفته تا صنایع نفت، اهمیت زیادی دارند.  آنها در پالایشگاهها و فرآیندهای شیمیایی نقش مهمی ایفا میکنند .آنها به صرفه جویی در انرژی کمک می کنند.  آنها همچنین نقش مهمی در توسعه منابع جدید انرژی دارند.  سودمندی کاتالیزورها در دنیای صنعتی حیاتی است.  کاتالیزورها فرآیندهای تولید محصولات شیمیایی را ایمن‌تر، آسان‌تر و سریع‌تر می‌کنند.  آنها این کار را با تنظیم انرژی فعال سازی لازم برای شروع واکنش های شیمیایی انجام می دهند.کاتالیزورها ( کاتالیست ها)تولید مواد مختلف را سریع‌تر، آسان‌تر و کارآمدتر می‌کنند.  آنها ضایعات تولید شده در طول فرآیندهای تولید را کاهش می دهند.  همه اینها برای صنایع مهم هستند زیرا نرخ تولید را سریعتر می کند.

یکی دیگر از جنبه های مهم کاتالیزورها ( کاتالیست ها )این است که آنها برای تولید محصولات خاص ضروری هستند.  در این شرایط، کاتالیزور ( کاتالیست ها )عملکرد دوگانه ای را انجام می دهد، جایی که نه تنها به عنوان یک شتاب دهنده یا کاهش دهنده عمل می کند، بلکه به عنوان یک واکنش دهنده قابل بازیافت نیز عمل می کند.

قوانین مختلف آلودگی محیط زیست به ارزش کاتالیزورها کمک کرده و باعث افزایش تقاضا برای کاتالیزور توسط محققان و تولیدکنندگان شده است.  کاتالیزورها فرآیندهای تولید صنعتی را برای محیط زیست و طبیعت امن تر می کنند.  یک مثال برجسته، کاتالیزورهای پالایشی ( کاتالیست های پتروشیمی )است که در پالایشگاه‌های نفت استفاده می‌شود، برخلاف فرآیند سنتی خردایش حرارتی ( Cracking )، آلودگی محیطی بسیار کمی ایجاد می‌کند.

پیشرفت های علمی منجر به کشف محصولات جدید می شوند .  برای تولید محصولات جدید از کاتالیزورها ( کاتالیست ها ) ، در فرآیندهای تولید استفاده می شود .  از این رو، حتی تقاضا برای کاتالیزورها بیشتر است.این خصوصیات مطلوبی که کاتالیزورها دارند ،  تقاضای فزاینده برای کاتالیزورها ( کاتالیست ها ) ، تحقیقات و کشف کاتالیزورهای ( کاتالیست های ) جدید را برای شیمیدانان و دانشمندان در کل ارزشمند کرده است.  شیمیدانان و دانشمندان همواره در حال  تحقیق بر چگونگی افزایش تولید کاتالیزورها ( کاتالیست ها ) برای پاسخگویی به تقاضای فزاینده تولید هستند .  آنها همچنین به راه هایی علاقه مند هستند که از طریق آنها می توان کاتالیزورها را کارآمدتر تولید کرد .همانطور که کاتالیزورها بسیار مهم هستند، اگر پس از صرف خواص کاتالیزوری آنها به درستی بازیافت یا‌ شارژ و یا دفع نشوند، می توانند برای ما و محیط زیست ما مضر باشند.

کاتالیزورهای ( کاتالیست ) صنعتی چیست؟

 در سال 1746، J. Hughes از کاتالیزورهای اکسید نیتروژن در تولید اسید سولفوریک در مقادیر زیاد استفاده کرد.  این اولین باری بود که کاتالیزورها در مقادیر زیاد در مقیاس صنعتی استفاده شدند.

کاتالیزور ( کاتالیست ) ماده ای است که سرعت واکنش های شیمیایی را بدون اینکه بخشی از محصول باشد تغییر می دهد.  به این معنا که سرعت آن افزایش یا کاهش می یابد (در حالتی که سرعت واکنش انفجاری است)، زمانی که در آن یک محصول از واکنش واکنش دهنده ها تشکیل می شود و خودش از نظر شیمیایی بدون تغییر باقی می ماند.

در دوران اخیر، بسیاری از صنایع، به ویژه صنایع شیمیایی و صنایع نفت، از کاتالیزورها ( کاتالیست ها ) به میزان زیادی استفاده می کنند.  هنگامی که صنایع برای اولین بار شروع به استفاده از کاتالیزور در فعالیت های تولیدی خود کردند، تنها ترکیبات خالص تک جزئی به عنوان کاتالیزور مورد استفاده قرار گرفتند.  این روش در سال 1900 با توسعه تحقیقات در مورد کاتالیزورهای چند جزئی تغییر کرد.  در حال حاضر صنایع معمولاً از کاتالیزورهای چند جزئی استفاده می کنند.

شما می توانید کاتالیست های صنعتی را به دو صورت تعریف کنید.  آنها را می توان به معنای تولید کاتالیزور در مقادیر زیاد برای عملکرد آنها دانست.  همچنین می‌توانید کاتالیزور صنعتی را به‌عنوان استفاده از کاتالیزور در صنایعی مانند صنایع کشاورزی، صنایع نفت و صنایع شیمیایی برای افزایش سرعت واکنش و یا جدا کنندگی و تجزیه محصولات مورد نظر تعریف کنید.کاتالیزورهای صنعتی به این دلیل استفاده می شوند که ضایعات مضر صنعتی تولید شده در طی فرآیندهای تولید که می تواند به محیط زیست آسیب برساند و تهدیدی برای سلامت انسان باشد به حداقل برسد .

صنایع همچنین از کاتالیزورها برای تسریع فرآیندهای شیمیایی خود و در نتیجه بهترین استفاده از منابع خود استفاده می کنند. حتی در انسان، “آنزیم”، یک ماده بیولوژیکی، به تنظیم سرعت واکنش شیمیایی در سیستم بدن کمک می کند و در نتیجه به عنوان یک کاتالیزور عمل می کند.

تولید کاتالیزورهای صنعتی

از آنجایی که صنایع شیمیایی و نفت نمی توانند بدون استفاده از کاتالیزورها در بیشتر فعالیت های صنعتی کار کنند، دانشمندان به دنبال راه هایی برای توسعه کاتالیزورهای بیشتر برای برآوردن نیازهای اقتصادی و زیست محیطی هستند.  بنابراین درک چگونگی تولید کاتالیزورهای جدید با بازدهی بالاتر توسط تولیدکنندگان ضروری است.

برای اینکه یک کاتالیزور تولید شود، باید تحت برخی از فرآیندهای متوالی قرار گیرد که ممکن است بر اساس کاتالیست تولید شده یا تولیدکننده متفاوت باشد.  در بین این فرآیندها، فرآیند آماده‌سازی مهم‌ترین است زیرا تأثیر آن بر ویژگی کاتالیزور آماده شده منعکس می‌شود.  فرآیند آماده سازی نقش بزرگی در انتخاب و کارایی کاتالیزور ایفا می کند.صنایع شیمیایی که کاتالیزورهای صنعتی را تولید می کنند مراحل کلی را برای ساخت این کاتالیزورها دنبال می کنند.  برخی از این فرآیندها عبارتند از:

 • انتخاب ماده مناسب برای تولید کاتالیزور مناسب

 •  مخلوط کردن این مواد (در محلول یا سوسپانسیون)

 •  تبلور ( Crystallization )

 •  فیلتراسیون

 •  شستن

 •  مخلوط کردن و ورز دادن پودرها

 •  خشك كردن

 •  اختلاط با یک عامل تشکیل دهنده، روان کننده و چسب

 •  شکل گیری

 •  تلقیح

 •  کلسیناسیون

 •  اکتیو کردن یا کاهش دادن به حالت اکسیداسیون مورد نیاز

اولین نکته ای که در فرآیند تولید کاتالیست های صنعتی باید به آن توجه کرد، اطمینان از انتخاب فلز فعال و ساپورت است.  ساپورت ماده ای است که بزرگترین جزء کاتالیزور را تشکیل می دهد.  ماهیت واکنش کاتالیزوری که در آن کاتالیست وجود دارد، نوع ساپورت را تعیین می کند.  سیلیس، زیرکونیا، آلومینا، کربن‌های فعال، منیزیم و زئولیت از ساپورت های مورد مصرف صنعتی ضروری هستند.ساپورت به گونه ای ساخته شده است که متخلخل و مقاوم در برابر حرارت باشد.  جزء فلز فعال نیز باید به خوبی در تمامی سطح ساپورت پراکنده شود و تمام سطح ساپورت را پوشش و کل سطح کاتالیست در فرآیند شیمیایی شرکت کند  .پس از این موارد، مراحل دیگری مانند اشباع، خشک کردن، کلسینه کردن و فیلتراسیون دنبال می شود.

کاربرد صنعتی کاتالیزورها

کاتالیزورها پشتیبان اساسی بسیاری از فرآیندهای صنعتی هستند که از یک واکنش شیمیایی برای تبدیل مواد خام به محصولات مفید استفاده می کنند.  کاتالیزورها در صنایع تولید مواد غذایی مانند آبجوسازی ها، تولیدکنندگان نوشیدنی و تولیدکنندگان مواد غذایی و غیره استفاده می شوند.  تقریباً همه چیز در زندگی روزمره ما با استفاده از کاتالیزور ساخته شده است.  آنها در ساخت اتومبیل، صابون، نوشابه های گازدار، مرغ کبابی، پلیمرها، شیشه و غیره استفاده می شوند.کاتالیست ها در صنایع برای تجزیه خمیر کاغذ برای تولید کاغذ بهداشتی، تبدیل شیر به ماست، و تصفیه روغن خام به یک سری محصولات نهایی، در میان کاربردهای بی‌شمار دیگر استفاده می‌شوند.

هنگامی که یک کاتالیزور استفاده می شود، آلاینده‌ی یک واکنش شیمیایی را می توان کاهش داد یا با یک واکنش بی ضرر برای محیط زیست جایگزین کرد.  کاتالیست ها نیروهای محرکه ای هستند که در تولید مواد تجزیه پذیر و غیرقابل تجزیه در دنیای امروز مورد استفاده قرار می گیرند.

دلایل بیشتری برای اینکه چرا نقش کاتالیزورها ( کاتالیست ها) را نمی توان در صنایع نادیده گرفت:

 تصور کنید با هیجان زیاد سوار یک ماشین جدید می شوید، فقط متوجه می شوید که چرخ مربعی شکل است.  رانندگی با ماشین چقدر سخت است؟  این دقیقاً همان واکنش های شیمیایی بدون کاتالیزور است.  استفاده از یک کاتالیزور ( کاتالیست )  برای تولید راحت و روان یک محصول نهایی لازم است.

مزایای استفاده از یک کاتالیزور ( کاتالیست ) 

 1. کاتالیزورها انرژی فعال سازی یک واکنش شیمیایی را کاهش می دهند.

 2.  کاتالیزورها در واکنش ها شرکت می کنند اما نه جزو ماده اولیه واکنش دهنده هستند و نه محصول تولید شده که کاتالیز می کنند.

 3.  آنها با ارائه یک مسیر جایگزین برای واکنش کار می کنند، بنابراین انرژی فعال سازی را کاهش می دهند و سرعت واکنش را افزایش می دهند.

 4.  کاتالیزورها در این فرآیند مصرف نمی شوند.  آنها در طول فرآیند با برهمکنش با واکنش دهنده ها و محصولات، تغییرات شیمیایی مختلفی به وجود می آورند .

 5.  پس از اتمام واکنش ها، کاتالیزورها به حالت اولیه خود باز می گردند.

 6.  حداقل مقدار کاتالیزور می تواند واکنش بسیاری از مولکول ها را  تسهیل و شروع کند .

برخی از کاتالیزورهای شیمیایی رایج مورد استفاده در صنایع عبارتند از:

 1. پلاتین + آلومینا: یک کاتالیزور دو منظوره (دارای دو گروه عملکردی مجزا).

 2.  نیکل: یک کاتالیزور ناهمگن مناسب که در سنتز گاز استفاده می شود.  هزینه نسبتاً پایینی دارد و به عنوان کاتالیزور بهتری در میان سایر گازهای نجیب عمل می کند

 3.  آهن: کاتالیزوری که معمولاً برای فرآیند هابر (ساخت آمونیاک از هیدروژن و نیتروژن) استفاده می شود.

 4.وانادیوم: در تولید اسید سولفوریک استفاده  می شود .

 5.  آلومینوسیلیکات: یک کاتالیست ضروری در صنعت پتروشیمی مدرن است که برای القای خردایش ( کرکینگ ) کاتالیستی (تجزیه مولکول های هیدروکربن بزرگ به قطعات کوچکتر در حضور یک کاتالیزور برای تشکیل محصول مفیدتر) استفاده می شود.

اهمیت کاتالیزورها در صنعت

 توسعه محصولات شیمیایی و رشد تکنولوژی در جهان جامعه ما را صنعتی تر کرده است.  بنزین، نفت سفید و سایر فرآورده های نفتی قبل از مصرف توسط مصرف کننده ، توسط سری فعالیت های صنعتی و شیمیایی تولید  می شوند .کاتالیزورها ( کاتالیست ها )در تولید پلیمرها، پوشاک، کودها، مواد شیمیایی، مواد شوینده و بسیاری از محصولات دیگر استفاده می شوند.  کاتالیزورها همچنین در تولید مواد نگهدارنده مورد استفاده در میوه ها و سبزیجات و رسیدن سریع میوه ها بسیار مهم هستند.

تقریباً همه صنایع حداقل برای یک فرآیند از کاتالیزور استفاده می کنند.  صنایعی که غذا، پوشاک، دارو و بسیاری از محصولات دیگر تولید می کنند، به کاتالیزورها به عنوان یک ماده حیاتی در فرآیندهای تولید خود نیاز دارند.  با کمک کاتالیزورها می توان محصولات را با هزینه کمتر تولید کرد.  این باعث می شود محصولات با کیفیت بالا با قیمت های مناسب به راحتی در دسترس مصرف کنندگان قرار گیرند.اگرچه کاتالیزورها گران هستند، اما محصولات مورد نظر را با سرعت و دقت بیشتری تولید می کنند.  جهان صنعتی مدرن بدون کاتالیزور قابل تصور نیست.  تقریباً غیرممکن است که در مورد فرآیندهای تولید بدون در نظر گرفتن اهمیت کاتالیست ها صحبت کنیم.

۱- زمان تولید را کاهش می دهند

۲- آنها به انجام کامل واکنش کمک می کنند

۳- در مصرف انرژی صرفه جویی می کنند

۴- آنها به افزایش حجم ‌تولید کمک می کنند

۵- ضایعات را کاهش می دهند

۶- آنها نتایج مورد نظر را بهبود می بخشند

۷- آنها خطرات را کاهش می دهند

۸- آنها واکنش های انفجاری را سرکوب می کنند

کاربرد صنعتی کاتالیزور همگن و ناهمگن

 دو واکنش اصلی وجود دارد:

 1.  کاتالیز همگن

 2.  کاتالیز ناهمگن

 در یک واکنش ناهمگن، یک کاتالیزور در فاز متفاوتی از واکنش دهنده قرار دارد.  در حالی که در یک واکنش همگن، کاتالیزور در همان فاز واکنش دهنده قرار دارد.  این به این معناست که کاتالیزورها و واکنش‌دهنده‌ها می‌توانند در یک حالت (جامد، مایع یا گاز) یا در صورت اختلاط یا غیرقابل اختلاط در فاز مایع باشند.

کاتالیزورها را می توان به موارد زیر تقسیم کرد:

 1.  کاتالیزور مثبت

 2.  کاتالیزور منفی

 3.  کاتالیزور اسیدی

 4.  کاتالیزور پایه

 5.  اتوکاتالیزور

 6.  کاتالیزور آنزیمی (در فرآیند بیوشیمیایی)

کاتالیست ناهمگن و کاتالییست همگن برای کاربردهای مختلف مناسب هستند.  آنها بسته به نوع کاتالیزور مورد استفاده انتخاب می شوند.

کاتالیست های ناهمگن دارای مزایای قابل توجهی نسبت به کاتالیست های همگن است.  در نتیجه، اکثر صنایع از کاتالیزور ناهمگن استفاده می کنند.  این نوع کاتالیست نقش مهمی در تولید مواد شیمیایی صنعتی دارند.  آنها همیشه به دلیل کیفیت جداسازی آسان و تولید سریعتر، تولید در مقیاس بزرگ و تشکیل تولید انتخابی ترجیح داده می شوند.

نمونه ای از کاتالیز ناهمگن، هیدروژناسیون پیوند دوگانه کربن- کربن است.  نمونه های دیگر از فرآیندهای صنعتی با استفاده از کاتالیزورهای ناهمگن عبارتند از:

 1.  سنتز اسید سولفوریک (فرایند تماس)

 2.  گوگردزدایی از نفت (هیدروسولفوراسیون)

 3.  کاهش نیتریت ها در سنتز فن اتیل آمین با کاتالیزور نیکل رانی و هیدروژن در آمونیاک

نمونه ای از کاتالیز همگن واکنش بین یون های فسفات و یون های یدید است.  آنزیم ها همچنین یک کاتالیزور همگن هستند که به روند زندگی انسان کمک می کنند. 

نمونه هایی از فرآیندهای صنعتی با استفاده از کاتالیزور همگن

در زیر به نمونه هایی از فرآیندهای صنعتی با استفاده از کاتالیزور همگن  اشاره میکنیم:

 1.  کاتالیست فلزات واسطه

 2.  کربونیلاسیون (می تواند در تبدیل الکل به اسیدهای کربوکسیلیک باشد)

 3.  پلیمریزاسیون و متاتز آلکن ها

نقش کاتالیزورها در فرآیند گوگردزدایی نفت خام

 گوگرد زدایی، حذف گوگرد از نفت خام است.  ویژگی های اساسی نفت خام که بر قیمت بازار تأثیر می گذارد میزان گوگرد و گرانش آن است.  گوگرد پایین نفت خام به معنای کیفیت بالاتر و قیمت بالاتر است. انتشار دی اکسید گوگرد (SO2) از سوخت ها در هنگام سوزاندن منجر به آلودگی هوا می شود.  در نتیجه، یک سطح مشخص از سوی دولت که باید گوگرد را در هر کشور کاهش دهد، باید توسط پالایشگاه ها تامین شود. فرآیندها و روش‌های مختلفی برای گوگردزدایی توسط مؤسسات تحقیقاتی و پالایشگاه‌های مختلف در دهه‌های گذشته توسعه یافته است.  با این حال، HDS، فرآیند گوگردزدایی هیدرولیک رایج ترین روش حذف گوگرد از نفت خام در مقیاس صنعتی است.

سولفوریزاسیون هیدرولیک

HDS رایج ترین فناوری مورد استفاده پالایشگاه ها برای حذف گوگرد از نفت خام و تقطیرهای آن (بنزین، نفت سفید و نفت دیزل) است. این فناوری ، ترکیبات گوگرد آلی را به سولفید هیدروژن تبدیل می کند:

 • دمای بالا (290-455 درجه سانتیگراد؛ 555 تا 850 درجه فارنهایت).  و

 • فشار بالا (150–3000 psi)

 از گاز هیدروژن در حضور کاتالیزورهای فلزی مانند CoMo/Al2O3 یا NiMo/Al2O3 برای تبدیل ارگانوسولفور موجود در نفت خام به سولفید هیدروژن استفاده می کند. سپس هیدروژن سولفید تولید شده به صورت کاتالیزوری در هوا اکسید می شود و به گوگرد عنصری تبدیل می شود.در مقیاس های بزرگ، اقتصادی ترین فناوری برای تبدیل سولفید هیدروژن به گوگرد عنصری، فرآیند کلاوس است.  این فرآیند به خوبی تثبیت شده از احتراق جزئی و اکسیداسیون کاتالیزوری برای تبدیل حدود 97 درصد از H2S به گوگرد عنصری استفاده می کند. کاتالیزورها نقش مهمی در فرآیند گوگرد زدایی HDS نفت خام دارند.  کاتالیزورهای HDS شامل مولیبدن و تنگستن با نیکل یا کبالت هستند.

عملکرد کاتالیزورها در فرآیند هیدروسولفورزدایی نفت خام

 کاتالیزورهای مورد استفاده در HDS موادی هستند که سطح بالایی دارند.  هنگامی که واکنش در یک راکتور رخ می دهد، آنها یک منطقه سطحی گسترده ای را بین فازهای مایع و گاز ایجاد می کنند. آنها حاوی یک ماده فعال و یک شتاب دهنده هستند که بر روی یک پایه (آلومینا) توزیع می شود.  کاتالیزورهای اولیه کبالت-مولیبدن و نیکل-مولیبدن هستند که روی آلومینا پشتیبانی می شوند. آلومینا خواص بافتی و مکانیکی برجسته ای دارد و نسبتاً مقرون به صرفه است.  پایه آلومینا عمدتاً برای دستیابی به پراکندگی کاتالیست بهتر استفاده می شود که در نتیجه عملکرد کاتالیزوری را افزایش می دهد. کاتالیزور کبالت مولیبدن دارای مقدار کمی فعالیت هیدروژنه است و در نتیجه مصرف کمی هیدروژن برای حذف گوگرد دارد.

مزایای کاتالیزورها برای  محیط زیست

 کاتالیزورها به دلیل توانایی خود در سرعت بخشیدن به سرعت واکنش شیمیایی شناخته شده اند.  این به تنهایی یک مزیت بزرگ برای محیط زیست است.  اگر کاتالیزوری وجود نداشته باشد، برخی واکنش ها سال ها طول می کشد.  وجود کاتالیزورها در بسیاری از واکنش ها باعث صرفه جویی زیادی در زمان و هزینه شده است.

 در اینجا برخی از مزایای دیگر کاتالیزورها برای محیط زیست ما آورده شده است:

 1.  کاتالیست ها به صرفه جویی در انرژی و تولید بیشتر با کار کمتر کمک می کنند.

 2.  کاتالیست ها می توانند چندین بار مورد استفاده مجدد قرار گیرند تا زمانی که مصرف شوند.

 3.  کاتالیست ها به تسهیل تولید محصول بهتر کمک می کنند.

 4.  کاتالیست ها دمایی را که در آن واکنش ها رخ می دهد کاهش می دهند .

 در نمونه کاتالیزورهای نقره، آنها محصولات جانبی سمی کمتری تولید می کنند و این به تنهایی کل واکنش را دوستدار محیط زیست می کند.  یک کاتالیزور باعث صرفه جویی در انرژی می شود و استفاده از کاتالیزورها در مقیاس بزرگ می تواند انرژی زیادی را در جهان ذخیره کند، از مواد خوراکی گرفته تا سایر مواد زائد و فلزات خطرناک. کاتالیزورها با کاهش آلاینده های تولید شده ، مزایای زیست محیطی هوای پاک را فراهم می کنند.  حتی رستوران های فست فود نیز از کاتالیزورها برای حذف بوهای ناشی از فرآیند پخت و پز استفاده می کنند.

استفاده در دنیای واقعی از کاتالیز صنعتی

استفاده از  کاتالیزورها به منظور افزایش یا کاهش سرعت یک واکنش شیمیایی بر مبنای مورد نیاز است .  درصد قابل توجهی از تمام محصولات صنعتی، مواد شیمیایی و مواد تولید شده در سراسر جهان شامل استفاده از کاتالیزور است.

 صنایع نفت یک مصرف کننده غول پیکر کاتالیزورها هستند زیرا چهار فرآیند مهم دارند که نتیجه می دهند.  این چهار فرآیند عبارتند از:

 1. اصلاح کاتالیزوری: این یک فرآیند مهم در پالایشگاه نفت است.  این فرآیند شیمیایی تبدیل نفتای پالایشگاه نفتی تقطیر شده از نفت خام به فرم‌هایی است که دارای عدد اکتان بالاتر دارند و در حضور کاتالیزور حاوی پلاتین انجام می شود .

 2.  آب دهی ( هیدروترتینگ ) : به این فرآیند هیدروژن نیز گفته می شود.  این روش پرکاربردترین روش برای حذف ناخالصی های گوگرد و نیتروژن از روغن است.  این کار با مخلوط کردن روغن با هیدروژن بسیار خالص و سپس تبخیر آن قبل از عبور از روی کاتالیزورهایی مانند نیکل یا تنگستن انجام می شود.  این کار معمولاً در دمای 260 تا 425 درجه سانتیگراد انجام می شود.  هیدروتریتینگ به طور کلی به منظور بهبود کیفیت محصول بدون تغییر قابل ملاحظه در محدوده دمای جوش استفاده می شود.

 3.  کراکینگ کاتالیستی: این فرآیندی است که در آن هیدروکربن‌های با وزن مولکولی بالا در حضور کاتالیزور در شرایط دما و فشار مناسب به بنزین، الفین و سایر محصولات مفید با ارزش‌تر تبدیل می‌شوند.این تجزیه حرارتی هیدروکربن نفتی سنگین در حضور یک کاتالیزور است.  این یک فرآیند یونی است که شامل یون‌های کربنیوم است، بازدهی بالاتر و عدد اکتان بالاتری را به همراه دارد.

 4.  آلکیلاسیون: این فرآیندی است که در آن هیدروکربن های سبک مانند پروپن، بوتن و ایزوبوتان با کمک یک کاتالیزور برای تولید بنزین با اکتان بالا ترکیب می شوند.  همچنین می تواند به فرآیند تولید سوخت موتور با اکتان بالا توسط ترکیب الفین ها و با اتم کربن سوم اشاره داشته باشد.

در فرآیند کرکینگ ( خردایش ) کاتالیزوری از سه کاتالیزور مختلف استفاده می کند:

 1.  کاتالیزور اولیه: این می تواند خاک رس طبیعی یا مصنوعی باشد، به عنوان مثال یک بنتونیت است.

 2.  کاتالیزور فلزی: نمونه هایی از این می تواند پلاتین، کروم، آهن و نیکل باشد.  آنها به راحتی توسط ترکیبات حاوی گوگرد و آرسنیک سمی می شوند.

 3.  کاتالیزور مصنوعی: نمونه هایی از آن عبارتند از سیلیکا-آلومینا و سیلیس-منیزیا.

 سه نوع فرآیند ترک خوردگی کاتالیزوری وجود دارد:

 1.  بستر ثابت

 2.  بستر متحرک

 3.  بستر سیال

یک کاتالیزور چگونه مصرف می شود؟

 کاتالیزورها زمانی که توسط فلز، گوگرد یا هالید اشباع می شوند یا با ناخالصی ها آلوده می شوند، به تدریج توانایی کاتالیزوری خود را از دست می دهند.  آنها اثر سطح خود را در اثر جوشیدن در دماهای بالا از دست می دهند.  آنها همچنین می توانند فعالیت خود را از طریق گرمای بیش از حد، تغییرات ساختاری یا کک سازی از دست بدهند.  یک کاتالیزور زمانی «مصرف» می‌شود که دیگر فعالیت‌های لازم را که در یک واکنش مورد نیاز است را نشان ندهد، زیرا هم از نظر ترکیب شیمیایی و هم از نظر خواص فیزیکی کاهش می‌یابد.  غلظت بالای فلز نیز ممکن است باعث مصرف کاتالیزور شود.

 برخی دیگر از کاتالیزورها به دلایل زیر در طول فرآیند واکنش “مصرف” می شوند:

 1.  جوشش سطحی

 2.  واکنش بخار- جامد

 3.  کک کردن

 4.  رسوب گیری

 5.  تبدیل حالت جامد

 6.  فرسایش

 کاتالیزورها اغلب می‌توانند سال‌ها قبل از مصرف شدن مورد استفاده قرار گیرند.  می توان از آنها برای واکنش های مختلف استفاده و  بازیابی و استفاده مجدد کرد.

ویژگی های کاتالیزورهای مصرف شده

کاتالیزورهای مصرف شده ویژگی های خطرناک ماهیت سمی دارند.  کاتالیزورهای مصرف شده سرعت واکنش را کاهش می دهند و هر ماده ای که سرعت واکنش را کاهش دهد سم است.  سم روی سطح کاتالیزور تجمع می یابد و تعداد فلزات فعال موجود برای اتصال مولکول های واکنش دهنده را کاهش می دهد.  عناصری که کاتالیزورها را مصرف می کنند عبارتند از: گوگرد، اکسیژن، فسفر، کلر و برخی فلزات سمی مانند آرسنیک، سرب و غیره.

ویژگی کاتالیزورهای غیر فعال

 کاتالیزورها هنگامی که غیرفعال می شوند (هزینه) ویژگی های زیر را نشان می دهند:

 1.  آنها سرعت واکنش های شیمیایی را کاهش می دهند

 2.  آنها واکنش دهنده ها را مسموم می کنند

 3.  آنها انرژی فعال سازی را کاهش نمی دهند

مدیریت کاتالیزورهای مصرف شده

 صنایعی که کاتالیزورهای مصرف شده تولید می کنند نمی توانند به تنهایی از عهده دفع و یا بازیافت آنها برآیند.  ماهیت سمی آنها برای محیط زیست و سلامتی انسان باعث می شود که کنترل آنها سخت باشد.  به همین دلیل، مقامات محیط زیست مقررات سختگیرانه ای برای دفع آنها ارائه کرده اند.  این امر یافتن راه های ایمن برای مدیریت کاتالیزورهای مصرف شده را برای شرکت ها دشوار می کند. رسیدگی به کاتالیزورهای مصرف شده به تخصص و امکانات خاصی نیاز دارد تا از موانع و جرائم قانونی جلوگیری شود.  خوشبختانه صنایع شیمیایی و تحقیقاتی گلدن مارت طراحی و تولید و بازیافت انواع کاتالیزور ها را برای صنایع نفتی و پتروشیمی انجام می دهد .بازیافت بهترین راه برای دستیابی به دفع ایمن کاتالیزورهای مصرف شده تاکنون بوده است.  بازیافت کاتالیزورهای مصرف شده به مراحل خاصی نیاز دارد، مانند:

 •  روغن زدایی

 •  خشك كردن

 •  سنگ زنی

 •  الک کردن

 •  جوشاندن

 فرآیند بازیافت یک حرکت قابل توجه در کاهش دفع زباله های خطرناک و صرفه جویی در منابع طبیعی با منافع اقتصادی بوده است.  فرآیند بازیابی کاتالیزور صرف شده نه تنها یک فرآیند اقتصادی است که فلزات را بازیافت می کند، بلکه یک گزینه بسیار مهم برای بازیافت زباله و استفاده مجدد است.

بازیابی فلزات از کاتالیزورهای مصرف شده

 کاتالیزورها زمانی مصرف می شوند که توسط ناخالصی ها آلوده شده باشند.  وقتی این اتفاق می افتد، آنها دیگر نمی توانند هدف یک کاتالیزور را برآورده کنند.  بنابراین، آنها باید به روشی سازگار با محیط زیست دور ریخته شوند یا قبل از استفاده مجدد درمان شوند. اگر کاتالیزورهای مصرف شده به درستی مورد استفاده قرار نگیرند، ممکن است برای محیط زیست ما خطرناک شوند و زندگی را تهدید کنند.

کاتالیزورهای مصرف شده به دلیل داشتن عناصر سمی مانند گوگرد، فسفر و سرب به عنوان زباله های خطرناک طبقه بندی می شوند.  آنها از فلزات سمی تشکیل شده اند، همچنین حاوی فلزات گرانبهایی مانند پلاتین، پالادیوم و رودیم هستند که می توانند توسط سایر صنایع برای تولید محصولات مفید مانند جواهرات و لوازم الکترونیکی استفاده شوند.کاتالیزورهای مصرف شده شامل بسیاری از فلزات دیگر هستند که بسته به اجزای اصلی می توانند به نوبه خود در هنگام بازیابی مفید باشند.  فلزاتی که از کاتالیزورهای مصرف شده بازیافت می شوند می توانند عبارتند از:  مولیبدن، وانادیم، نیکل، کبالت و غیره. بسته به فلزی که باید از یک کاتالیزور مصرف شده بازیافت شود، روش های مختلفی در بازیابی فلزات گرانبها از کاتالیزور مصرف شده استفاده می شود.

کاتالیزورهای مصرف شده مفید هستند

 به جای دفع نادرست کاتالیزورهای مصرف شده به گونه ای که محیط زیست ما را آلوده می کند و ممکن است مجازات های قانونی را به دنبال داشته باشد، می توان و باید آنها را به درستی به اجزای مفید بازیافت کرد.

 در اینجا به چند نمونه از فواید  کاتالیزورها اشاره می کنیم :

 • کاتالیزورهای مصرف شده برای تهیه مواد مفید مانند الکترونیک، مصالح ساختمانی و غیره مفید هستند.

 •  فلزات فعال مانند مولیبدن و نیکل را می توان استخراج و دوباره استفاده کرد

 •  می توان آنها را بازسازی کرد و برای هدف اصلی خود دوباره استفاده کرد

 •  برخی یا همه اجزای مواد را می توان بازیابی کرد

 •  برخی از فلزات استخراج شده از آن را می توان برای ساخت دارایی های ارزشمند مانند جواهرات و لوازم الکترونیکی استفاده کرد

 •  کاتالیزورها اغلب حاوی اکسید تیتانیوم و فلزاتی مانند تنگستن و وانادیوم در غلظت های قابل توجهی هستند و بنابراین می توانند به عنوان منبع ثانویه برای این فلزات ارزشمند استفاده شوند.

 •  فلزات بازیافتی مانند مولیبدن، وانادیم، نیکل و کبالت را می توان در تولید فولاد و آلومینا را می توان برای ساخت نسوزها، سرامیک ها و ساینده ها استفاده کرد.

بهترین راه برای مدیریت کاتالیزورهای مصرف شده

 میزانی  که صنعت پالایش نفت با آن کاتالیزورهای مصرف شده برای پردازش هیدروژنی تولید می‌کند، بسیار زیاد است و این به دلیل رشد سریع ظرفیت پردازش آبی برای پاسخگویی به تقاضای فزاینده برای سوخت‌های کم گوگرد است.  کاتالیزورهای مصرف شده به دلیل ماهیت سمی خود به عنوان زباله های خطرناک طبقه بندی می شوند.  بسیاری از صنایع فرآوری شیمیایی در سراسر جهان تعداد زیادی کاتالیزور مصرف‌شده را تولید می‌کنند، اما بخش عمده کاتالیست‌های مصرف‌شده از واحدهای فرآوری آبی پالایشگاه‌های نفت تامین می‌شود. به دلیل اثرات مضر این کاتالیزورهای مصرف شده صنعتی بر سلامت انسان، افزایش آگاهی زیست محیطی توسط مقامات ذیربط برای جلوگیری از خطرات ناشی از این ضایعات مضر تولید شده توسط صنایع صورت گرفته است.

 کاتالیزورهای مصرف شده در صورت استفاده نادرست یا نگهداری طولانی مدت در مکانی می توانند بسیار خطرناک باشند.  هنگامی که کاتالیزورهای مصرف شده به طور نامناسب ذخیره شوند، می توانند منفجر شوند و کل جامعه را نابود کنند و زمین های کشاورزی، اقیانوس ها و آب های زیرزمینی را به شدت آلوده کنند.

فرآیند گام به گام بازیافت کاتالیزورهای صنعتی مصرف شده

 چهار مرحله اولیه در بازیافت و بازفرآوری کاتالیزورهای صنعتی مصرف شده وجود دارد.

 1) غربالگری قبل از کوره

 2) پخت کوره دوار

 3) پیشگیری از آلودگی

 4) تولید / بازفرآوری

صنایع شیمیایی و تحقیقاتی گلدن مارت  با داشتن به روز ترین امکانات و دانش فنی در کشور سوئیس ، در طراحی و تولید اختصاصی و تامین انواع کاتالیزور و تسهیل بازیافت کاتالیزورهای مصرف شده در مقاصد جهانی تخصص دارد. 

برای کسب اطلاعات بیشتر  ، درخواست رسمی خود را با اطلاعات کامل شرکت خود ارسال  کنید .

این مقاله به قلم کیانوش زرین تخت نوشته شده است. برای انتشار و استفاده از آن ذکر نام نویسنده الزامی میباشد.