اين اختراع به روش استفاده از كاتاليست هاي مستعمل براي ساخت جاذب‌هاي مبتني بر اكسيد روي مي‌پردازد و مي‌تواند در فرايندهايي از جمله گوگردزدايي از محيط‌هاي مختلف، به خصوص فاز گازي، به كار رود. طبق روش ارائه شده، جاذب‌هاي اكسيد روي با مساحت سطح بين 40 تا 60 متر مربع بر گرم توليد شدند و عملكرد خوبي در حذف سولفيد هيدروژن از جريان‌هاي گازي داشتند. عملكرد مناسب اين جاذب در جذب سولفيد هيدروژن، پس از شكل‌دهي و تشكيل نمونه‌هاي استاندارد، حفظ شد. برخلاف روش‌هاي متداول، در اين فرايند جديد از كاتاليست‌هاي مستعمل براي سنتز نانوپودر ZnO استفاده شد. علاوه بر آن، با استفاده از دي اكسيد كربن نانوجاذب هاي اكسيد روي تهيه شدند كه مشكلات زيست محيط بسيار كم تري نسبت به فرايندهاي متداول دارد.

اختراع حاضر به فرآيند ساخت و توليد كاتاليست¬هاي ريفرمينگ گاز طبيعي فعال، نيمه فعال و خنثي مورد استفاده در ريفرمر واحدهاي احياء مستقيم سنگ آهن مجتمع‌هاي فولاد به منظور توليد گاز احياء مي‌پردازد. كاتاليست‌ها درون لوله‌هاي ريفرمر واحدهاي احياء مستقيم سنگ آهن مجتمع‌هاي فولاد به ترتيب كاتاليست‌هاي خنثي در بستر زيرين، كاتاليست‌هاي نيمه فعال در بستر وسط و كاتاليست‌هاي فعال در بستر فوقاني شارژ مي‌شوند. كاتاليست‌هاي خنثي بر پايه اكسيد آلومينيوم و بدون نيكل بوده ولي كاتاليست‌هاي نيمه فعال و فعال داراي فلز فعال نيكل مي‌باشد و داراي ساختار شيميايي متفاوتي از همديگر هستند. اين كاتاليست‌ها براساس پايه كاتاليست قليايي و مقاوم در برابر تشكيل كك ساخته شده‌اند و در شرايط فرآيندي ريفرمر واحدهاي احياء مستقيم، فعاليت بالا و پايداري مناسبي از خود نشان مي‌دهند. شكل كاتاليست‌هاي فعال، نيمه فعال و خنثي ساخته شده به صورت تك سوراخه، شش سوراخه و ده سوراخه شياردار يا پره¬دار طراحي شده است. اساس فرآيند توليد اين كاتاليست‌ها به روش تلقيح پايه كاتاليست‌هاي آلفا آلومينا و اكسيد منيزيم شكل دهي شده به روش اكستروژن و پرس و توسط محلول نيترات نيكل مي‌باشد. همچنين كاتاليست‌هاي توليدي با كمك پروموترهاي سريم، زيركونيوم و لانتانيوم جهت افزايش مقاومت در برابر تشكيل كك بهبود يافته اند.

اين اختراع به توليد كاتاليست هاي ريفرمينگ گاز طبيعي با بخار مربوط مي شود و از طريق توزيع كنترل شدۀ ذرات فعال كاتاليستي بر روي پايه كاتاليست يك نانوكاتاليست فعال ساخته مي شود. با توجه به مقاومت پايين كاتاليست هاي موجود نسبت به تشكيل كك در فرايند ريفرمينگ با بخار آب، در اين اختراع روش هاي نويني جهت كاهش تشكيل كك و افزايش طول عمر كاتاليست ارائه مي شوند. به اين منظور، در اين اختراع از طريق اصلاح اسيديته پايه كاتاليست و نيز نحوه توزيع ذرات فعال بر روي پايه، يك نانوكاتاليست با توزيع كنترل شدۀ نانوذرات نيكل توليد مي شود. علاوه بر آن، از طريق اصلاح سطح پايه كاتاليست و در نتيجه، عمق نفوذ ذرات نيكل، يك كاتاليست با توزيع كم عمق ذرات نيكل در پايه كاتاليست توليد مي شود كه به آن كاتاليست پوسته-تخم مرغي اطلاق مي گردد.

در اختراع حاضر، جاذب اكسيدروي با شكل‌هاي استوانه‌اي، رينگي وستاره‌اي براي گوگردزدايي از خوراك‌هاي گازي و مايع تهيه شده است. جاذب‌هاي اكسيد روي استوانه‌اي شكل به‌طور كلي در واحدهاي سنتز متانول، ريفرمينگ كاتاليستي، ايزومريزاسيون، واحدهاي هيدروژناسيون و صنايع فولاد و ... براي خالص‌سازي خوراك‌هاي گازي و مايع از تركيبات گوگردي به كار مي¬روند. به دليل وجود گرد و غبار و ناخالصي‌ها در خوراك ورودي به واحدهاي گوگردزدايي و كم بودن فضاي خالي بين نمونه‌‌ها، پس از مدتي مسير جريان گاز مسدود مي‌شود كه علاوه بر چالش افزايش افت فشار در راكتور، جاذب‌هايي كه در قسمت‌هاي پاييني مخزن قرار گرفته‌اند در تماس با خوراك نبوده و استفاده نمي¬شوند. در اختراع حاضر، با تهيه جاذب‌هاي ستاره‌‌اي شكل، اين دو مشكل مرتفع مي‌گردد. از طرفي، در جاذب‌هاي مستعمل اكسيدروي با شكل استوانه‌اي و ستاره‌اي، گوگرد در قسمت‌هاي خارجي جاذب جذب شده و بخش‌هاي داخلي استفاده نشده باقي مي‌ماند. براي استفاده بيشينه از ظرفيت جاذب اكسيدروي، در اختراع حاضر، جاذب با شكل استوانه توخالي (رينگي) تهيه شده است تا خوراك با هر دو سطح خارجي و داخلي جاذب در تماس بوده و سطح تماس افزايش ‌يابد. بنابراين، علاوه بر كاهش افت فشار، ظرفيت جذب جاذب افزايش مي‌يابد.

در اين اختراع، نانو كاتاليست‌‌ Fe2O3-Cr2O3-CuO با عملكرد كاتاليستي و پايداري بالا به روش همرسوبي جهت واكنش در جابه‌جايي آب-گاز دما بالا ساخته شده است. در فرايند توليد هيدروژن به عنوان يك عنصر اصلي در بسياري از فرايندهاي شيميايي و پتروشيمي، به دليل پايين بودن نسبت H2/CO در فرآيند جابه‌جايي آب-گاز و به‌منظور افزايش توليد هيدروژن و كاهش غلظت كربن مونوكسيد، فرايند در حضور كاتاليست‌هاي جابجايي آب-گاز بسيار ضروري است. در اختراع حاضر، با ارائه يك روش سنتز مناسب و استفاده از هوادهي از شروع سنتز تا پايان فرايند پيرسازي، در نهايت كاتاليستي با فعاليت بسيار بالا حتي در مقايسه با نمونه‌هاي تجاري بدست آمد كه از پايداري بالايي نيز برخوردار است. با توجه به استفاده از محلول‌هاي نيتراتي به عنوان خوراك اسيدي سنتز، سولفور نهايي كاتاليست كمتر از ppm 300 مي‌باشد. قابل ذكر است كه با توجه به بهينه روش شست‌وشو از طريق دما، زمان و حجم آب مصرفي كه منجر به كاهش حداكثري سديم در كاتاليست نهايي شده، ميزان كروم شش ظرفيتي موجود در كاتاليست نيز به حداقل مقدار رسيده است.

در اين اختراع، كاتاليست‏هاي پيش-ريفرمينگ با استفاده از روش همرسوبي ساخته شد. كاتاليست‏هاي اين فرآيند به دليل رسوب كربن بر روي سطح آن سريع غيرفعال مي‏شوند، در نتيجه لازم است كه از طريق اصلاحاتي كه بر روي مورفولوژي، تركيب شيميايي و نيز اندازه ذرات كاتالسيت صورت مي‏گيرد، عملكرد و طول عمر آن در اين فرآيند بهبود يابد. روش ساخت كاتاليست در اين اختراع از روش همرسوبي مي‏باشد كه در عين سادگي و مقرون به صرفه بودن بسيار مؤثر است و پتانسيل صنعتي شدن را دارا مي‏باشد؛ كاتاليست توليد شده با استفاده از اين روش به همراه ارتقا دهنده لانتانيوم يك كاتاليست با ذرات نانومتري نيكل با پايه منيزيم آلومينات مي‏باشد كه داراي مقاومت بالا در برابر تشكيل كك و طول عمر بالاتري نسبت به ساير كاتاليست هاي ساخته شده است.

در اين اختراع، كاتاليست اكسيدروي ارتقايافته با موليبدن و مس براي گوگردزدايي از هيدروكربن‌هاي گوگرددار و روش گوگردزدايي از آن‌ها ارائه شده است. كاتاليست تهيه شده به‌منظور مرتفع نمودن برخي از نواقص موجود در كاتاليست‌ها و جاذب‌هاي مرسوم گوگردزدايي هيدروژني نظير عدم قابليت جذب گوگرد از هيدروكربن‌هايي با غلظت گوگرد بسيار كم، اشباع شدن برخي از هيدروكربن‌هاي غير اشباع مانند الفين‌ها با گاز هيدروژن و زينترشدن فاز فعال در كاتاليست‌هاي داراي آهن يا نيكل و كاهش عملكرد كاتاليست ساخته شد. در اين اختراع، پايه كاتاليست از اكسيدروي به عنوان جاذب قوي H2S و COS و از اكسيد موليبدن به عنوان فاز فعال براي دو فرآيند هيدروژناسيون و گوگردزدايي روي سطح اكسيد روي استفاده شد. به‌علاوه، اكسيد مس به دليل قابليت جذب گوگرد هيدروكربن‌هاي گوگرددار سبك بدون اشباع شدن آن‌ها و بهبود عملكرد كاتاليست‌ بكار گرفته شد. كاتاليست ارائه ‌شده طبق اين اختراع، در صنايع پتروشيمي و پالايشگاهي براي گوگردزدايي از جريان‌هاي گازي حاوي هيدروكربن‌هاي گوگرددار مانند انواع مركاپتان‌ها و همچنين COS و H2S كه حاوي گوگرد كمتر از ppm100 هستند، به كار مي‌رود و نقش محافظت كننده از كاتاليست‌هاي گران‌قيمت پايين‌دستي را دارد؛ به اين صورت كه مقدار گوگرد در خروجي راكتور گوگردزدايي به حد ppm 1/0 مي‌رسد. با توجه به در دسترس بودن و گرانقيمت نبودن مواد مورد استفاده، عدم پيچيدگي و تعداد مراحل كم در فرآيند توليد، قابليت صنعتي شدن را دارا است.

با توجه به بهره‌گيري از فرآيند گوگردزدايي اكسايشي در مجتمع¬هاي پتروشيمي ، از كاستيك، به عنوان حلال مورد استفاده در عمليات گوگردزدايي واحد DMD (مركاپتان زدايي) استفاده مي‌شود. حذف تركيبات گوگردي اكسيد شده از حلال استخراجي (كاستيك مستعمل) مسئله مهمي تلقي مي‌شود؛ در حال حاضر، بازيافت كاستيك، طي انجام واكنش‌هاي اكسايشي با حضور كاتاليست‌هايي نظير كبالت فتالوسيانين همگن انجام مي‌شود كه با مشكلات زيست محيطي روبرو است به اين صورت كه منجر به ورود يون Co+2 به پساب مي‌شود. كاتاليست ارائه شده در اختراع حاضر، يك كاتاليست ناهمگن است كه با استفاده از فاز فعال حاوي اكسيدهاي نيكل و مس روي پايه آلفا-آلومينا و با روش تلقيح تهيه شده است. اين كاتاليست، در راكتور بستر ثابت تست شده و بازده عملكردي بسيار خوبي (بالاي 90 درصد) داشته است. همچنين استفاده از اكسنده هوا به عنوان يك اكسنده سبز منجر به كاهش خطرات زيست محيطي و كاهش هزينه‌ها شده است. بنابراين، علاوه بر عملكرد كاتاليستي قابل قبول، اختراع حاضر از نظر هزينه و زيست محيطي نيز نسبت به كاتاليست‌هاي مورد استفاده در مجتمع¬هاي پتروشيمي برتري دارد.

در اين اختراع، نانو كاتاليست‌‌ Cu-ZnO-Al2O3 با عملكرد كاتاليستي و پايداري بالا به روش همرسوبي جهت واكنش در جابه‌جايي آب-گاز دما پايين ساخته شده است. با توجه به اهميت خواص ساختاري و شيميايي كاتاليست مصرفي بر راندمان واحدهاي جابه‌جايي آب-گاز دما پايين به منظور توليد هيدروژن با حداقل مقدار CO خروجي، در اختراع حاضر با ارائه يك روش سنتز مناسب، تغيير در نحوه رسوب‌دهي فلزات به ويژه آلومينيوم و انتخاب پيش‌ماده مناسب آن، در نهايت كاتاليستي با سطح ويژه و پراكندگي بالايي از فاز فعال و همچنين عملكرد كاتاليستي بسيار بالا در مقايسه با نمونه‌هاي تجاري ساخته شد. علاوه بر اين تمام پارامترهاي سنتز مانند ترتيب اضافه كردن مواد، دما و pH رسوب‌دهي و پيرسازي، زمان فرايند پيرسازي، فرايند خشك كردن و كلسيناسيون به صورت بهينه‌ انتخاب شد. در ادامه به منظور افزايش بيشتر پايداري كاتاليست توليدي در شرايط صنعتي، از 3/0-8/0 درصد جرمي اكسيد سيليسيم به عنوان پروموتر استفاده شده است. با توجه به مصرف بالاي آب در صنعت توليد كاتاليست، كاهش آن از اهميت بسيار زيادي برخوردار است. در اين اختراع با توجه به تغييرات اعمال شده در سنتز و نوع رسوبات حاصل شده، كاهش حجم آب شست‌وشو به منظور حذف سديم به دليل استفاده از سديم كربنات به عنوان عامل رسوب‌دهنده كاملاً مشهود است. قابل ذكر است كه در اين اختراع با توجه به امكان جايگزيني سديم كربنات با آمونيوم بي‌كربنات و جلوگيري از تشكيل كمپلكس مس از طريق اعمال شرايط خاصي در حين رسوب‌دهي و پيرسازي، علاوه بر توليد كاتاليستي با عملكرد مناسب، صرفه‌جويي در زمان، منجر به كاهش حداقل حدود 40-45 درصد در مصرف آب شده است.

در اختراع حاضر، كاتاليست اكسيد مس - اكسيد منگنز روي پايه آلفا آلومينا به كمك عامل كي ليت كننده سيتريك اسيد در يك مرحله با استفاده از روش تلقيح خشك سنتز شد و در فرآيند گوگردزدايي اكسايشي براي كاهش مقدار گوگرد سوخت مازوت 380 استفاده شد. استفاده از كاتاليست با فلزاتي كه قدرت اكسندگي و همچنين اندازه منافذ بزرگي دارند به همراه روشي براي افزايش تماس تركيبات گوگردي موجود در سوخت با كاتاليست و اكسنده باعث افزايش عملكرد گوگردزدايي از سوخت مازوت مي¬شود. نتايج آناليزهاي تكميلي از سوخت گوگردزدايي شده در اين اختراع مطابق استانداردهاي موجود مي¬باشد. با توجه به حجم بالاي سوخت مازوت با مقدار گوگرد بالاي ( 3% ) انبار شده در كشور، ماهيت تركيبات گوگردي موجود در اين سوخت¬ها و فقدان روشي براي گوگردزدايي كه هم از لحاظ اقتصادي و هم از لحاظ عملياتي مناسب باشد، كاتاليست و روش ارائه شده در اختراع حاضر مي¬تواند كمك شاياني به كاهش قابل توجه مقدار گوگرد اين سوخت و در نهايت كاهش آلودگي محيط زيست ¬كند.