در اين اختراع نانوكاتاليست NiW بر پايه ماده پسماند گِل قرمز (NiW/P-ARM) به روش تلقيح با درصدهاي متفاوت از تقويت كننده ثانويه فسفر جهت استفاده در فرآيند هيدرودي¬سولفوريزاسيون با موفقيت تهيه شد. بنابراين، اختراع حاضر در حوضه مهندسي شيمي و نانوفناوري قرار مي¬گيرد. معمولاً كاتاليست¬هاي فرايند هيدرودي¬سولفوريزاسيون، بر پايه تركيباتي مانند آلومينا و سيليكا مي¬باشند. در نتيجه توليد آن¬ها، مستلزم صرف هزينه گزافي است. بنابراين در صورت استفاده از پسماند گِل قرمز به عنوان پايه، با توجه به رايگان بودن آن، قيمت نهايي كاتاليست به مقدار چشم¬گيري كاهش مي¬يابد و همچنين از تخليه گِل قرمز و در نتيجه آلودگي محيط زيست جلوگيري مي¬گردد. بعلاوه، كاتاليست¬هاي متداول فرايند هيدرودي-سولفوريزاسيون در شرايط معمول مؤثر مي¬باشند ولي براي حذف گونه¬هاي مقاوم (تركيبات دي¬بنزوتيوفني) و در نتيجه توليد سوخت¬هاي با گوگرد اندك، چندان مؤثر نيستند و بايد فعاليت آنها بهبود يابد. از جمله روش¬هاي بهبود فعاليت كاتاليست¬ها، افزايش قدرت احياپذيري آن¬ها، ايجاد سايت¬هاي فعال بيشتر و بهبود توزيع و پراكندگي فاز فعال است. با اضافه كردن عناصر مختلف به كاتاليست (فسفر، فلوئور و ...) مي¬توان فعاليت كاتاليست را بهبود بخشيد و در نتيجه فرآيند هيدرودي¬سولفوريزاسيون با راندمان بالاتري انجام مي-گيرد و محصولات حاصل داراي ميزان گوگرد پايين¬تر و مطابق با استانداردهاي زيست محيطي مي¬باشند.

تركيبات گوگرددار يكي از بيشترين آلاينده هاي موجود در سوختهاي فسيلي است كه بايستي حذف شود. روش اصلي گوگردزدايي از سوختهاي مايع در پالايشگاه ها، گوگردزدايي هيدروژني است. اما اين روش براي رسيدن به سطح گوگرد استاندارد جهاني سازمانهاي حفاظت از محيط زيست(ppmw 15) محدوديت دارد. فرايند جذب سطحي به عنوان يك فرايند مكمل گوگردزدايي هيدروژني مورد توجه قرار گرفته است. جاذبهاي كربن فعال مواد مؤثري براي جداسازي تركيبات تيوفني از سوختها مي باشند. يكي از روشهاي افزايش ظرفيت كربن فعال، استفاده از فلزات واسطه بر روي سطح آن است. حضور اين سايتهاي فعال باعث افزايش كارآيي سطح مي شود. به دليل ايجاد جاذبه قوي بين يونهاي Cu+ و Ni2+ و تركيبات گوگرددار تيوفني به واسطه تشكيل كمپلكس پي و افزايش ظرفيت جذب، در روش ارائه شده سطح الياف كربن فعال توسط نانو ذرات اكسيد Cu2O و NiO پوشيده شده اند. اين نانو ذرات به روش ابداعي حرارت دهي برنامه ريزي شده به هدف به كارگيري پر بازده تر جاذب الياف كربن فعال در فرايند حذف تركيبات گوگرددار تيوفني از سوخت ديزل بر روي سطح جاذب الياف كربن فعال قرار داده شده اند. با انجام اين عمليات سطحي بر روي كربن فعال، ميزان گزينش پذيري و جذب تركيبات گوگردي تيوفني در ساختار نانو حفرات كربن تقويت مي گردد.

مصرف زئوليت‌ها به عنوان كاتاليست در صنايع نفت و پتروشيمي بسيار فراوان مي باشد. اما مشكلي كه استفاده از اين كاتاليست دارد وجود مقاوت نفوذ در ميكروحفره‌ها (به دليل اندازه كوچك آنها) است كه با تشكيل مزوحفره‌ها به حداقل مي‌رسد اما تشكيل مولكول‌هاي بزرگ كك در كانال‌هاي مزو موجب مسدود شدن مسيرهاي دسترسي به ميكروحفره‌ها مي‌گردد. بنابراين بايد با روش‌هايي ساختار اين كاتاليست را اصلاح نمود تا سايت‌هاي فعال كه همان ميكروحفره‌ها هستند، فعال و مزو‌حفره‌ها براي تشكيل كك غير فعال باشند. براي اين منظور با تغيير در ساختار و خواص زئوليت ZSM-5 مي‌توان مشكلات ذكر شده را به حداقل رساند. بنابراين با تشكيل مزوحفره‌ها، بطوريكه مولكول‌هاي واكنشگر و محصولات با كمترين مقاومت در برابر نفوذ براحتي در كانال‌هاي مزو حركت نمايند، ساختار كاتاليست اصلاح مي‌شود. همچنين با بارگذاري فسفر مقدار متان به حداقل مي‌رسد و در نهايت خواص كاتاليستي مزو‌حفره‌ها به صورت گزينش‌پذير با استفاده از فرآيند بخارزني و كنترل زمان انجام اين فرآيند، متفاوت با خواص ميكروحفره‌ها مي‌شود تا ميكرو‌حفره‌ها براي انجام واكنش فعال و مزوحفره‌ها براي تشكيل كك غير فعال شوند. با اصلاحات انجام شده، مقدار متان از 23% به 16% و ميزان كك تشكيل شده از 14% به 7% كاهش و بازده اولفين‌هاي سبك از 44% به 49% افزايش مي‌يابند.

زئوليت‌ها به عنوان كاتاليست در صنايع نفت و پتروشيمي كاربرد فراواني دارند. اما مشكلي كه استفاده از اين كاتاليست دارد وجود مقاوت نفوذ در ميكروحفره‌ها (به دليل اندازه كوچك آنها) است كه با تشكيل مزوحفره‌ها به حداقل مي‌رسد اما با تشكيل اين مسيرهاي بزرگ، ميزان كك تشكيل شده كه موجب مسدود شدن مسيرهاي دسترسي به ميكروحفره‌ها مي‌گردد، افزايش مي‌يابد. بنابراين بايد با روش‌هايي ساختار اين كاتاليست را اصلاح نمود تا سايت‌هاي فعال كه همان ميكروحفره‌ها هستند، هر كدام به عنوان يك نانوراكتور كاتاليستي براي انجام واكنش شكست كاتاليستي، فعال باشند و مزو‌حفره‌ها براي تشكيل كك غير فعال شوند. براي اين منظور يك نانوراكتور زئوليتي متشكل از يك شكل هندسي تركيبي طراحي مي شود¬ بطوري كه مولكول‌هاي واكنشگر و محصولات با كمترين مقاومت در برابر نفوذ براحتي در كانال‌هاي مزو حركت نمايند و همچنين خواص كاتاليستي مزو‌حفره‌ها به صورت گزينش‌پذير متفاوت با خواص ميكروحفره‌ها باشد تا ميكرو‌حفره‌ها براي انجام واكنش فعال و مزوحفره‌ها براي تشكيل كك غير فعال شوند. بدين منظور خواص مزوحفره‌ها با ماده‌اي كه خواص آلومينيو‌م‌زدايي داشته باشد و بزرگتر از ميكرو‌حفره‌ها نيز باشد (بزرگتر از nm 0/56) به صورت گزينش‌پذير با ميكروحفره‌ها متفاوت شود. اين ماده بزرگ با اندازه مولكول A° 8تري‌كلرواستيك اسيد مي باشد. بعد از آلومينيوم زدايي از مزوحفره‌ها، كاتاليست آلومينيوم‌زدا با محلول حاوي سيليسيم استخراج شده از تركيب محلول سود با زئوليتي با نسبت Si/Al زياد، تركيب شده تا سيليسم در فضاي خالي آلومينيوم جايگزين شود و با تشكيل ساختار سيليكات در مزوحفره‌ها، خاصيت كاتاليستي در آن‌ها كاهش يابد و به دنبال آن تشكيل كك به حداقل برسد. كاتاليست‌هاي سنتز شده، به صورت قرص درآمده و راكتور بستر ثابت در واكنش شكست كاتاليستي LPG استفاده شده‌اند.

كوره تناوبي ارتقاي كاتاليزوري يا حرارتي هيدروكربن‌هاي نفتي و ضايعاتي (كوره تناوبي دكتر كريم زاده)، براي ارتقاي انواع تركيبات هيدروكربن‌هاي سنگين و ضايعاتي نظير گازوييل سنگين برج خلاء، باقيمانده برج خلاء، مازوت، نفت كوره پيروليز، روغن ضايعاتي وسايل موتوري و قير طبيعي به كار مي‌رود كه در آن از دو راكتور موازي براي فرايندهاي كاتاليزوري و حرارتي استفاده مي‌شود. براي اين منظور به‌جاي استفاده از يك مسير جريان در كوره براي تبديل هيدروكربن در كنار بخارآب، از دو مسير جريان به طور موازي در كوره استفاده شده است كه در يكي تبديل هيدروكربن در كنار بخارآب صورت مي‌پذيرد و در ديگري عمليات كك‌زدايي يا احياي كاتاليست توسط بخارآب به همراه ديگر اكسيدكننده‌ها انجام مي‌شود. پس از پايان كك‌زدايي وظايف دو راكتور از طريق شيرهاي مرتبط جابه‌جا مي‌شود، بدين ترتيب كه لوله‌اي كه در آن عمليات كك‌زدايي انجام مي‌گرفت جاي خود را به لوله راكتوري مي‌دهد و لوله راكتوري جاي خود را به لوله كك‌زدايي خواهد داد. از سوي ديگر بخش تابش كوره توسط ديواره هايي به مناطق متعدد حرارتي تقسيم بندي شده است كه در نتيجه امكان آسانتر كنترل درجه حرارت در هر منطقه فراهم مي‌شود.

در اين اختراع، كاتاليست HZSM-5 به روش تركيبي هيدروترمال-ماوراء صوت به كمك سبوس برنج به عنوان منبع سيليكا و نيز بدون بهره گيري از قالب¬هاي آلي در سه دماي توان 100، 200 و W300 با موفقيت توليد شد. در ادامه، با استفاده از آناليزهاي XRD، FE-SEM و NH3-TPD و BET مشخصات كاتاليست¬هاي سنتزي مورد بررسي قرار گرفت و كارايي آنها در فرآيند شكست كاتاليستي نفتا به منظور توليد اولفين¬هاي سبك ارزيابي شد. نتايج حاكي از تشكيل ساختار HZSM-5 در تمامي شرايط مورد آزمايش و عدم وجود ساير فازهاي نامطلوب زئوليتي مي‌باشد. بررسي مورفولوژي اين نمونه نيز حاكي از توليد زئوليت‌هايي با ذرات شش وجهي مي¬باشد. با اعمال امواج ماوراء صوت، مورفولوژي نمونه¬¬ها تغيير نموده به صورت ذرات كروي شكل ظاهر مي¬شوند. با افزايش ميزان توان امواج تابشي، از اندازه ذرات زئوليت كاسته مي¬شود. نتايج بررسي قدرت اسيدي كاتاليست¬هاي توليد شده حاكي از رابطه عكس ميان توان امواج تابشي و نيز قدرت سايت¬هاي اسيدي است. با افزايش توان امواج ماوراء صوت، از تعداد و نيز ميزان قدرت اسيدي سايت¬هاي اسيدي قوي، كاسته مي¬شود. اين امر موجب كاهش سرعت روند غير فعال شدن كاتاليست در اثر نشست كك مي¬شود. نتايج بررسي خواص سطحي كاتاليست¬ها نيز حاكي از توليد زئوليت ZSM-5 با مساحت سطح بالا مي¬باشد. با افزايش ميزان توان امواج تابشي تا 200 وات، ميزان تخلخل در ابعاد مزو افزايش يافت. لكن در توان 300 وات نوع تخلخل زئوليت از مزو حفره به ميكرو حفره تغيير يافته است. نمونه توليد شده در توان 200 وات داراي ببيشترين فعاليت از حيث توليد اولفين¬هاي سبك و نيز ميزان پايداري كاتاليست مي¬باشد. اين امر را مي¬توان به كاهش ميزان اندازه ذرات زئوليت و نيز ميزان قدرت اسيدي زئوايت توليد شده نسبت داد. با كاهش ميزان اندازه ذرات زئوليت، زمان اقامت خوراك و نيز محصولات توليد شده در حفرات زئوليت كاهش يافته و در نتيجه از پيشرفت واكنش¬هاي زنجيري توليد كك جلوگيري مي‌شود. توزيع محصولات جانبي فرايند شكست كاتاليستي نفتا نشان مي¬دهد كه بيشترين ميزان متان در كاتاليست توليد شده به روش متداول هيدروترمال قابل استحصال مي¬باشد. با اعمال امواج مواراء صوت و نيز افزايش توان اين امواج، از ميزان توليد متان كاسته مي¬شود. اين امر را مي¬توان به كاهش ميزان قدرت اسيدي كاتاليست¬هاي توليد شده به كمك امواج ماوراءصوت نسبت داد.

كربن فعال به عنوان يك جاذب شناخته شده در بسياري از فرايندها مورد استفاده قرار مي گيرد. اين ماده در صنايع مختلف از جمله صنعت پتروشيمي كاربردهاي بسياري دارد. خواص كربن فعال توليدي به ميزان زيادي به نوع ماده اوليه بستگي دارد. به طور كلي ماده اوليه بايستي داراي ميزان كربن زياد، ميزان مواد معدني كم و در دسترس و ارزان قيمت باشد. هسته خرما داراي محتواي كربن زياد، در دسترس و ارزان قيمت است، بخصوص در كشور ايران به دليل بالا بودن ميزان توليد خرما، هسته آن يك ماده ارزان و در دسترس براي توليد كربن فعال مزو حفره است. از طرف ديگر اندازه حفرات مزو به گونه اي است كه مي تواند موادي با اندازه هاي مختلف را جذب كند. به علاوه از آنجا كه حجم حفرات در اين نمونه ها نسبتا زياد است، مدت زمان رسيدن به تعادل در جذب سطحي برروي اين نمونه ها كوتاه تر است. بنابراين اندازه جاذب كوچكتر شده و از نظر اقتصادي به صرفه است. علاوه بر اينها، مواد چسبيده به حفرات مزو نسبت به كربن فعالهاي متداول آسانتر جدا مي شوند و امكان احيا و استفاده مجدد از نمونه كربن فعال مزو حفره بيشتر است. بنابراين مدت زمان ماند و صرفه اقتصادي بالا مي رود.