بخشی از مقاله
مدیریت کاتالیست های مستعمل واحدRFCCپالایشگاه نفت امام خمینی شازنداراک واستفاده مجدداز آنهادرصنعت سیمان
چکیده
کاهش منابع طبیعی،فشارزیست محیطی،جهانی شدن اقتصادومواردی ازاین دست مستلزم این است که سازمانها تضمینی حاصل کنندکه تولیدات آنهاپایداراست . در این میان بازنگری درمفاهیم صنعتی شدن وروبروشدن با معضلات زیست محیطی حاصل ازآن منجربه ایجادمفاهیم جدیدی شدکه درقالب این مفاهیم می توان ازروند تخریب زیست محیطی کاسته شودونگاه به طبیعیت به عنوان یک عنصرمصرفی تغییر نماید، وطراحی به معنای توسعه پایداروگنجاندن المانهای اقتصاد، محیط زیست واجتماع به عنوان سه رکن اساسی پایداری درمراحل طراحی پروژهای صنعتی می تواندشکل تازه ای به روندهای طراحی ارایه نمایدومهندسی شیمی به عنوان سردمدارطراحی فرآیندهای صنعتی بالعخص فرآیندهای شیمیایی نقش تعیین کننده ای دراین مهم ایفامی نمایددراین میان صنایع به طورمستمربه دنبال روشهای سیستماتیک وابزارهایی هستندکه به آنهادر شناسایی مناسبترین تکنولوژی برای رسیدن به هدف پایداری باکمترین هزینه کمک کند. واحد 1RFCC به دلیل فراوری باقیمانده برج تقطیر و مسموم شدن کاتالیست آن با فلزات سنگین به تزریق 35 تن کاتالیست جبرانی تازه نیاز دارد.35 تن کاتالیست مستعمل درحدود34 تن آن ازبرج احیاء گرتخلیه واین مقداربه کارخانه سیمان انتقال داده می شود.[1] مطالعات مختلفی درباره استفاده مجدد از کاتالیست های مستعمل انجام شد تا این مشکل را حل کرده و منابع انرژی و طبیعی را حفظ کنند. استفاده از کاتالیست های مستعمل فرایندشکست به عنوان سیمان یا جایگزینی نسبی با شن، پتانسیل های جالبی را در حفظ منابع طبیعی و کاهش هزینه تولید سیمان نشان داده است.[2-6]
کلمات کلیدی:منابع طبیعی, محیط زیست, پایداری, اقتصاد, تکنولوژی
.1 مقدمه
نخستین واحدصنعتی شکست کاتالیستی بسترسیال درسال 1945ساخته شد,ازآن زمان تاکنون پیشرفت فراوانی دراین زمینه صورت گرفته ونتایج بسیاری به دست آمده است. فرایند شکست کاتالیستی که خوراک آن باقیمانده سنگین نفتی است RFCC نامیده می شود.این فرآیندرایب تبدیل هیدروکربن های نفتی نسبتاً سنگین به محصولات سبکتر ازقبیل بنزین وپروپیلن می باشد.این عمل بوسیله برخوردهیدروکربن های نفتی سنگین با کاتالیست داغی که به شکل پودرمی باشد در شرایط خاصی از دما و فشارو در زمان معینی انجام می گیرد. استفاده مداوم ازکاتالیست باعث می شود واکنش های شکست مولکولی درفشارپایین انجام پذیرد ومحصولاتی باکیفیت بالاتربدست آید. کاتالیست مورد استفاده پودردانه دانه ونسبتاًریزی ازسیلیکا، آلومیناکه یک ترکیب صنعتی است می باشد.[1]
-2 متن اصلی مقاله
پس از بررسی انجام شده برروی کاتالیست های مستعمل واحدRFCC مشخص شدکه 90% ترکیب وزنی کاتالیست مستعمل راAL2O3 وSiO2 تشکیل می دهند. خواص فیزیکی وشیمیایی کاتالیست مستعمل RFCC درجدول زیرارائه شده است.
جدول -1 خواص کاتالیست مستعمل واحدRFCC
مطالعات مختلفی درباره استفاده مجدد از کاتالیست های ضعیف انجام شد تا این مشکل را حل کرده و منابع انرژی و طبیعی را حفظ کنند. استفاده از کاتالیست های ضعیف واحدشکست کاتالیستی درصنعت سیمان یا جایگزینی نسبی با شن، پتانسیل های جالبی را در حفظ منابع طبیعی و کاهش هزینه تولید سیمان نشان داده اند. بسیاری از کارهای تحقیقاتی قبلی، اثر جایگزینی سیمان و شن را با کاتالیست های ضعیف روی قدرت تراکم شفته بررسی کرده اند. نتایج آن ها وابسته به منبع کاتالیست مستعمل، درصد جایگزینی، نسبت آب به ترکیب و توزیع اندازه ذرات مختلف بودند. کاتالیست مستعمل تولیدشده، را می توان برای جایگزینی 15 تا 20 درصد محتوای سیمان یا 10 درصد محتوای ماسه بدون آثار مضر استفاده کرد. نتایج این مطالعات نشان دادند که کاهش اولیه ای در قدرت فشاری در سال های اولیه 2) سال) قابل مشاهده است. سپس توان فشاری بیشتر از حداکثر ترکیب شاهد پس از روزهای 7 و 28 جایگزینی، افزایش یافت. اشاره شده که خرد کردن مواد به ذرات کوچک تر باعث افزایش واکنش با کلسیم هیدروکسید و شرکت در ژل های سیلیسی کلسیمی هیدراته شده و به علاوه بهبود توان فشاری می شود .همچنین ویژگی های سیمانی و در نتیجه توان فشاری سیمان افزایش یافتند، زیرا پودر تجزیه کننده به صورت یک ماده سیمانی طبیعی و پر کننده سوراخ ها عمل می کند .مطالعات نشتی فلزات سنگین از کاتالیست های مستعمل در غلظت های پایین انجام شدند. این امر نشان می دهد که این ماده را می توان به عنوان یک ماده بی خطر در نظر گرفت. همچنین اطمینان بیشتری از استفاده بالقوه آن به عنوان مصالح ساختمانی به دست می دهد. هدف اصلی در این قسمت،بررسی تاثیر استفاده از کاتالیست های مستعمل تولید شده درپالایشگاه به عنوان جایگزین نسبی سیمان و ماسه روی قدرت شفته می باشد.[7]
-1-2 استفاده از کاتالیست مستعمل به عنوان جایگزین سیمان
نتایج نشان دادند که توان فشاری شفته ها با افزایش نسبت آب به ترکیب، کاهش می یابند، که به علت افزایش محتوای آب آزاد در ترکیب است. متوسط نیروی فشاری ترکیبات شاهد در روز 28، بدون جایگزینی هیچ تجزیه کننده ضعیفی، به ترتیب برابر 36.6، 34.3 و 29.9Mpa برای نسبت های آب به ترکیب 0.5، 0.55 و 0.6 بود. نتایج همچنین نشان می دهند که توان فشاری شفته ها، با افزایش زمان، زیاد می شود. در نسبت های آب به ترکیب 0.55 و 0.6، قدرت فشاری ترکیبات سیمانی، تا 8 درصد بیشتر از ترکیبات شاهد بود. در نتیجه نتایج نشان می دهند که اگرچه افزایش نسبت آب به ترکیب باعث کاهش قدرت در ترکیبات شاهد می شود، می تواند محتوای ترکیبات سیمانی را در ترکیب بدون آثار مضر روی توان فشاری، افزایش دهد. این یافته ها پیشنهاد می کنند که محتوای مناسب کاتالیست ضعیف که بتوان از آن در شفته های سیمانی استفاده کرد، در کاتالیست های مستعمل ، به ترتیب در نسبت های آب به ترکیب 0.5، 0.55 و 0.6، برابر 2، 8 و 6 درصد می باشند.[7]
جدول-2 نیروی فشاری جایگزینی سیمان [7](MPa)
نمودار-1 اثر استفاده ازکاتالیست ضعیف به عنوان جایگزین سیمان در روز [7]28
-2-2 استفاده از کاتالیست مستعمل به عنوان جایگزین ماسه
جدول زیر اثر استفاده از کاتالیست مستعمل به عنوان جایگزین ماسه را روی نتایج توان فشاری نشان می دهد. در نسبت های آب به ترکیب 0.5، استفاده از ترکیب 5 درصد ، باعث 2.46 درصد افزایش قدرت شد. جایگزینی تا 15 درصد ماسه با کاتالیست مستعمل در نسبت آب به ترکیب 0.55، باعث شد تا نیرو به میزان زیادی در مقایسه ترکیب شاهد افزایش یابد. در نتیجه، جایگزینی ماسه تا 20 درصد با کاتالیست مستعمل ، در نسبت آب به ترکیب 0.60 نیرو را کاهش نداد. با مقایسه نیروی فشاری جایگزینی ماسه به میزان 15 درصد در نسبت های آب به ترکیب مختلف، نسبت آب به ترکیب 0.6 باعث نیروی مشابه نسبت آب به ترکیب 0.55 و نیروهای بیشتر در نسبت 0.5 با 28 درصد جایگزینی می شود. از تصویر زیر آشکار
