کاتالیزگری زمینه مهم علمی و فنی برای توسعه فرایندهای شیمیایی دوستدار محیط زیست است و در بهینه سازی فرایند، کاهش ضایعات و جلوگیری از آلودگی نقش اساسی دارد. شرکت ملی صنایع پتروشیمی ایران بعنوان عمده‌ترین تولید کننده مواد شیمیایی و پتروشیمیایی، یکی از مصرف‌کنندگان عمده کاتالیست درکشور می‌باشد. بنابراین، کاتالیزگری تاثیری قوی بر عملکرد این بخش از صنعت نفت کشور دارد.

فرایندهای جدید کمتر آلاینده، به همراه بهینه سازی فرایندهای موجود وابستگی زیادی به بهبود کاتالیست در خط تولید دارند. که این خود تاثیر مستقیم بر کمیت محصولات جانبی یا ضایعات تولید شده نیز دارد.

 

تاریخچه:

گروه پژوهش‌های کاتالیستی به منظور پژوهش در زمینة کاتالیست‌های مورد نیاز صنعت پتروشیمی و همکاری در جهت تولید آنها در کشور، در نیمه دوم سال 1378 بعنوان گروه تحقیقات کاتالیستی در امور تحقیق و توسعه شرکت ملی صنایع پتروشیمی تشکیل گردید. از سال 1381 و با تشکیل شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی این گروه فعالیت‌ خود را تحت عنوان گروه پژوهش‌های کاتالیستی درمراکز تهران، اراک و منطقه‌ ویژه ادامه داد. سپس در اردیبهشت سال 1386 به منظور استفاده بهینه از کلیه امکانات دستگاهی و نیروی انسانی موجود شرکت، مقرر گردید کلیه فعالیت‌های پژوهشی مرتبط با کاتالیست در مرکز تهران استقرار و ادامه یابد.

گروه پژوهش‌های کاتالیستی متولی تحقیقات مربوط به کاتالیست در کل صنعت پتروشیمی است. این گروه با پژوهش مستمر در جهت بهبود بهره واکنش‌های کاتالیستی از طریق شناسائی کاتالیست‌های تجاری برتر، دستیابی به دانش فنی تولید کاتالیست‌های برتر و خدمات فنی برای مجتمع‌ها فعالیت می‌کند. در این زمینه ملاک‌های ارزیابی، شامل افزایش بازده محصول، کاهش محصولات جانبی و مصرف انرژی و دیگر ملاحظات زیست محیطی است.

 

مأموریت:

اهم مأموریت‌های گروه پژوهشهای کاتالیستی به شرح زیر است:

         پایه‌گذاری سیستم مدیریت پیشرفته در زمینة پژوهش و توسعه کاتالیست‌ها

         تقبل مسئولیت فراهم نمودن حمایت‌های علمی/ فنی برای تولید کاتالیست

         آموزش نیروی انسانی برای دستیابی به دانش لازم در زمینه‌های مورد نیاز

         توسعه فناوری و کاتالیست‌های اختصاصی پتروشیمی

تلاش در جهت استفاده مؤثرتر از گاز طبیعی بعنوان خوراک صنایع پتروشیمیایی از برنامه‌های راهبردی این گروه تلقی می‌شود. بنابراین پژوهش در زمینه تبدیلات گازی از جمله گاز سنتز، متانول به پروپیلن، سنتز متانول، تبدیل گاز به مایع (GTL)، سنتز دی‌متیل‌اتر و جفت شدن اکسایشی متان (OCM)، بخش مهمی از فعالیت‌های این گروه را تشکیل می‌دهد.

 

هدف نهایی از پژوهش در زمینه کاتالیست بهبود گزینش‌پذیری، فعالیت، بازده انرژی، سازگاری با محیط زیست و کاهش مراحل واکنش است.

سامان‌دهی و مدیریت پژوهش‌های مرتبط با کاتالیست و فرآیندهای کاتالیستی مندرج در برنامه راهبردی شرکت ملی صنایع پتروشیمی از طریق مطالعه جامع طرح‌های فرآیندی تا کسب دانش لازم در جهت تولید تجاری کاتالیست‌های پرمصرف صنعت پتروشیمی به منظور ارزش افزوده و سودآوری بیشتر شرکت، از اهم اهداف این گروه است.

اهداف دیگر این گروه عبارتند از:

         استخدام، ارتقاء و روز آمدسازی دانش پژوهنده‌ها

         پژوهش و توسعه کاتالیست‌های موجود

         بهبود کاتالیست‌های خط تولید مجتمع‌ها

         رفع نواقص و ارائه خدمات فنی در زمینة کاتالیست‌های مصرفی در مجتمع‌ها

         افزیش مقیاس ساخت و آزمون کاتالیست از ( آزمایشگاهی تا تجاری)

         استفاده بیشتر از گاز طبیعی بعنوان خوراک صنایع پتروشیمی

         ثبت اختراع و دستیابی به دانش فنی در زمینه ساخت کاتالیست‌ها

با توجه به برنامه راهبردی شرکت ملی صنایع پتروشیمی، زمینه‌های اصلی و اولویت‌دار گروه پژوهش‌های کاتالیستی به شرح ذیل می‌باشد:

         جفت شدن اکسایشی متان (OCM)

         سنتز متانول

         تبدیل متانول به پروپیلن (MTP)

         سنتز دی‌متیل‌اتر

         دهیدروژناسیون پارافین‌ها بویژه پروپان و ایزوبوتان

         سنتز آمونیاک

         تولید گاز سنتز

         اکسیداسیون جزئی اتیلن

گروه پژوهش‌های کاتالیستی با تجهیز آزمایشگاه کاتالیست به تجهیزات و دستگاه‌های ساخت، شناسائی خصوصیات فیزیکی-شیمیائی و ارزیابی راکتوری کاتالیست‌های ناهمگن یکی از مراکز تحقیقاتی مجهز در زمینة کاتالیست می‌باشد. یکی از ویژگی‌های بارز و مهم این گروه در اختیار داشتن دستگاه‌های آزمون راکتوری (کاتاتست) برای بررسی عملکرد راکتوری کاتالیست‌های فرآیندهای مختلف پتروشیمیائی می‌باشد؛ که این دستگاه‌ها مجهز به راکتورهای بستر ثابت و راکتورهای دوغابی، دستگاه گاز کروماتوگرافی پیشرفته (GC) برای شناسائی کیفی و کمی خوراک و محصولات هستند و قابلیت تزریق خوراک گاز مایع را دارا می‌باشند.

همچنین این گروه مجهز به دستگاه‌های شناسائی خصوصیات فیزیکی-شیمیائی کاتالیست‌ها می‌باشد که مشخصات کلی آن‌ها به شرح ذیل می‌باشد؛

-    Pulsechemisorb 2705 (TPR, TPD, TPO, Chemisorption)

-    NOVA, Series 2000 (BET Surface Area)

-    Mercury Porosimetry (Porosity, Pore Size Distribution, …)

-    FT-IR Spectrofotometer

-    Bulk & Density

-    Zeta Pontential Analyzer (XPC or IEP Measuremetns)

-    GC-Mass

نیروی انسانی شاغل در گروه پژوهش‌های کاتالیستی را کارشناسان صنعتی علاقمند به پژوهش و دانش آموختگان مقاطع ممتاز کارشناسی ارشد و دکتری تشکیل می‌دهند. این بخش از نیروی انسانی با همکاری تکنسین‌ها و کارشناسان واحد آزمایشگاه، برنامه‌ریزی و اجرای پروژه‌های پژوهشی مرتبط با برنامه راهبردی این گروه را بر عهده دارند. ضمناً تعداد نیروی انسانی شاغل در این بخش بالغ بر 30 نفر می‌باشد. همچنین این گروه از توانائی و تجربه اساتید محترم دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی بصورت مشاور در اجرای پروژه‌های پژوهشی بهره‌مند می‌باشد.

 

توسعه یک کاتالیست مستلزم تلفیق تئوری و آزمایش، علوم پایه و کاربردی در مطالعه مسائل مهم صنعتی مربوط به کاتالیست است. در این زمینه باید از کلیه امکانات موجود دانشگاهی، پژوهشگاهی و صنعتی استفاده نمود سایر امکانات مورد نیاز را نیز فراهم کرد.

به منظور بهره‌مندی و استفاده از تجربیات و دانش کلیه متخصصین فرآیندهای مختلف پتروشیمیائی این گروه اقدام به تشکیل چندین تیم پژوهشی نموده است. این تیم‌ها متشکل از کارشناسان و مهندسان خبره صنایع پتروشیمی، اساتید دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی و پژوهندگان ارشد مراکز تحقیقاتی هستند که ضمن تعریف پروژه‌های پژوهشی هدفمند، نظارت دقیق و مستمری بر پروژه‌های تحقیقاتی تعریف شده دارند.

تیم‌‌های پژوهشی این گروه عبارتند از:

         دهیدروژناسیون پروپان (PDH)

         جفت شدن اکسایشی متان (OCM)

         گاز سنتز

         سنتز آمونیاک

         استایرن

 

با توجه به رئوس برنامه‌ راهبردی گروه پژوهش‌های کاتالیستی که از سوی مدیریت عالی شرکت ملی صنایع پتروشیمی تنظیم شده است؛ اولویت اصلی این گروه دستیابی به فرمولاسیون کاتالیست بهینه و دانش فنی Scale-up کاتالیست فرآیندهای سنتز متانول، دی‌متیل‌اتر (DME)، جفت شدن اکسایشی متان (OCM)، دهیدروژناسیون پروپان (PDH) و تبدیل متانول به پروپیلن (MTP) می‌باشد.

به منظور دستیابی به اهداف مورد نظر، این گروه اقدام به تعریف طرح‌های پژوهشی سه تا پنج ساله نموده است که مقرر است با تعریف، تصویب و اجرای پروژه‌های پژوهشی مرتبط به هر طرح در نهایت تولید کاتالیست‌های مصرفی این فرآیند در مقیاس‌های پیش‌بینی شده (پایلوت/بنچ) صورت پذیرد.

زمینه‌های پژوهشی مربوط به هر یک از طرحها به شرح زیر است:

         دستیابی به فرمولاسیون مناسب برای کاتالیست

         سینتیک واکنش

         پدیده‌های انتقال

         غیرفعال شدن و احیای کاتالیست

         افزایش مقیاس (ساخت و عملکرد کاتالیست)

یکی از فعالیت‌های پژوهشی گروه پژوهشهای کاتالیستی، ثبت و یا انتشار نتایج و دستاوردهای پروژه‌های پژوهشی خاتمه یافته می‌باشد. پژوهندگان این گروه با ثبت پتنت‌های خارجی (3)، پتنت‌های داخلی (5)، انتشار مقاله در مجلات علمی معتبر ISI و ارائه نتایج فعالیت‌های پژوهشی در سمینار و کنگره‌های داخلی و بین‌المللی نتایج پژوهشی خود را به دنیای علم عرضه می‌کنند. تا کنون دو جلد کتاب با عنوانهای زیر نیز منتشر شده است:

بیتا مهروی- فرایند تبدیل گاز به مایع و سنتز فیشر-تروپش، شرکت ملی صنایع پتروشیمی، آبان 1383

M. Picciotti, ed. Petrochemical Catalysts. Catalysts, Applications, and Bench-Scale Reactors: NPC Publications, Tehran –Iran, July 2005

 

پروژه‌های مختلفی در زمینه برنامة راهبردی این گروه تعریف و خاتمه یافته است؛ که منجر به دستاوردهای ارزشمند ذیل شده است:

         ساخت و ارزیابی کاتالیست سنتز متانول

         ساخت و ارزیابی کاتالیست جفت شدن اکسایشی متان

         ساخت و ارزیابی کاتالیست دهیدروژناسیون ایزوبوتان

ضمناً پروژه‌های جاری این گروه که درحال پیگیری و اجراء می‌باشد، به شرح زیر است:

         نصب و راه‌اندازی دستگاه‌های ارزیابی راکتوری (کاتاتست) و کالیبراسیون