بشر از دیرباز برای تأمین انرژی موردنیاز خود از سوخت‌های فسیلی استفاده می‌کرده است. کاهش در دسترس بودن این منابع انرژی تجدیدناپذیر به دلیل افزایش مصرف و اثرات نامطلوب ناشی از آن بر محیط‌زیست، محققان را بر آن داشته است تا بر روی جایگزین‌هایی برای آن‌ها از میان انواع منابع انرژی تجدیدپذیر و پاک تمرکز کنند. هیدروژن یکی از گزینه‌های امیدوارکننده است که می‌تواند جایگزینی تجدیدپذیر و پاک‌تر برای سوخت‌های فسیلی مرسوم باشد [1].

یکی دیگر از مواردی که تولید هیدروژن با خلوص بالا را بسیار پر اهمیت می‌کند، نیاز به هیدروژن با خلوص بالا برای مصرف در فرایندهای مختلف صنعتی است. هیدروژن در چندین حوزه صنعتی به مقدار زیاد مورداستفاده قرار می‌گیرد. هیدروژن در پالایش نفت، سنتز آمونیاک از طریق فرآیند Haber-Bosch و فرآوری فلزاتی مانند نیکل (Ni)، تنگستن (W)، مولیبدن (Mo)، مس (Cu)، روی (Zn)، سرب (Pb) و اورانیوم (U) استفاده می‌شود. هیدروژن همچنین در ساخت کودهای نیتروژن‌دار، هیدرودی­سولفوریزاسیون و تصفیه هیدورژنی فرآورده­های نفتی، هیدروژنه کردن پسماندهای خطرناک (PCBها، دیوکسین­ها و…)، سنتز اتانول، متانول و دی متیل اتر، تهیه سوخت‌های مایع مصنوعی به روش Fischer-Tropsch و به‌عنوان سوخت کوره‌های صنعتی با دمای بالا و موشک‌های فضایی استفاده می‌شود [1].

فرآیند انتقال آب-گاز[1] (WGS) یکی از قدیمی‎ترین واکنش‎های کاتالیستی ناهمگن است که در صنعت برای تولید هیدروژن با خلوص بالا و کاهش کربن مونوکسید از گاز سنتز[2] به ‌کار می‌‎رود. واکنش WGS شامل واکنش بین CO و آب روی یک کاتالیست مناسب برای غنی‌سازی مخلوط گازی با H₂ است. واکنش انتقال آب-گاز در حال حاضر به‌طور گسترده برای تولید هیدروژن از کربن فسیلی و همچنین از ذخایر زیست‌توده تجدیدپذیر استفاده می‌شود. به‌طور سنتی، کاتالیست­های آهن-کروم (Fe-Cr) و مس-روی (Cu-Zn) به ترتیب برای تسهیل واکنش WGS در دماهای بالا و پایین استفاده می‌شدند. اما در طول سال‌ها، فناوری کاتالیست واکنش WGS به‌طور چشم­گیری پیشرفت کرده است و برای کمک به واکنش حتی در محدوده دمای متوسط و دستیابی به تبدیل CO بالاتر، به‌طور مناسبی اصلاح شده است [1, 2].

در این گزارش ابتدا نقش کاتالیست­ها در واکنش WGS بررسی می­شود و در ادامه به نقش فناوری نانو در بهبود کارایی این کاتالیست­ها پرداخته می­شود. در پایان نیز بازار این دسته از کاتالیست‌ها و محصولات نانوی ایرانی در این حوزه معرفی خواهند شد.

1 نقش کاتالیست­ها در واکنش انتقال آب-گاز

همان­طور که گفته شد، افزایش کاربردهای هیدروژن در حوزه­های مختلف، منجر به توسعه مستمر آن از اواسط قرن هجدهم شده است. حدود 95 درصد از نیاز جهانی هیدروژن فعلی از طریق فرایند ریفرمینگ اولیه با بخار آب[3] تولید می‌شود. در این فرایند مواد کربنی طبیعی با منشأ زغال‌سنگ و نفت خام به‌عنوان مواد اولیه به کار می­روند که از جمله آن‌ها می‌توان به گاز طبیعی و برش­های سبک نفت مانند نفتا، اشاره کرد [1].

رفرمینگ متان با بخار آب در حال حاضر پرکاربردترین روش برای تولید هیدروژن است. در این فرآیند، متان و بخار آب واکنش می‌دهند و منجر به تولید H₂ و CO می‌شوند. استفاده از مخلوط گازی CO و H₂ در بسیاری از کاربردها امکان‌پذیر نیست چرا که CO منجر به مسموم شدن کاتالیست در فرایندهای پتروشیمی و الکترودهای پلاتین در پیل­های سوختی و متعاقباً منجر به غیرفعال شدن آن‌ها می‌شود. واکنش انتقال آب-گاز یکی از روش­های مرسوم برای حذف CO نامطلوب در صنعت است که به کمک آن می‌توان غلظت CO را در مخلوط گازی به محدوده استاندارد رساند [1, 3, 4].

گاز حاصل از ریفرمینگ که به آن گاز سنتز نیز گفته می­شود، حاوی کربن مونواکسید (CO) و هیدروژن (H₂) است. واکنش انتقال آب-گاز مرحله میانی است که برای کاهش درصد CO و غنی‌سازی هیدروژن در گاز سنتز استفاده می‌شود.

فرایند ریفرمینگ اولیه با بخار آب، یک مخلوط گازی تولید می‌کند که حاوی هیدروژن به همراه مقادیر قابل‌توجهی CO است. این CO از طریق واکنش WGS مصرف می‌شود و ­در واکنش با آب به تولید CO₂ و هیدروژن اضافی منجر می­شود. اساساً مخلوطی از CO و بخار آب از طریق واکنش WGS به CO₂ و H₂ تبدیل می‌شود:

CO + H2O ↔ CO2 + H2 ΔH_298°C = – 41.09 kJ.mol^-1

این واکنش نسبتاً گرماده است به همین دلیل وقوع آن به لحاظ ترمودینامیکی در دمای پایین و به لحاظ سینتیکی در دمای بالا محتمل­تر است اما تغییر فشار، تأثیری بر آن ندارد. فرایند WGS فرایندی مهم برای تولید هیدروژن عاری از CO و یا تنظیم نسبت H₂/CO است [1].

برای دستیابی به هیدروژن با خلوص بالا و در مقیاس­های صنعتی از گاز سنتز، نیاز به انتخاب کاتالیست مناسب برای تسهیل در انجام واکنش است. کاتالیست­های WGS در دو دسته کلی قرار می‌گیرند: کاتالیست‌های انتقال دما بالا (HTS[4]) و کاتالیست‌های انتقال دما پایین ([5]LTS). در ابتدا کاتالیست­های آهن اکسید-کروم اکسید برای واکنش­های WGS معرفی شدند که در خط تولید آمونیاک مورداستفاده قرار می‌گرفتند. این کاتالیست‌ها این توانایی را داشتند تا بتوانند غلظت CO را به 2 تا 4% مولی در گاز خروجی برسانند. این کاتالیست­ها تنها در دمایی بین 310 تا 450 درجه سانتی‌گراد فعال بودند و به همین دلیل به کاتالیست­های انتقال دما بالا معروف شدند. فعالیت کاتالیستی این دسته از کاتالیست­ها با کاهش دما به شدت کاهش می‌یابد. هم­چنین به دلیل درصد به نسبت بالای CO در گاز خروجی برای رسیدن به غلظت 1% مولی برای CO در هیدروژن خروجی، نیاز است تا فرایند با استفاده از چندین راکتور و بستر کاتالیستی به وقوع بپیوندد و میان هر راکتور نیز سامانه خنک‌سازی وجود داشته باشد [1, 3].

بعد از این دسته از کاتالیست­ها، نوع جدیدی از کاتالیست‌ها معرفی شدند که بر پایه مس بودند و در دمای پایین­تری در حدود 200 درجه سانتی‌گراد عمل می­کردند. غلظت CO در گاز خروجی در حضور این کاتالیست­ها بین 0.1 تا 0.3% مولی بود و به کاتالیست­های انتقال دما پایین شناخته شدند. کاتالیست­ها پایه مس نسبت به ترکیبات گوگردی موجود در هیدروکربن­ها حساس هستند و غیرفعال می‌شوند در حالی که کاتالیست‌های بر پایه آهن چندان به گوگرد حساس نیستند [1].

واکنش WGS به‌صورت تجاری و در صنعت با استفاده از دو راکتور آدیاباتیک انجام می‌شود که در بخش اول انتقال دما بالا به وقوع می‌پیوندد (راکتور HTS) و در ادامه در بخش دوم، انتقال دما پایین رخ می‌دهد (راکتور LTS) و میان این دو بخش، سامانه سرمایش برای کاهش دما تعبیه می‌شود تا دمای ورودی مرحله دوم برای انتقال دما پایین مناسب باشد (شکل 1). دمای بالا در راکتور اول موجب می‌شود به لحاظ سینتیکی بهینه‌تر باشد و سرعت بالای مصرف شدن CO را در پی دارد و موجب می‌شود که درصد بالای CO با سرعت بالایی کاهش یابد. در راکتور دوم بهینه‌سازی ترمودینامیکی مدنظر است و از این رو دما پایین­تر است و انتخاب­پذیری بالاتری برای مصرف CO که طی مرحله قبل، غلظت آن به شدت کاهش یافته است، دارد. به همین دلیل می‌تواند غلظت آن را به 0.1 تا 0.3 درصد برساند. همچنین برای محافظت از کاتالیست مس در برابر گوگرد یک بستر محافظ پیش از راکتور LTS قرار داده می‌شود تا ترکیبات حاوی گوگرد را به حداقل برساند [1, 3].

شکل 1- طرح کلی فرایند تولید و CO زدایی از H₂ برای تولید آمونیاک. گام اول در فرآیند تولید آمونیاک، تولید هیدروژن از گاز طبیعی است که شامل چندین فرآیند متمایز است. در ابتدا، گاز سنتز از گاز طبیعی با استفاده از فرآیند ریفرمینگ تولید می‌شود. سپس، مونوکسیدکربن با استفاده از راکتورهای شیفت در واکنش با بخار آب به هیدروژن و کربن دی اکسید تبدیل می‌شود. انتقال آب گاز در دو راکتور سری که اولی دما بالا و دومی دما پایین است، انجام می­شود. قبل از تولید گاز سنتز، گاز طبیعی باید عاری از آلودگی‌هایی باشد که اثرات نامطلوبی بر کاتالیزورهای پایین دست دارد و بایستی حذف شود. گاز طبیعی معمولاً حاوی غلظت‌های مختلفی از ترکیبات گوگردی به شکل سولفید هیدروژن و یا اجزای حاوی گوگرد آلی است [5].

———————————————————

[1] Water-Gas Shift (WGS)

[2] Syn-Gas

[3] Steam Reforming

[4] High Temperature Shift Catalysts

[5] Low Temperature Shift Catalysts

ترکیب کاتالیست HTS به‌طور مرسوم، 74.2٪ Fe₂O₃، 10.0٪ Cr2O₃، 0.2٪ MgO و باقیمانده آن، ترکیبات فرار هستند. ترکیب شیمیایی کاتالیست LTS نیز مخلوطی از CuO، ZnO و Al₂O₃/Cr₂O₃ است که دو مثال از ترکیبات مرسوم کاتالیست­های LTS به شرح زیر است [4]:

• 68-73٪ ZnO، 15-20٪ CuO، 9-14٪ Cr₂O₃، 2-5٪ Mn و مابقی اکسیدهای Al و Mg
• 32-33٪ CuO، 34-53٪ ZnO و 15-33% Al₂O₃

کاتالیست­های LTS از طریق تزریق هم‌زمان محلول اسیدی (خوراک) حاوی یون‌های فلزی مس، روی و آلومینیوم از یک‌سو و محلول قلیایی تنظیم‌کننده pH (به‌عنوان مثال کربنات سدیم) از سوی دیگر حاصل می­شود. مقدار pH باید در تمام طول تزریق (ترسیب) در محدوده مطلوب، ثابت بماند [6].

1 کاتالیست‌های WGS دما پایین بر پایه مس

اولین کاتالیست WGS دما پایین بر پایه مس در سال 1963 معرفی شد که از CuO و ZnO با نسبت 1 به 2، تشکیل شده بود. کمی بعد مشخص شد که افزودن آلومینا به ساختار این کاتالیست­ها می‌تواند پایداری گرمایی را افزایش دهد و مقاومت در برابر مسموم شدن کاتالیست را بهبود بخشد. از این رو کاتالیست­های ترکیبی از اکسیدهای CuO، ZnO و Al₂O₃ به‌صورت تجاری و به‌طور گستره مورداستفاده قرار گرفتند. فلز مس موجود در این کاتالیست­ها فعالیت کاتالیستی و انتخاب­پذیری بالایی را در دمای پایین از خود نشان می‌داد بنابراین کاتالیست مناسبی برای واکنش WGS در دمای پایین و در غلظت کم CO بود. این کاتالیست­ها در بازه 150 تا 280 درجه سانتی‌گراد فعال هستند و مقدار بهینه آن بین 200 تا 280 درجه سانتی‌گراد است. کاهش CuO و دیگر ترکیبات شیمیایی حاوی مس، یک عامل مهم برای افزایش فعالیت کاتالیستی است. از طرفی فعالیت کاتالیستی این دسته از کاتالیست­ها متناسب با سطح در دسترس از مس فلزی است و چندان به نسبت Al/Zn وابسته نیست. فعالیت کاتالیستی کاتالیست­های سه­تایی معرفی شده وابستگی زیادی به تشکیل ساختار اسپینل از اکسیدهای Cu-Al-Zn دارد چرا که منجر به تشکیل ذرات بسیار ریز مس بر روی سطح پایه کاتالیست می‌شود و سطح فعال را افزایش می‌دهد. بر اساس مطالب گفته شده، برای بهبود کارایی این دسته از کاتالیست­ها نخست باید شرایطی فراهم شود که ذرات فلزی مس در کوچک‌ترین اندازه بر روی سطح پراکنده شوند و دیگر آن­که این ذرات در طول فرایند کاتالیستی، تجمع نکنند و به هم نپیوندند و ذرات بزرگ‌تری را تشکیل ندهند. این نقش را تا حد زیادی حضور Al₂O₃ ایفا می­کند و در واقع نقش یکی پروموتر ساختاری[1] را دارد [3].

2 فناوری نانو برای بهبود کاتالیست­های WGS

کاتالیست­های بر پایه مس در کنار مزایایی که دارند از مشکل غیرفعال شدن[2] رنج می­برند. سه دلیل عمده برای این پدیده گزارش شده است:

• تف جوشی گرمایی که منجر به کاهش سطح ویژه کاتالیستی می‌شود.
• مسموم شدن توسط گوگرد که مسدود شدن نواحی فعال کاتالیستی و کاهش سرعت جابه‌جایی واکنش‌دهنده‌هایی که بر روی سطح جذب شده‌اند را در پی دارد.
• مسموم شدن توسط کلر که تف جوشی کاتالیست و در نتیجه درشت شدن ذرات ماده فعال را سرعت می‌بخشد.

از این رو در کنار استفاده از کاتالیست­های مرسوم و سنتی مس-روی همواره تلاش­های فراوانی برای معرفی کاتالیست­هایی با بازده بالاتر، پایداری و انتخاب­پذیری بیش­تر موردتوجه بوده است. این تلاش­ها در دو دسته کلی قرار می‌گیرند:

• معرفی کاتالیست­هایی با ترکیب شیمیایی جدید از طریق بررسی اثر توأمان ماده فعال و پایه کاتالیست بر روی ویژگی­های مطلوب کاتالیست
• استفاده از نانوساختارها

از این رو از طرفی کاتالیست­های نوینی بر پایه سریا (CeO₂)، کاتالیست­های جدید بر پایه کربن و کاتالیست­های بر پایه فلزات نجیب، معرفی شده­اند و از طرف دیگر، کاتالیست­های مرسوم و یا کاتالیست­های جدید در ابعاد نانومتری تولید و موردبررسی قرار گرفته‌اند. در نتیجه می‌توان گفت که فناوری نانو مسیرهای فراوانی را برای بهبود خواص این دسته از کاتالیست­ها گشوده است. در زمینه بهبود خواص کاتالیست WGS، هم بر روی ماده فعال کاتالیستی و هم بر روی پایه کاتالیست، تمرکز شده است. در مورد تأثیر فناوری نانو بر روی کاتالیست­ها می‌توان گفت که با کوچک شدن اندازه ذرات در ابعاد نانومتری، سطح ویژه فعال بیشتری جهت فرایندهای کاتالیستی در دسترس قرار می­گیرد [1, 3].

در کنار کاتالیست­های بر پایه آهن و مس کاتالیست­های بر پایه نیکل، کبالت، مولیبدن، طلا، پلاتین، رودیم و روتنیم از دیگر مواد فعال کاتالیستی برای واکنش WGS محسوب می‌شوند. همچنین مرسوم­ترین پایه کاتالیست­ها در این حوزه، Al₂O₃، ZnO و SiO₂ هستند. پایه کاتالیست­های TiO₂ و CeO₂ نیز جزء پایه کاتالیست­های نوین هستند که به دلیل توانایی در ذخیره­سازی اکسیژن، خواص عالی به‌عنوان پروموتر ایفا کرده‌اند. کبالت و مولیبدن به لحاظ مقاومت در برابر مسموم شدن با گوگرد خواص مناسبی را از خود نشان داده‌اند. فلزات نجیب نیز فعالیت کاتالیستی بالایی برای واکنش WGS دارند اما فعالیت کاتالیستی آن‌ها به شدت به پایه کاتالیست وابسته است [1, 4].

یکی از موادی که به شدت به‌عنوان پایه کاتالیست برای جایگزینی با کاتالیست­های مرسوم WGS مدنظر قرار دارد، سریا (CeO₂) است. گرچه سریا و مواد بر پایه سریا فعالیت کاتالیستی مناسبی برای واکنش WGS از خود نشان نداده‌اند اما به دلیل وجود جای خالی اکسیژن و ذخیره‌سازی اکسیژن در داخل ساختار خود، مشاهده شده است که در هنگامی که به‌عنوان پایه کاتالیست مورداستفاده قرار می‌گیرد، به خوبی به‌عنوان یک پروموتر می‌تواند میزان فعالیت کاتالیستی را افزایش دهد. همان­طور که پیش­تر گفته شد مس یکی از کاتالیست­های مرسوم LTS است. پژوهش­ها نشان داده است که مس، چه به‌صورت ذرات بر روی سطح سریا به‌عنوان پایه کاتالیست و چه به‌صورت مس عنصری حل شده در ساختار سریا، فعالیت کاتالیستی مناسبی از خود نشان داده است [1].

هم­چنین مشاهده شده است که اگر چه طلا در ابعاد بزرگ در واکنش WGS فعالیت کاتالیستی اندکی از خود نشان می­دهد اما نانوذرات طلا بر روی پایه کاتالیست­ سریا، نه تنها فعالیت کاتالیستی دارند بلکه بازده واکنش بالایی را از خود نشان می‌دهند. بازده واکنش کاتالیستی در ابعاد نانومتری، بیش از مقدار طلا متأثر از اندازه ذرات طلاست. اندازه نانوذرات طلا در این حالت با توجه به روش تولید، 2 تا 6 نانومتر است و بیش­ترین فعالیت کاتالیستی را نانوذرات طلای 2 نانومتری از خود نشان داده است. با آلاییدن[3] کاتالیست طلا-سریا با فلزات La و Gd نیز شاهد افزایش فعالیت کاتالیستی خواهیم بود [1, 4].

استفاده از سریا به‌عنوان پایه کاتالیست و نشاندن نانوذرات فلزات واسطه (Fe، Ni، Cr و…) یا فلزات نجیب (Pt، Pd و…) بر روی آن از دیگر تلاش­هایی است که برای معرفی یک کاتالیست بهینه برای فرایند WGS در حال انجام است. در این دسته از کاتالیست­ها سریا نیز می‌تواند نانوساختار باشد که استفاده از نانوساختارهای تک‌بعدی مانند نانوالیاف سریا به‌عنوان پایه کاتالیست به شدت موردتوجه قرار دارد [1].

از دیگر مسیرهای مبتنی بر فناوری نانو برای دستیابی به کاتالیست­های WGS بهینه می‌توان به کاتالیست­های با پایه کاتالیست کربنی اشاره کرد. کربن فعال یکی از پایه کاتالیست­های مناسبی است که برای این دسته از کاتالیست­ها به نحو مطلوبی عمل می­کند. فعالیت کاتالیستی کربن فعال همراه با نانوذرات آهن اکسید، مس و فلزات نجیب، بر روی واکنش WGS نتایج مناسبی در پی داشته است. همچنین نانولوله کربنی به‌عنوان پایه کاتالیست با انواع مواد فعال فلزی و اکسید فلزی، موردبررسی قرار گرفته است [1, 3].

3 محصولات داخلی

با توجه به اهمیت کاتالیست انتقال آب-گاز دما پایین برای کشور و محدودیت­هایی که در تأمین آن وجود دارد، این کاتالیست توسط شرکت دانش‌بنیان گسترش فناوری خوارزمی بومی­سازی شده است. شرکت دانش‌بنیان گسترش فناوری خوارزمی با بیش از ۱۵ سال سابقه پژوهش و فناوری، فعالیت خود را در جهت توسعه دانش فنی تولید کاتالیست‌های صنعتی در ایران، رسماً از سال ۱۳۸۹ آغاز کرد و در حال حاضر موفق به تولید طیف گسترده‌ای از کاتالیست‌های مورداستفاده در صنعت فولاد، پالایش و پتروشیمی شده است [6].

—————————

[1] Structural Promoter

[2] Deactivation

[3] Doping

علاوه بر نانوکاتالیست انتقال آب-گاز دما پایین، انواع کاتالیست‌های ریفرمینگ احیای مستقیم، انواع کاتالیست ریفرمینگ دارای کاربرد در پالایشگاه‌ها و صنایع پتروشیمی، کاتالیست اتوترمال، کاتالیست انتقال آب ـ گاز دما بالا، کاتالیست‌های پیش ریفرمینگ، کاتالیست‌های متاناسیون، کاتالیست‌های سنتز متانول و کاتالیست‌های هیدرودیسولفوریزاسیون از دیگر محصولات این شرکت است [2].

فلز فعال کاتالیستی در کاتالیست‌ LTS تولید شده توسط گسترش فناوری خوارزمی، مس است که پس از احیای کاتالیست درون راکتور و تبدیل اکسید مس به مس، خاصیت کاتالیستی پیدا می­کند. برای بیشینه کردن کارایی این کاتالیست‌ها لازم است که آن‌ها بیشترین سطح فعالیت کاتالیستی را داشته باشند. با ورود فناوری نانو به این صنعت و تولید نانوکاتالیست‌های با سطح فعال قابل توجه، تحولی عظیم در کارایی آن‌ها به‌وجود آمده است. دستیابی به ریزساختار نانو حاوی ذرات با ابعاد کمتر از 20 نانومتر در این محصول سطح فعال بیشتر برای محصول و به دنبال آن اکتیویته بیشتری را به همراه داشته است. به‌منظور بررسی خاصت کاتالیستی این محصول، آزمون در سیستم کاتالیستی (Catatest) روی نمونه تولید شده و یک نمونه صنعتی (شرکت Sud-Chemie) انجام و گازهای خروجی با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی اندازه‌گیری شد. مقایسه نتایج حاصل از آزمون کاتالیستی نمونه تولید شده و نمونه صنعتی، بیانگر انطباق بسیار مناسب این دو محصول است (شکل 2) [2].

شکل 2- مقایسه خاصیت کاتالیستی کاتالیست LTS شرکت گسترش فناوری خوارزمی و شرکت Sud Chemie [2].

6 بازار داخلی و جهانی کاتالیست­ها

اندازه بازار جهانی کاتالیست‌ها در سال 2022، 24.2 میلیارد دلار بوده است که با رشد سالانه 4.2 درصد تا سال 2032 به 36.4 میلیارد دلار افزایش خواهد یافت. به لحاظ جنس کاتالیست­ها مشاهده می‌شود که کاتالیست­های فلزی پس از ترکیبات شیمیایی، بیشترین مقدار را به خود اختصاص داده­اند [7].

از منظر کاربرد، کاتالیست‌ها در چهار کاربرد عمده تقسیم‌بندی می‌شوند: سنتز شیمیایی، پالایش نفت، کاربردهای محیط‌زیستی و پلیمر و پتروشیمی که از میان آن‌ها در سال 2022، سنتز شیمیایی با 26.3 درصد، بیش­ترین سهم بازار را در اختیار داشته است (شکل 4) [7].

بازار کاتالیست­ها بازار روبه رشدی است. به‌طور خاص در مورد کاتالیست­های انتقال آب-گاز نیز بازار روبه رشدی پیش­بینی می‌شود. توسعه صنایع مصرف­کننده هیدروژن همچون نفت، گاز و پتروشیمی، صنایع شیمیایی و صنایع فلزی و هم­چنین توجه فراوان به هیدروژن به‌عنوان سوخت پاک، دو پیشران اصلی در جهت رشد و توسعه این کاتالیست­ها محسوب می­شوند.

در بازار داخلی نیز به دلیل توسعه صنعت پتروشیمی، بازار روبه رشدی برای کاتالیست‌های LTS پیش­بینی می­شود. به‌عنوان مثال با توجه به تعداد واحدهای فعلی و برنامه آتی توسعه تولید آمونیاک در ایران (مجموعاً ۱۴ واحد)، تولید کاتالیست واحد LTS حائز اهمیت فراوان است. از این رو لازم است تا نیازهای اساسی و استراتژیک این صنعت (همچون کاتالیست) در داخل کشور تأمین و تولید شود. میزان مصرف سالانه کاتالیست انتقال دما پایین یا LTS در کشور ۳۵۰ تن در سال است و با احتساب قیمت خرید این کاتالیست از منابع خارجی که در حدود ۲۰ یورو به ازای هر کیلوگرم است، بومی‌سازی تولید این محصول می‌تواند علاوه بر افزودن دانش فنی تولید یک محصول استراتژیک صنعتی به توانمندی‌های کشور، سالیانه از ارزبری معادل ۷ میلیون یورو جلوگیری کند [6].

مراجع

[1]        D. B. Pal, R. Chand, S. Upadhyay, and P. Mishra, “Performance of water gas shift reaction catalysts: A review,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 93, pp. 549-565, 2018.

[2]        Nanoproduct, “https://nanoproduct.ir/product/2813; کاتالیست انتقال آب-گاز دما پایین,” 1398.

[3]        E. Baraj, K. Ciahotný, and T. Hlinčík, “The water gas shift reaction: Catalysts and reaction mechanism,” Fuel, vol. 288, p. 119817, 2021.

[4]        P. Ebrahimi, A. Kumar, and M. Khraisheh, “A review of recent advances in water-gas shift catalysis for hydrogen production,” Emergent Materials, vol. 3, pp. 881-917, 2020.

[5]        Khwarizmico, “https://khwarizmico.com/products/petrochemical-catalysts/ammonia-units; واحدهای آمونیاک ” 1402.

[6]        Nanoproduct, “https://nanoproduct.ir/news/66302; فناوری نانو کاتالیست‌ها را کارآمد‌تر می‌کند,” 1398.

[7]        Market.Us, “https://market.us/report/catalyst-market/,” 2023.

ترویج صنعتی فناوری های نانو و میکرو

 =====================================================================================================================

برای دسترسی به فایل PDF کلیه گزارشات، به بخش گزارش های صنعتی پایگاه اینترنتی نانو و صنعت (www.INDnano.ir/category/report) مراجعه نمایید.

 =====================================================================================================================