فوم گرافینی سه بعدی؛ بستر کاتالیستی نسل جدید و کم هزینه برای اکسیداسیون کم دما و پربازده VOCها و استحصال انرژی حرارتی واکنش در سامانه های هوشمند و پایدار کنترل آلودگی پتروشیمی

ترکیبات آلی فرار (VOCs) از مهم ترین آلاینده های منتشرشده در صنایع پتروشیمی هستند که از واحدهای فرآیندی، مخازن ذخیره، سیستم های بارگیری و مشعل ها به محیط رها می شوند. انتشار این آلاینده ها علاوه بر ایجاد ریسک های ایمنی و زیست محیطی، موجب آلودگی شدید هوا در مناطق صنعتی نظیر منطقه ویژه اقتصادی پتروشیمی ماهشهر و... می گردد. روش های مرسوم حذف VOC شامل اکسیداسیون حرارتی و جذب کربنی، به دلیل هزینه عملیاتی بالا، نیاز به دماهای زیاد و افت راندمان در شرایط صنعتی، پاسخگوی نیاز واحدهای بزرگ پتروشیمی نیستند. در این پژوهش، فوم های گرافینی ارزان قیمت به عنوان بستری نوآورانه برای اکسیداسیون کارآمد VOCهای پتروشیمیایی—including تولوئن، بنزن، اتیل بنزن، و VOCهای خروجی فلر—به کار گرفته شده اند. فوم گرافینی تهیه شده با روش کاهش اکسید گرافن، به دلیل تخلخل ۳بعدی گسترده، سطح ویژه بالا و رسانایی مناسب، توانست راندمان اکسیداسیون را در دماهای پایین تر (۱۵۰–۲۲۰°C) نسبت به کاتالیست های صنعتی معمولی به شکل معنی دار افزایش دهد. اهمیت اصلی این پژوهش در بهره گیری از گرمای آزادشده واکنش اکسیداسیون است. نتایج نشان داد که نصب ماژول های ترموالکتریک روی راکتور امکان بازیابی ۱۰–۲۰٪ انرژی گرمایی را فراهم می کند؛ انرژی ای که در مقیاس خطوط VOC پتروشیمی می تواند به کاهش مصرف گاز سوخت، افزایش بهره وری انرژی و کاهش هزینه های فکینگ کمک کند. این مطالعه نشان می دهد که فوم های گرافینی می توانند به عنوان یک راه حل کم هزینه، پایدار و قابل پیاده سازی در محیط های سخت صنعتی، مسیر جدیدی برای مدیریت VOCها و بازیابی انرژی در پتروشیمی ها فراهم کنند.

کلیدواژه ها:

فوم گرافینی سه بعدی ، اکسیداسیون VOC ، بازیابی انرژی حرارتی ، کنترل آلودگی پتروشیمی