اسیدفرمیک یا جوهر مورچه چیست و چه کاربردی در سولفورزدایی دارد؟

نخستین بار توسط یک طبیعت شناس انگلیسی قرن هفدهمی بنام جان ری، که روی مورچه های مرده آزمایش می کرد، کشف و نامگذاری شد. از این رو، این اسید را بنام جوهر مورچه نیز می شناسند. از آنجایی که فرمیک اسید، طیف کاری بسیار گسترده ای دارد، در صنایع مختلفی از آن استفاده می شود. یکی از کاربردهای مفید آن در صنعت نفت و گاز و در فرآیند گوگردزدایی از سوخت به عنوان کاتالیست است. در این مقاله، نخست اسید فرمیک و کاربردهای آن را مرور می کنیم و در ادامه، به معرفی و مقایسه دو اکسیدکننده فرمیک اسید و کاتالیست سولفورین می پردازیم.

اسید فرمیک یا جوهر مورچه  چیست؟

اسید فرمیک (Acidum formicum) اسید متانوئیک یا هیدروژن کربوکسیلیک اسید نیز نامیده می شود. همراه با اسیدهای بوتیریک و استیک به گروه اسیدهای کربوکسیلیک تعلق دارد که ساده ترین ترکیبات شیمیایی آلی حاصل از هیدروکربن های شناخته شده هستند.

معرفی و خواص فیزیکی فرمیک اسید:

اسید متانوئیک، معروف به اسید فرمیک (جوهر مورچه)، HCOOH، مایعی بی رنگ، شفاف و خورنده با بوی تند است.
این قوی ترین اسید آلکیل کربوکسیلیک جایگزین نشده است. با آب و بسیاری از حلال های قطبی کاملاً قابل اختلاط است؛ اما فقط تا حدی با هیدروکربن ها قابل اختلاط است. فرمیک اسید نام خود را از مورچه ها (lat.Formica) گرفته است که برای اولین بار از آن با تقطیر خشک بدست آمده است. به همین خاطر، یکی از نام های آن؛ جوهر مورچه می باشد.

پایداری اسید فرمیک:

حتی اگر اسید فرمیک در دمای اتاق نسبتاً پایدار باشد، در واقع یک ترکیب ناپایدار حرارتی است که دارای دو مسیر اصلی جایگزین برای تجزیه است:
واکنش آبگیری، که در فاز مایع غالب است، در حضور کاتالیزورهای اکسید یا اسیدهای قوی ترجیح داده می شود، در حالی که واکنش دهیدروژناسیون (۲) توسط کاتالیزورهای فلزی تقویت می شود. اسید فرمیک به ویژه در غلظت های نزدیک به ۱۰۰٪ ناپایدار می شود و این باید در هنگام ذخیره متانوئیک اسید بسیار غلیظ مورد توجه قرار گیرد. به طور کلی، تجزیه فرمیک اسید هم تابعی از غلظت اسید و هم دما است.

کاربردهای اسید فرمیک:

تولیدکنندگان و محققان در صنعت، ایده های جدیدی را برای استفاده از اسید فرمیک ارائه می دهند. اسید متانوئیک و نمک های آن در درجه اول در صنایع غذایی، دباغی چرم و ضد یخ استفاده می شود. در حال حاضر از این ترکیب آلی به صورت زیر استفاده می شود:

یک واسطه برای تمیز کردن، دباغی یا آماده سازی اسیدی
پاک کننده ای که برای پاکسازی انواع مختلف تاسیسات صنعتی استفاده می شود.
افزودنی و حلال برای گریس ها: از اسید فرمیک می توان برای حل پلی آمیدها (به عنوان مثال ، نایلون ۶۶ و نایلون ۴۶) یا ابریشم برای تهیه الیاف و غشاها استفاده کرد. این ماده همچنین یک ماده مفید در محلول های تمیز کردن نیمه هادی است.
یکی از ترکیبات داروهای روماتیسمی یا داروهای منقبض کننده عروق
افزودنی برای خوراک دام و قارچ کش ها
یکی از اجزای لوازم آرایشی برای مراقبت و بازسازی بدن.

• پلی ال فوم اسپری
• پلی ال یخچالی
• فروش tdi
• گاز سیکلوپنتان

اهمیت گوگردزدایی از سوخت

یکی از مخاطرات جدی زیست محیطی، وجود عنصر گوگرد (سولفور) در سوخت های مصرفی سیستم های حمل و نقل جاده ای، هوایی و دریایی است. ازین رو، استانداردهای مختلفی برای حداکثر میزان گوگرد موجود در نظر گرفته شد. این استانداردها شامل استانداردهای یورو ۴ و یورو ۵ برای سوخت حمل و نقل جاده ای و ریلی، کنوانسیون مارپل برای سوخت کشتی ها، استانداردهای IATA و ASTM برای سوخت های هواپیما می باشد. برای حذف گوگرد در سوخت روش های مختلفی معرفی شده است. یکی از رایج ترین راهکارها، روش اکسیداسیون (ODS) می باشد. یکی از کاربردهای اسید فرمیک، استفاده از آن بعنوان اکسید کننده در فرآیند حذف گوگرد از سوخت است.

کاربرد فرمیک اسید در گوگردزدایی از برش های نفت و گاز:

اسید فرمیک به عنوان کاتالیزور گوگردزدایی در گوگرد زدایی از مشتقات نفتی و همچنین از گاز سیال برای نیروگاه های دارای زغال سنگ استفاده می شود. محتوای گوگرد در زغال سنگ می تواند تا ۵٪ هم برسد، در فرآیند پخت به صورت دی اکسید گوگرد آزاد می شود. گرفتن دی اکسیدگوگرد با عبور گاز سیال از محلول آبی آهک منجر به ایجاد گچ (سولفات کلسیم) می شود. افزودن متانوئیک اسید به چرخه گوگردزدایی باعث افزایش کارایی جداسازی گوگرد می شود. از فرمیک اسید اغلب همراه با پراکسید هیدروژن به عنوان اکسیدکننده در فرآیند سولفورزدایی به روش اکسیداسیون استفاده می گردد. اغلب به همراه این دو اکسیدکننده، باید از کاتالیست های فلزی همچون آهن، نیکل، مولیبدن به همراه اکسید آلومینیوم استفاده کرد.

کاربرد سولفورین در گوگردزدایی از برش های نفتی:

کاتالیست سولفورین، یک اکسنده بسیار قوی برای فرآیند اکسیداسیون گوگردزدایی از انواع برش های سبک و سنگین نفت و گاز از قبیل کاندنسیت، گازوییل، مازوت، نفتا، کروزن (نفت سفید) و غیره استفاده می گردد. این کاتالیست، عموما نیازی به دمادهی ندارد و حتی در دمای محیط هم عمل اکسیداسیون را به خوبی انجام می دهد. کاتالیست سولفورین به علت دارا بودن قدرت بالای اکسیدکنندگی، در چرخه سولفورزدایی به شکل بچ (Batch) یا پیوسته (Continuous) به دفعات بکار می رود. از منظر مولکولی، قطبیت بالای آن، موجب مستعد کردن سولفیدها برای اکسید شدن به صورت انتخابی به سولفوکسید یا سولفون می شوند. زمانی که اتمهای اکسیژن به اتمهای گوگرد پیوند می خورد، بر این اساس گشتاور دوقطبی ترکیبات گوگردی افزایش می یابد و بنابراین ظرفیت حل شدن آنها در حلال¬های قطبی(DMF،DMSO، استونیتریل و غیره) به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

شباهت اسید فرمیک و سولفورین در فرآیند گوگردزدایی

از هر دو می توان به عنوان اکسیدکننده در واکنش اکسیداسیون در فرآیند گوگردزدایی از فرآورده های نفت و گاز استفاده کرد. سولفورین، واکنشگر بسیار قوی تری نسبت به اسیدفرمیک است و در غلظت های بسیارکم نیز می تواند بسیار موثر باشد. حتی در دمای محیط و در زمان بسیار کوتاه، بدون نیاز به کاتالیزگر و به تنهایی می تواند واکنش اکسیداسیون را به اتمام برساند. ازین رو، کاتالیستی بسیار اقتصادی به شمار می آید. در مقابل مصرف اسید فرمیک بالاتر از سولفورین است، عموما حتی با وجود استفاده از کاتالیزگر و درکنار پراکسید هیدروژن، بازدهی پایین تری دارد. استفاده در دوزها و غلظت های بالا، در کنار بالا بودن نسبی قیمت این ماده، استفاده از این محصول را محدود می کند.

کلام آخر:

از هر دو ماده اسید فرمیک و کاتالیست سولفورین، بسته به خوراک اولیه هیدروکربن، شرایط عملیاتی و کاربرد هدف محصول خروجی، می توان برای حذف گوگرد در مقیاس های آزمایشگاهی و صنعتی استفاده کرد. .