با مرکاپتان‌ها بیشتر آشنا شویم

سپهر گاز کاویان تولید کننده و تامین کننده گازهای خالص وترکیبی دارای گواهینامه ISO17025 و آزمایشگاه مرجع اداره استاندارد ایران می باشد.جهت خرید گازهای خالص و ترکیبی تماس بگیرید.02146837072– 09304304437

در صنایع نفت، گاز، شیمیایی و آزمایشگاهی، مواد متعددی برای کاربردهای خاص استفاده می‌شوند که یکی از آن‌ها (Mercaptan) است. این ترکیب آلی با بوی بسیار تند و مشخص، نقشی کلیدی در ایمنی صنایع گاز و همچنین در تولید مواد شیمیایی ایفا می‌کند. در این مقاله با ساختار، ویژگی‌ها، کاربردها و نکات مهم ایمنی در ارتباط با مرکاپتان‌ها آشنا می‌شویم.

(Mercaptan) چیست؟

مرکاپتان‌ها، که به نام تیول‌ها (Thiols) نیز شناخته می‌شوند، ترکیبات آلی حاوی گروه عاملی –SH (تیول) هستند. این گروه شیمیایی مشابه الکل‌هاست، اما به‌جای اکسیژن، گوگرد دارد. فرمول کلی آن‌ها به‌صورت R–SH بیان می‌شود که در آن R نمایانگر یک زنجیره هیدروکربنی است.

مثال‌هایی از (Mercaptan) :

نام	فرمول شیمیایی	بو
متیل	CH₃SH	بوی سیر یا پیاز
اتیل	C₂H₅SH	بوی گاز شهری
بوتیل	C₄H₉SH	بوی تند و ناخوشایند

ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی

• حالت فیزیکی: بیشتر مرکاپتان‌های سبک به شکل گاز یا مایع فرار هستند.
• رنگ: معمولاً بی‌رنگ هستند.
• بو: بوی بسیار تند، قوی و ناخوشایند دارند (مشابه تخم‌مرغ گندیده یا سیر).
• محلول در آب: حلالیت پایین در آب، ولی در حلال‌های آلی محلول هستند.
• واکنش‌پذیری: نسبت به اکسیداسیون حساس بوده و می‌توانند به دی‌سولفیدها (R–S–S–R) تبدیل شوند.

کاربردها

1. بو‌دار کردن گاز طبیعی

یکی از اصلی‌ترین کاربردها، استفاده به‌عنوان عامل هشداردهنده در گاز طبیعی (گاز شهری) است. از آنجا که متان و اتان بی‌بو هستند، افزودن مقادیر کمی از اتیل یا متیل مرکاپتان باعث می‌شود نشتی گاز به‌راحتی با بو شناسایی شود.

2. صنایع نفت و پالایش

در نفت خام وجود دارند و در عملیات تصفیه باید از آن‌ها زدوده شوند. فرآیند شیرین‌سازی گاز (Gas Sweetening) برای حذف (Mercaptan) و H₂S طراحی شده است.

3. واکنش‌گر شیمیایی

در شیمی آلی برای سنتز ترکیبات آلی حاوی گوگرد، استفاده می‌شود.

4. بازدارنده خوردگی

در برخی سیستم‌های بسته، مرکاپتان‌ها به‌عنوان بازدارنده خوردگی فلزات عمل می‌کنند.

5. کالیبراسیون تجهیزات

برخی مخلوط‌های گازی حاوی غلظت‌های دقیق مرکاپتان برای کالیبراسیون آشکارسازهای گاز استفاده می‌شوند.

خطرات و نکات ایمنی

1. استنشاق:

آن ها  سمی هستند و استنشاق طولانی‌مدت آن‌ها باعث تهوع، سردرد و در موارد شدیدتر مشکلات تنفسی می‌شود.

2. تماس با پوست و چشم:

باعث تحریک شدید می‌شوند؛ هنگام کار با آن‌ها باید از دستکش، عینک ایمنی و تهویه مناسب استفاده شود.

3. قابلیت اشتعال:

بیشتر انها قابل اشتعال‌اند و در صورت نشت ممکن است در مجاورت شعله یا جرقه آتش بگیرند.

4. نشت و بوی شدید:

در صورت نشت، بوی آن‌ها در فضا بسیار محسوس است و ممکن است باعث وحشت یا اشتباهات عملیاتی شود.

روش‌های تولید 

به‌طور طبیعی در نفت و گاز وجود دارند، اما در صنعت نیز از طریق واکنش هیدروژن سولفید (H₂S) با الکل‌ها یا آلکن‌ها در حضور کاتالیزور ساخته می‌شوند.

نکاتی در مورد خرید و نگهداری 

• ظروف نگهداری: در سیلندرهای فلزی یا بطری‌های شیشه‌ای مقاوم نگهداری می‌شوند.
• شرایط نگهداری: در محیط خشک، خنک، دور از حرارت و مواد اکسیدکننده نگهداری شود.
• حمل‌ونقل: در ظروف مهروموم‌شده و با رعایت اصول ایمنی حمل شود.
• برچسب‌گذاری: باید دارای برچسب مشخص با اطلاعات MSDS و هشدارهای ایمنی باشد.

(Mercaptan) در مقایسه با H₂S

ویژگی	(Mercaptan)	هیدروژن سولفید (H₂S)
گروه عاملی	–SH با زنجیره آلی	–SH بدون زنجیره آلی
خطر	سمی ولی کمتر از H₂S	بسیار سمی و خطرناک
بوی قابل‌تشخیص	بوی تند قابل‌تشخیص	بوی تخم‌مرغ گندیده (در غلظت بالا قابل تشخیص نیست)
کاربرد	بو‌دار کردن گاز، سنتز	تصفیه، سنتز

جزئیات ساختار شیمیایی (Mercaptan)

از نظر ساختار بسیار شبیه به الکل‌ها هستند، با این تفاوت که در الکل‌ها گروه عاملی هیدروکسیل (–OH) و در مرکاپتان‌ها گروه سولفیدریل (–SH) وجود دارد. این تفاوت کوچک باعث تفاوت‌های بزرگ در خواص فیزیکی و شیمیایی آن‌ها می‌شود:

ویژگی	الکل (–OH)	(Mercaptan) (–SH)
پل هیدروژنی	قوی	ضعیف
نقطه جوش	بالا	پایین‌تر
بوی شیمیایی	ملایم یا الکلی	بسیار تند و گوگردی

گروه –SH به دلیل وجود گوگرد دارای پیوندهای ضعیف‌تر هیدروژنی است، بنابراین مرکاپتان‌ها فرّارتر و بودارتر از الکل‌ها هستند.

طبقه‌بندی مرکاپتان‌ها

مرکاپتان‌ها می‌توانند بر اساس ساختار زنجیره‌ای به چند گروه تقسیم شوند:

1. خطی: مانند متیل مرکاپتان (CH₃SH) و اتیل مرکاپتان (C₂H₅SH)
2. شاخه‌دار: مانند ایزوپروپیل مرکاپتان
3. حلقوی: که در ساختار حلقوی جای دارند.
4. معطر (آروماتیک): مانند بنزیل مرکاپتان (C₆H₅CH₂SH)

فرآیند حذف (Mercaptan) از گاز و نفت

وجود مرکاپتان‌ها در نفت خام و گاز طبیعی باعث افت کیفیت، خوردگی تجهیزات و مشکلات زیست‌محیطی می‌شود. روش‌هایی برای حذف آن‌ها شامل:

1. اکسیداسیون کاتالیزوری

در این فرآیند، با کمک کاتالیزور به دی‌سولفیدهای پایدار تبدیل می‌شوند:

mathematica

2. فرآیند شیرین‌سازی گاز (Merox)

این روش برای تبدیل مرکاپتان‌ها به دی‌سولفیدها در محیط قلیایی استفاده می‌شود. نتیجه آن گاز بدون بو و با کیفیت بالا است.

3. جذب سطحی با مواد جامد

مواد جاذبی مانند کربن فعال، سیلیکاژل یا زئولیت‌ها می‌توانند مرکاپتان‌ها را جذب کنند، به‌خصوص در سیستم‌های تصفیه گاز فشرده.

تأثیرات زیست‌محیطی (Mercaptan)

مرکاپتان‌ها، در صورت نشت در محیط، باعث مشکلات بویایی شدید می‌شوند و در غلظت‌های بالا می‌توانند به گیاهان و آبزیان آسیب برسانند. برخی از اثرات زیست‌محیطی:

• آلودگی هوا به دلیل بوی بسیار زننده
• تحریک سیستم تنفسی حیوانات و انسان‌ها
• ایجاد اثرات مخرب بر کیفیت آب در صورت نشت به منابع آبی

بنابراین، استفاده از سامانه‌های کنترل نشت و فیلترهای جذب گوگرد ضروری است.

مقررات ایمنی و استانداردهای جهانی در کار با (Mercaptan)

کار با مرکاپتان‌ها تابع مقررات ایمنی مشخصی است. برخی از این استانداردها عبارتند از:

استاندارد	توضیح
OSHA	حد مجاز مواجهه با مرکاپتان‌ها در محل کار
NIOSH	توصیه‌های حفاظتی در حمل و تماس با تیول‌ها
ISO 4266	استاندارد بین‌المللی برای اندازه‌گیری غلظت مواد بو‌دارکننده در گاز
MSDS	برگه اطلاعات ایمنی مواد شیمیایی که باید همراه هر نوع مرکاپتان باشد

نکات تخصصی برای خریداران (Mercaptan)

برای خرید ایمن و بهینه ، به نکات زیر توجه داشته باشید:

1. خلوص: بسته به کاربرد، خلوص مرکاپتان می‌تواند از ۹۵٪ تا ۹۹.۹٪ متغیر باشد. در کاربردهای کالیبراسیون، نیاز به دقت بالا است.
2. نوع بسته‌بندی: سیلندرهای گاز فولادی برای گازهای مرکاپتان و بطری‌های شیشه‌ای تیره برای مایعات.
3. پشتیبانی فنی: فروشنده باید اطلاعات دقیق فنی و برگه MSDS را ارائه دهد.
4. خرید از تأمین‌کنندگان معتبر: شرکت‌های دارای مجوز و تجربه در زمینه فروش مواد شیمیایی و گازهای خاص بهترین گزینه هستند.

آینده کاربرد (Mercaptan)در صنعت

با پیشرفت فناوری و افزایش نیاز به ایمنی در صنایع گاز، نقش آنها رو به رشد است. به‌ویژه در زمینه:

• سیستم‌های هوشمند هشداردهنده نشت گاز
• استفاده در نانوکاتالیزورها
• توسعه روش‌های جدید تصفیه گاز با بازده بالا

همچنین تحقیقاتی در حال انجام است که هدف آن جایگزینی مرکاپتان‌هایی با بوی کمتر و سمیت پایین‌تر برای محیط‌های حساس مانند فضاهای بسته و بیمارستان‌ها است.

نتیجه‌گیری

مرکاپتان‌ها ترکیبات گوگردی آلی با ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد هستند که در صنایع نفت، گاز و شیمیایی کاربرد گسترده‌ای دارند. شناخت ویژگی‌ها، خطرات و روش‌های ایمنی مرتبط با آن‌ها برای هر فردی که با این ترکیبات سر و کار دارد، ضروری است. با رعایت اصول ایمنی و استفاده صحیح از مرکاپتان‌ها می‌توان از مزایای فراوان آن‌ها در صنعت بهره‌مند شد.