نفت، مخلوط پیچیده‌ای از مایعات آلی به نام نفت خام و گاز طبیعی است که به طور طبیعی در زمین وجود دارد و میلیون ها سال پیش تشکیل شده است. رنگ و ترکیب نفت خام از یک میدان نفتی به یک میدان نفتی دیگر متفاوت است، از مایع با ویسکوزیته کم به رنگ زرد کمرنگ تا قوام خرده سیاه و سفید وجود دارد.
نفت خام و گاز طبیعی از زمین یا زیر اقیانوس ها استخراج می شود و سپس توسط کشتی به پالایشگاه هایی منتقل می شود که اجزای آنها به محصولات تصفیه شده تبدیل می شوند.
نفت و گاز طبیعی در حالت خام کاربرد کمی دارند و ارزش آنها در آنچه از ان ایجاد می‌شود نهفته است مانند سوخت، روغن های روان کننده، موم، آسفالت، پتروشیمی ها و گاز طبیعی.
پالایشگاه نفت یک ترتیب سازمان یافته و هماهنگ از فرآیندهای تولید است که برای تولید تغییرات فیزیکی و شیمیایی در روغن خام برای تبدیل آن به محصولات روزمره مانند بنزین، گازوئیل، روغن روانکاری، مازوت و قیر طراحی شده است.
از آنجا که نفت خام از چاه تأمین می شود، مخلوطی از ترکیبات هیدروکربن و مقادیر نسبتاً کم مواد دیگر مانند اکسیژن، ازت، گوگرد، نمک و آب است. در پالایشگاه، بیشتر این مواد غیر هیدروکربنی حذف شده و روغن به اجزای مختلف آن تجزیه می شود و به محصولات مفید تبدیل میگردد.
گازطبیعی حاصل از چاه، درحالی که اصولا متان است. حاوی مقادیری همچون هیدروکربن‌های دیگر از جمله، اتان، پروپان، بوتان، پنتان و همچنین دی اکسید کربن و آب است. این اجزای سازنده تقسیم گاز از متان جدا می‌شوند.
فرآیند تصفیه
هر پالایشگاه با تفکیک روغن خام به بخشهای مختلف آغاز می‌شود.
برای تبدیل آنها به محصولات قابل فروش مفیدتر با استفاده از روشهای مختلف مانند ترک خوردگی، اصلاح، الكیلاسیون، پلیمریزاسیون و ایزومریزاسیون، این فراکسیونها بیشتر تحت درمان قرار می‌گیرند. سپس این مخلوط ترکیبات جدید با استفاده از روشهایی مانند تقسیم و استخراج حلال از هم جدا می‌شوند. ناخالصی ها با روش های مختلف حذف می‌شوند، به عنوان مثال کمبود آب، نمک زدایی، حذف گوگرد و تصفیه آب.
فرآیندهای پالایشگاه در پاسخ به تغییر تقاضای بازار برای محصولات خاص توسعه یافته است. با ظهور موتور احتراق داخلی، وظیفه اصلی پالایشگاه ها تولید بنزین بود. ولی مقادیر بنزین موجود از تقطیر به تنهایی برای تأمین تقاضای مصرف کننده کافی نبود. لذا پالایشگاه‌ها به دنبال راه هایی برای تولید بنزین با کیفیت بهتر بودند. که در این موضوع دو نوع فرآیند، توسعه یافته است:
– شکستن مولکولهای بزرگ و سنگین هیدروکربن
– تغییر شکل یا بازسازی مولکول های هیدروکربن
تقطیر (کسری)
از آنجا که روغن خام مخلوطی از هیدروکربن ها با دمای مختلف جوش است، می‌توان آن را با تقطیر به گروه های هیدروکربنی که بین دو نقطه جوش مشخص جوشانده، جدا کرد. دو نوع تقطیر انجام می‌شود:
اتمسفر و خلا ( vac )
تقطیر اتمسفر در یک ستون تقطیر در فشار جو یا نزدیک آن اتفاق می‌افتد. روغن خام 350 تا 400 درجه سانتیگراد گرم می‌شود و بخار و مایع به داخل ستون تقطیر لوله می‌شوند. مایع به پایین می‌افتد و بخار بالا می‌رود و از طریق یک سری سینی های سوراخ دار (سینی های غربال) عبور می‌کند. هیدروکربن های سنگین تر با سرعت بیشتری متراکم می‌شوند و در سینی های پایین ته نشین می‌شوند و هیدروکربن های سبک تر به عنوان بخار بیشتر باقی می‌مانند و در سینی های بالاتر متراکم وکسرهای مایع از سینی ها کشیده می شوند.
عرقیات سنگین بازیابی شده توسط تقطیر در خلا UUM با فرآیندهای مختلف می‌توانند به روغنهای روان کننده تبدیل شوند. متداول ترین آنها استخراج با حلال نامیده می‌شود. در یک نسخه از این فرآیند، دستگاه تقطیر سنگین با مایعی شسته می شود که در آن حل نمی شود، اما باعث حل شدن و استخراج اجزای روغن روان کننده از آن می‌شود. نسخه دیگر از مایعی استفاده می‌کند که در آن حل نمی‌شود اما باعث رسوب اجزای روغن غیر روان کننده به عنوان عصاره از آن می‌شود. فرآیندهای دیگری وجود دارد که ناخالصی ها را با جذب بر روی یک ماده جامد بسیار متخلخل از بین می‌برد یا موم هایی را که ممکن است در اثر متبلور شدن و رسوب آنها وجود داشته باشد، از بین می‌برد.
فرآیند اصلاح کردن
اصلاح فرآیندی است که از گرما، فشار و کاتالیزور (معمولاً حاوی پلاتین) برای ایجاد واکنشهای شیمیایی استفاده می‌کند که نفتها را به بنزین با مواد اکتان بالا و مواد پتروشیمی ارتقا می‌دهد. نفتا مخلوط های هیدروکربن است که حاوی پارافین ها و نفتن های زیادی است. در استرالیا، این ماده اولیه نفتا از فرآیند های تقطیر روغن خام یا ترک خوردگی کاتالیزوری حاصل می‌شود، اما در خارج از کشور نیز از فرآیندهای ترک خوردگی حرارتی و هیدرو ترکینگ حاصل می‌شود. اصلاح باعث تبدیل بخشی از این ترکیبات به ایزوپارافین ها و مواد معطر می‌شود که برای ترکیب بنزین اکتان بالاتر استفاده می‌شود.
پارافین ها به ایزوپارافین ها تبدیل می‌شوند
پارافین ها به نفتن تبدیل می‌شوند
نفتن ها به مواد معطر تبدیل می‌شوند
به عنوان مثال:
کاتالیزور
هپتان -> تولوئن + هیدروژن
C7H16 -> C7H8 + 4H2
کاتالیزور
سیکلوهگزان -> بنزن + هیدروژن
C6H12 -> C6H6 + 3H2
فرآیند ترک خوردن
فرآیندهای ترک خوردگی، مولکول های هیدروکربن سنگین تر (روغن های با نقطه جوش بالا) را به محصولات سبک تری مانند بنزین و گازوئیل تبدیل می‌کند. این فرایندها شامل ترک خوردگی کاتالیزوری، ترک خوردگی حرارتی و هیدروکراکینگ است.
به عنوان مثال،
یک واکنش معمول:
کاتالیزور
C16H34 -> C8H18 + C8H16
از ترک خوردگی کاتالیستی برای تبدیل بخشهای سنگین هیدروکربن حاصل از تقطیر خلا UUM به مخلوطی از محصولات مفیدتر مانند بنزین و مازوت سبک استفاده می‌شود. در این فرآیند، مواد اولیه در معرض تجزیه شیمیایی، تحت حرارت کنترل شده (450 – 500 درجه سانتیگراد) و فشار، در حضور یک کاتالیزور (ماده ای که باعث واکنش می شود بدون اینکه خودش تغییر شیمیایی پیدا کند)تحت تجزیه قرار می‌گیرد. گلوله های کوچک سیلیس، آلومینا یا سیلیس، منیزیم، ثابت کرده است که موثرترین کاتالیزورها هستند.
واکنش ترک خوردگی باعث تولید بنزین، LPG، ترکیبات غیر اشباع الفین، روغنهای گاز ترک خورده، باقیمانده مایع به نام روغن چرخه، گازهای سبک و بقایای جامد کک می شود. روغن چرخه بازیافت می‌شود تا باعث خرابی بیشتر نشود و کک، که لایه‌ای بر روی کاتالیزور تشکیل می‌دهد، با سوزاندن از بین می رود. محصولات دیگر از طریق یک تقسیم کننده جدا و به طور جداگانه پردازش می‌شوند.
ترک خوردگی کاتالیزوری سیال از کاتالیزوری به شکل پودر بسیار ریز استفاده می کند که هنگام تحریک بخار، هوا یا بخار مانند مایع جریان می یابد. مواد اولیه وارد فرآیند، بلافاصله با جریانی از کاتالیزورهای بسیار داغ و بخارها روبرو می‌شوند. بخارهای حاصل، کاتالیزور را با عبور از داخل راکتور در محل ترک خوردگی و در محل سیال شدن توسط بخار هیدروکربن، سیال نگه می‌دارند. سپس کاتالیزور به یک بخش سلب بخار می‌رود که در آن بیشتر هیدروکربن های فرار، خارج می‌شوند. سپس به یک ظرف احیا کننده منتقل و در آنجا با مخلوط هوا سیال می‌شود و محصولات احتراق در اثر سوزاندن کک روی کاتالیزور تولید می‌شوند. سپس کاتالیزور دوباره به سمت راکتور جریان می‌یابد. بنابراین کاتالیزور بین بخش های راکتور، استریپر و احیا کننده تحت گردش مداوم قرار می‌گیرد.
کاتالیزور معمولاً مخلوطی از اکسید آلومینیوم و سیلیس است. اخیراً معرفی کاتالیزورهای زئولیت مصنوعی، زمان واکنش بسیار کمتری را فراهم کرده و عملکرد و تعداد اکتان بنزین های ترک خورده را بهبود بخشیده است.
ترک خوردگی حرارتی را از گرما برای شکستن بقایای حاصل از تقطیر خلا استفاده می‌کنند. عناصر سبکتر حاصل از این فرآیند را می‌توان به صورت تقطیر سوخت و بنزین ساخت. گازهای ترک خورده توسط آلکیلاسیون یا پلیمریزاسیون به اجزای مخلوط کننده بنزین تبدیل می‌شوند. نفتا با اصلاحات به بنزین مرغوب ارتقا یافت. روغن گاز می‌تواند به عنوان سوخت دیزل استفاده شود و یا می تواند توسط واحد های هیدروکراکینگ به بنزین تبدیل شود. باقیمانده سنگین به روغن باقیمانده به کک تبدیل می شود که در تولید الکترودها، گرافیت و کاربیدها استفاده می‌شود.
این فرآیند قدیمی ترین فناوری است و در استرالیا استفاده نمی‌شود.
هیدرو ترك می تواند باعث افزایش بازده اجزای بنزین و همچنین استفاده برای تولید مقطرهای سبک شود. هیچ پسماندی تولید نمی‌کند و فقط روغن های سبک تولید می‌کند. هیدروکراکینگ ترک خوردگی کاتالیزوری در حضور هیدروژن است. هیدروژن اضافی اشباع یا هیدروژنات، پیوندهای شیمیایی هیدروکربن های ترک خورده است که ایزومرهایی با ویژگی های مطلوب ایجاد می‌کند. هیدروکراکینگ نیز یک فرآیند تصفیه است، زیرا هیدروژن با آلاینده هایی مانند گوگرد و نیتروژن ترکیب و باعث می‌شود آنها از بین بروند.
خوراک روغن گاز با هیدروژن مخلوط شده، گرم می‌شود و به یک ظرف راکتور با کاتالیزور بستر ثابت ارسال می‌شود، جایی که ترک خوردگی و هیدروژناسیون اتفاق می‌افتد. محصولات به جدا کننده ارسال تا از هم جدا شوند. هیدروژن بازیافت می‌شود. باقیمانده حاصل از این واکنش مجدداً با هیدروژن مخلوط و مجدداً گرم شده و برای ترک خوردن در دمای بالاتر و فشارها به راکتور دوم ارسال می شود.
علاوه بر نفتای ترک خورده برای ساخت بنزین، هیدروکراکینگ گازهای سبک مفید برای سوخت پالایشگاه یا آلکیلاسیون و همچنین اجزای سازنده روغنهای سوختی با کیفیت بالا، روغنهای روانکاری و مواد اولیه پتروشیمی را به همراه دارد.
به دنبال فرآیندهای ترک خوردگی، ساخت یا تنظیم مجدد برخی از مولکولهای هیدروکربن سبک تر به اجزای ترکیبی بنزین یا سوخت جت با کیفیت بالا یا به پتروشیمی کار ضروری است.
نفت خام
نفت خام یک فرآورده نفتی است که به طور طبیعی متشکل از ذخایر هیدروکربن و سایر مواد آلی و نوعی سوخت فسیلی است. نفت خام برای تولید محصولات قابل استفاده از جمله بنزین، گازوئیل و انواع دیگر پتروشیمی ها تصفیه می‌شود.
نفت سفید
نفت سفید که به نفت چراغ هم معروف است، یک سوخت هیدروکربنی مایع به شمار می‌آید که از نفت خام مشتق می‌شود.
گاز طبیعی
گاز طبیعی مایع یا ال‌ان‌جی، به گاز طبیعی‌ای گفته می‌شود که موقتاً برای ذخیره‌سازی یا ترابری در حجم زیاد به حالت مایع تبدیل شده‌است.
ال‌ان‌جی، بیشتر شامل متان (بیش از ۹۰ درصد) و مقادیر کمی اتان، پروپان، بوتان و برخی از آلکان‌های سنگین دیگر می‌باشد. فرآیند پالایش ال‌ان‌جی، می‌تواند به نحوی طراحی شود، که محصول نهایی تولید شده شامل ۱۰۰ درصد متان باشد.
هیدروکربن
هیدروکربن‌ها ساده ترین ترکیبات آلی هستند که فقط از دو عنصر کربن و هیدروژن تشکیل شده‌اند.
هیدروکربن ها سازنده اصلی نفت و گاز طبیعی هستند. آنها به عنوان سوخت و روان کننده و همچنین مواد اولیه برای تولید پلاستیک، الیاف، لاستیک، حلال، مواد منفجره و مواد شیمیایی صنعتی عمل می‌کنند.
هم بنزین و هم سوخت دیزل(گازوئیل) از صدها مولکول هیدروکربن مختلف تشکیل شده است.
بنزین
هیدروکربن‌هایی مانند پارافینها ( آلکان‌ها)، نفتن‌ها (سیکلوآلکان‌ها ) و اولفینها (آلکن‌ها) در بنزین موجود هستند ولی می‌شود اکتانها (C8H18) را به عنوان یکی از ترکیبات مشخص در بنزین دانست.
گوگرد
ترکیبات گوگرد یکی از رایج ترین ناخالصی های موجود در نفت خام است. گوگرد موجود در مازوت مایع مستقیماً منجر به انتشار SO2 و ذرات معلق سولفات می شود که سلامت عمومی و اموال جامعه را به خطر می‌اندازد.
عدد ستان
عدد ستان یک معیار اندازه‌گیری برای نشان دادن زمان تاخیر احتراق سوخت در موتورهای دیزل است. این عدد زمان تاخیر میان شروع پاشش به داخل محفظه احتراق و شروع احتراق سوخت را نشان می‌دهد.
محصولات مدپاتکس
انواع اکتان بوستر، مکمل بنزین و انژکتور شور با تکنولوژی نانو
انواع اکتان بوستر، مکمل بنزین و انژکتور شور با تکنولوژی نانو
بهترین مکمل بنزین اقتصادی
سوپر اکوکتان
محصول اقتصادی مدپاتکس
بهسوزی بنزین داخل موتور
کاهش ناخالصی های بنزین
کاهش لرزش و ناک موتور خودرو
دیدگاه‌ها