اصول تقطیر نفت خام……………………………………………………………..2
انواع روش های تقطیر مواد نفتی……………………………………………………………..2
اصول تقطیر……………………………………………………………..4
واحد تقطیر نفت خام……………………………………………………………..11
برج بوتان گیر……………………………………………………………..20
دستگاه کاهش گرانروی……………………………………………………………..24
اصول عملیات دستگاه های شستشوی گاز مایع……………………………………………………………..30
دستگاه تهیه و تصفیه گاز مایع……………………………………………………………..40
گوگرد زدایی خوراک……………………………………………………………..52
کلرزدایی……………………………………………………………..52
محتویات……………………………………………………………..74
ترکیبات شیمیایی بنزین موتور……………………………………………………………..93
نفت گاز……………………………………………………………..108
مشخصات نفت گاز……………………………………………………………..109
تهیه قیر و تقطیر نفت خام……………………………………………………………..120
قیرمایع……………………………………………………………..130
سیستم سوخت پالایشگاه……………………………………………………………..158
خوردگی چیست؟……………………………………………………………..165
پوشش ها……………………………………………………………..173
دسته بندی ازمایشات……………………………………………………………..185
اصول تقطیر نفت خام :
نفت خام مخلوطی ازهیدروکربورهای مختلف است مواد متشکله نفت خام هریک دارای نقطه جوش متفاوتی هستند تفکیک هریک ازهیدروکربورها براساس نقطه جوش آنها انجام می یابد به عبارت دیگر هرچه نقطه جوش برش نفتی کمتر باشد عمل جداسازی در درجه حرارت کمتری امکان پذیر خواهد بود نقطه جوش مواد در نفت خام به نسبت سنگینی آنها افزایش می یابد اولین پالایشگاه نفت خام که به طور رسمی کارخود راآغاز کرد توسط ویلیام بارندال و ویلیام آبوت در سال 1860 میلادی در تیتو سویل پنسیلرانیای ایالات متحده آمریکا با هزینه 15000 دلار تاسیس شد. گرچه مدارکی نیز یافت شده است که گویای پالایش نفت در روسیه هم در سال 1735 میلادی می باشد. پالایشگاههای ابتدایی به صورت محموله ای (Butch ) شروع به کار کردند تا این که درسال 1860 میلادی ضرورت عملیاتی و اقتصادی تقطیر مداوم (con tinuous ) را متداول کرد حال انواع مختلف روشهای تقطیر و عوامل مختلف روشهای تقطیر و عوامل مختلف موثر درعمل تقطیر و تفکیک شرح داده می شود.
انواع روشهای تقطیر مواد نفتی :
به طور کلی روشهای تقطیر بدو نوع تقسیم می شوند که ذیلاً شرح هریک داده می شود:
1) تقطیر محموله ای یا نوبتی : این نوع تقطیر درقدیم بسیار متداول بود ولی امروزه به علت نیاز نیروی انسانی ضرورت ظرفیت زیاد این روش کمتر مورد توجه قرار گرفته است.
مع ذلک در موارد زیر تقطیر محموله ای یا نوبتی ازنظر اقتصادی قابل توجه است :
1) تولید درمقیاس کم ( کمتر از پانصد هزارتن در سال )
2) ضرورت تغییر زیاد در شرایط خوراک و محصولات مورد نیاز
3) استفاده نامنظم از دستگاه
4) تفکیک چند محصولی
5) عملیات تولیدی متوالی با فرآیندهای مختلف
امروزه تقطیر نوبتی یا محموله ای صرفاً در صنایع داروئی ، رنگ ، موادآرایشی و مواد مشابه به کار می رود ودر صنایع پالایش نفت درموارد معدودی مورد استفاده قرار می گیرد.
در این روش ظرف محتوی مایع یاحرارت ثابتی گرم می شود و ترکیب بخارات حاصله نسبت به زمان به طور دائم درحال تغییرات ولی هرلحظه بخارات با مایع خود درحال تعادل خواهند بود در این روش نیز به منظور بهبود کیفیت عمل جداسازی فرآورده های حاصله و تماس هرچه بیشتری بخارات و مایع از سینی (Tray ) ویا انباشته (Packing ) استفاده می شود ولی مقدار سینی های به کار رفته زیاد نمی باشد در تقطیر محموله ای سینی تا زمانی که غلظت جزء سبک تر در جوشاننده (Redoier ) زیاد باشد خلوص محصول بالایی برج تقذیباً ثابت خواهد ماند وبه محض کم شدن درصد جزء سبک در مایع تحت حرارت خلوص محصول بالا سری سریعاً افت خواهد کرد. اگر نسبت مایع پس ریز ( بخارات حاصله از بالای برج بعد از میعان به صورت محصول خارج شده و قسمتی دیگر به داخل برج برگردانده می شود.) ثابت بماند ترکیب فرآورده بالا سری تدریجاً تغییر می کند به طوری که ترکیب محصول نهایی متوسط غلظت های لحظه به لحظه طول زمان تقطیر خواهد بود. اگر نسبت مایع پس ریز زیاد باشد سرعت بهره برداری محصولی کاهش می یابد ولی محصول با کیفیتی بهتر بدست خواهد آمد ازنظر اقتصادی باید بین کیفیت و زمان تقطیر تعادل مناسبی ایجاد گردد. درجه ثابت نگه داشتن درصد و خلوص محصول بالاسری پس ریز باید به تدریج کاهش یابد.
2) تقطیر مداوم : امروزه به علت اقتصادی بودن تقطیر مداوم درتمام عملیات پالایش نفت از این روش استفاده می شود در تقطیر مداوم برای یک نوع خوراک مشخص و برش های تعیین شده شرایط عملیاتی ثابت به کار گرفته می شود به علت ثابت بودن شرایط عملیاتی ثابت به کار گرفته می شود به علت ثابت بودن شرایط عملیاتی در مقایسه با تقطیر محموله ای یا نوبتی به مراقبت و نیروی انسانی کمتری احتیاج است پالایشگاههای نفت امروز با بهره گیری از روش تقطیر مداوم ، به تولید متان و اتان به عنوان سنفت گازهای پالایشگاه وپروپان و بوتان به عنوان گاز مایع و خوراک واحدهای پتروشیمی و بنزین موتور و فضای سنگین جهت خوراک واحدهای تبدیل کاتالیستی مرحله تهیه بنزین با درجات آرام سوزی زیاد حلالها و نفت سفید به سوخت جت سبک و سنگین. نفت گاز ، خوراک واحدهای هیدروکرار و واحدهای روغن سازی نفت کوره و انواع آسفالت ها می باشد.
اصول تقطیر :
اساس عمل تقطیر جزء به جزء بر اصل قدرت تبخیر volaliuty محصولاتی است که جدا کردن آنها مورد نظر می باشند عمل تبخیر که تغییر حالت مواد از مایع به بخار می باشد احتیاج به جذب انرژی دارد هروقتی که به مخلوطی ازمواد مختلف حرارت داده می شود ازدیاد درجه حرارت موجب افزایش فشار بخار و ازدیاد تمایل مواد به خروج ازمایع و ورود به فاز بخار می گردد وبنابراین همواره ازهمه مواد به نسبت های مختلف درفاز بخار وجود خواهد داشت وفاز بخار همیشه ازمواد سبک غنی خواهد بود درعمل تبخیر یک مخلوط هریک ازمواد متشکله درمایع فشاری معادل فشار جزء خود را دارند و مجموع جزء فشار بخار کلیه مواد متشکله درمایع مساوی با فشار بخار مخلوط است تمایل بخار شدن هرماده درمخلوط متناسب با جزء فشار بخار آن ماده در دمای محیط است مواد سبکتر که دارای فشار بخار بیشتری می باشند قبل از سایر مواد تبخیر می شوند درصورتی که فشار و درجه حرارت ثابت باشند تعادل مشخصی بین مایع و بخار ایجاد خواهد شد یعنی به ازاء تبخیر شدن هرمولکول ازمایع و خروج آن از فاز مزبور یک مولکول ازبخارات مایع گشته و به فاز مایع وارد می گردد این امر به سبب ثابت بودن مجمع انرژی سیستم می باشد این حالت را حالت تعادل بین مایع و بخار می نامند.
انواع وسایل تماس بخار و مایع :
در اکثر برج های تقطیری که ساخته می شوند از یکی ازدو نوع وسایل تماس بخار و مایع استفاده می شود.
1) سینی
2) انباشته
سینی هائی که بیشترین مورد مصرف را در برج های تقطیر و تفکیک به خود اختصاص داده اند عبارتند از :
1) سینی با کلاهک
2) سینی مشبک
3) سینی دریچه دار
سینی با کلاهک :
گرچه این نوع سینی تا قبل از اواسط سالهای 1956 میلادی متداول ترین سینی در صنایع نفتی و شیمیایی بودند ولی امروزه کمتر مورد استفاده قرار می گیرند وسینی های مشبک دریچه دار تقریباً به طور کامل حاشیه سینی با کلاهک شده اند.
عدم کاربرد زیاد سینی با کلاهک را می توان به چند علل اساسی بیان کرد :
1- قیمت زیاد
2- سرعت کثیف شدن و تجمع جامد روی آنها
3- افت فشار زیاد به علت مسیر پیچیده بخار
4- گرادیان زیاد مایع که طراحی برجهای بزرگ را محدود می کند.
5-در فشارکم به علت محدودیت عبور جریان ، مواد ازکلاهک های سینی قطر برج ها بزرگ طراحی می شوند.
6-اثرخورندگی بسیار سریع در سینی های مشبک
وبا وجود اشکالات زیر درچند مورد استعمال سینی های کلاهک دار قابل توجیه است.
1) در برج هایی که سرعت مایع کم باشد.
2) در برج هایی که نسبت تغییر ظرفیت ( نسبت تغییر ظرفیت عبارت است از نسبت جداکثر به حداقل جریان گاز و مایع در برج ) زیاد مورد نظر باشد.
نیمه مشبک :
امروزه در اکثر برج های تقطیر و تفکیک از سینی مشبک استفاده می شود دلیل رجحان این نوع سینی به انواع دیگر را می توان به صورت ذیل بیان کرد :
1) هزینه نصب ازتمام سینی های دیگر کمتر است.
2) روش طراحی آنها کاملاً روشن است.
3) امکان ازکارافتادن آنها ( با شبکه های بزرگ ) است.
4) ظرفیت آنها مساوی یا بیشتر از انواع دیگر سینی ها می باشد.
5) راندمان آنها درصورت طراحی دقیق و مناسب زیاد باشد.
سینی های مشبک درموارد ذیل قابل استفاده نمی باشد.
1) افت فشار بسیارکم باشد.
2) نسبت تغییر ظرفیت زیاد باشد ( بزرگتر از1 :3 در فشار زیاد بیشتر از2:1 در فشارکم ).
3) سرعت مایع اندک باشد ( کمتر از2 گالن درهر فوت عرض متوسط عبور جریان.)
سطح سوراخهای موجود در سینی که بستگی به سرعت بخار و افت فشار مطلوب در سینی دارد به طور معمول بین 4 تا6 درصد سطح فعال سینی را تشکیل می دهد مهم ترین قسمت در طراحی سینی های مشبک محاسبه سطح سوراخ می باشد اگر سطح سوراخ ها کم باشد باعث شده افت فشار زیاد گردد ودر نهایت حالت فوران ایجاد خواهد شد. از طرف دیگر اگر سطح سوراخ ها خیلی زیاد باشد مایع روی سینی از سوراخ ها ریزش خواهد کرد وباعث تضعیف راندمان تفکیک خواهد شد.
مقدار ریزش تا 25 درصد کل مایع درحرکت روی سینی قابل تحمل است افت فشاری که به طور معمول در طراحی سینی مشبک درنظرگرفته می شود بین 105 تا5 اینچ آب است.
سینی دریچه ای :
سینی دریچه ای عبارت است از صفحه مشبکی که روی هر سوراخ سرپوش دایره ای ، نواری شکل که به صورت دریچه عمل می کند و در اثر عبور هیدروکربورها باز می شود و تحت عمودی سرپوش ها بوسیله چندپایه محدود می شود با تعبیر جریان بخار بازشدن دریچه ها نیز تغییر کرده و مانند شیر سطح عبور بخار را تغییر می دهند هزینه نصب این گونه سینی ها 15 تا20 درصد بیشتر از سینی های مشبک معادل آنهاست و درعوض نسبت تغییر ظرفیت در سینی های دریچه ای بیشتر ازنوع مشبک است.
سازندگان سینی های دریچه ای مزایای زیر را برای این نوع سینی عنوان می کنند:
1) با داشتن شعاع عملیاتی زیاد افت فشار تقریباً ثابتی دارند.
2) نسبت تغییر ظرفیت درآنها زیاد است.
3) ازنظر راندمان و ظرفیت عملیاتی تقریباً با سینی های مشبک برابرند.
اشکالات مکانیکی که درمورد دریچه ها مشاهده می شوند اکثراً فرسودگی یا خورندگی پایه ای آنها است حرکت دائمی دریچه ها به تدریج تولید خستگی می کند که با بودن دریک محیط خورنده تشدید می شود.
برج های انباشته :
انباشته ها یکی دیگر از وسایل تماس بین بخار و مایع در برجهای تقطیر وبرج های جذب مایع و بخار هستند انباشته ها بدو طریق در برج ها قرار داده می شودند :
1- نامنظم
2- منظم
انباشته های نامنظم برای موارد زیر استفاده می شوند.
الف ) درعملیاتی که نفت فشار کم مورد نیاز است مانند برجهای خلاء
ب) در عملیاتی که نسبت مایع به گاز زیاد ایت.
ج) درمحیط هایی با خورندگی زیاد انباشته های پلاستیکی و یا سرامیکی مصرف می شوند.
د) دربرج های تقطیر با قطر کم
2-2) انباشته های منظم به صورت قطعات پیش ساخته در داخل برج قرار داده می شوند. این گونه انباشته ها دارای سطح تماس زیاد می باشند ازآن جایی که طرز قرار گرفتن انباشته های منظم به صورت استاندارد نمی باشد از هیچ گونه روش طراحی یکسان و همگن نمی توان در این مورد ارائه داد هرنوع انباشته دارای روش محاسباتی شخص خود می باشند که بوسیله سازنده عرضه می شود. بهترین مورد در طراحی برج های انباشته چگونگی توزیع مایع روی آن ها استاگر سطح انباشته ها به اندازه کافی مرطوب نباشد راندمان برج بسیار کاهش خواهد یافت برای داشتن یک سیستم قابل قبول باید درهرفوت مربع انباشته چهار نقطه توزیع مایع وجود داشته باشد و مقدار مایع نیز باید درحدود 2 گالن در دقیقه درهر فوت مربع باشد.
انباشته ها در صنایع دارای انواع گوناگونی هستند انباشته های متداول تجاری عبارتند از:
1) حلقه های شکاف دار
2) زین اسبی
انباشته های فوق را می توان از فلز یا پلاستیک ویا سرامیک تهیه کرد.
اشکالات مکانیکی که باعث مختل شدن عمل تقطیر و تفکیک می شود :
درعملیات تقطیر تفکیک در اثر بروز برخی اشکالات مکانیکی در برج های تقطیر پدیده هایی بوجود می آیند که باعث تضعیف عمل تقطیر و کاهش راندمان عملیات می شوند. به علت اهمیت فراوان در شناسایی این گونه پدیده ها ذیلاً به شرح آنها پرداخته می شود.
1) Floadineg :
عامل اصلی این مساله ازدیاد اختلاف فشار در دو طرف یک سینی است در اثر زیاد شدن جریان گاز ویا مایع دریک برج تقطیر اختلاف فشار بین سینی های برج به تدریج زیاد می شود به طوری که در نهایت از انتقال مایع به سینی پایین ترجلوگیری می شود و فضای خالی دو سینی بوسیله مایع اشغال می شود اگر اشکالات فوق سریعاً وضع نشود تدریجاً تمام برج ازمایع پرشده واز محل خروجی بخار در بالای برج سرزیر می شود درصورت وقوع این پدیده راندمان تفکیک در سینی به حداقل مقدار کاهش می یابد.
2-Entnuinement :
اگر سرعت صعود گاز در برج تدریجاً زیاد شود و قطر برج تکافوی عبور جسم گاز زیاد گاز مورد نظر را نداشته باشد در اثر سرعت زیاد گاز قطرات مایع به همراه گاز به سینی بالاتر منتقل شده و راندمان تفکیک را کاهش می دهد در واقع با این عمل اجرا شده مایع دوباره با یکدیگر مخلوط می شوند.
3)Priming :
درمخلوط مایع وگازهایی که امکان تولید کف وجود دارد در اثر سرعت زیاد گاز این عمل صورت می گیرد در این حالت فضای بین سینی ها از کف پر شده و مقدار زیادی مایع از یک سینی به سینی دیگر منتقل می شود این حالت وضع تشدید شده Entsainnent است مایع منتقل شده به سینی بالاتر " دوباره از مسیر معمولی خود به سینی پایین تر ریخته می شود و مایع به صورت چرخشی بین دو سینی حرکت می کند در این حالت اگر مقدار بیشتری مایع وارد برج شود افت فشار گاز را افزایش داده و باعث ایجاد Flccding خواهد شد.
4)Pumping :
اگر فشار گاز ازکل فشار درجهت مخالف آن که از سینی بالا می رود کمتر باشد مایع از سوراخهای سینی به پایین می ریزد واین ریزش با درنظرگرفتن نوع و خلوص تفکیک تاحدی قابل تحمل است و درصورت تجاوز ازحد قابل قبول باعث اختلال در عقل تفکیک خواهد شد این پدیده در سینی های مشبک بیشتر اتفاق می افتد.
واحد تقطیر نفت خام :
نخستین واحد مهم در پالیشگاه واحد تقطیر نفت خام است در این واحد نفت خام تحت فشار و دمای معین به بوشهائی تفکیک می شود که به ترتیب برحسب فاصله جوششان قرارگرفته اند. چون این بوش ها به عنوان خوراک واحدهای پالایشب بعدی به کار می روند باید مشخصات معینی را دارا باشند. تفکیک نفت خام دردو مرحله صورت می گیرد. اول تقطیر تمامی نفت خام در فشار جود سپس ادامه تقطیر در فشار پایین تر( که اصطلاحاً تقطیر درخلاء گفته می شود). به منظور جلوگیری از به حرارتی باقیمانده دیرجوش که از ستون اتمسفری بدست می آید.
واحد تقطیر اتمسفری:
نفت خام پس از عبور از صنعت نمک گیری به داخل یک رشته مبادله کنند. حرارتی پمپ می شود. پس از تبادل حرارت با فرآورده های جریانهای برگشتی ستون تقطیر به دمای حدود ْF 550 می رسد نفت خام درکوره ای ( کوره های شعله مستقیم یا کوره های لوله ای ) حرارت بیشتری می بیند تا دمایش را به ْF 750 می رساند ( در بسیاری ازموارد دما را به ْF 650 می رسانند) پس مخلوط بخار مایع بدست آمده به منطقه تبخیر سریع (flos tone ) ستون تقطیر اتمسفری وارد می شود. دمای تخلیه کوره به اندازه کافی زیاد است (343 تا 399 تا F ْL6SO750 ) از این رو بخارها بطور ناگهانی از بقیه مواد سنگین تر جدا شده وبطرف سینی های بالای ستون حرکت می کنند و ضمن عبور از سوراخهای سینی ها و مایع برگشتی یا مایع روی آنها مقداری ازحرارت خود را ازدست داد. ودرجایی که نقطه جوش بخار است برابر درجه حرارت سینی شود درهمان سینی مایع می گردد. ترکیبات خیلی سبک بخارات که در شرایط برج بصورت بخار باقی می مانند " این ترکیبات معمولاً از بنزین و ترکیبات سبکتر ازآن می باشند " از بالا برج تقطیر خارج می شوند. باید توجه داشت که بین فاز مایع و بخار عمل انتقال جرم صورت می گیرد پس همواره باید سطح تماس بین فاز مایع وگاز را داشته باشیم بخارات خروجی بوسیله کولرهای خنک شده و بنزین و ترکیبات تشکیل دهنده و گاز مایع از قسمت Roeiver تقطیر شده و بخارات غیرقابل مایع شدن در شرایط Reciver ازآن خارج می شوند.
قسمت سنگین ترنیز طرف پایین ستون جریان می یابد.
ستون تقطیر 30-So سینی تشکیل شده است که ازهریک ازآنها بخار و مایع به حال تعادل هستند. جدا کردن مخلوط های مرکب نفت خام نسبتاً به آسانی انجام می شود و معمولاً 5 تا8 سینی برای هرمحصول جانبی به همین تعداد سینی در بالا وپایین از این ستون سینی خوراک ضروری است. بنابراین یک برج اتمسفری تقطیر نفت خام با چهار جریان جانبی خروجی به 30 تا42 سینی نیاز خواهد داشت. برش های نفتی به ترتیب برحسب فاصله جوششان جدا می شوند، به این ترتیب که از بالای ستون سبکترین مواد نفتی گازها و بنزین سبک بدست می آید واز قسمت های جانبی ستون فرآورده هایی نظیر نفتا و نفت و گازوئیل. جریان های خروجی از ستون تقطیر بصورت بخارند وپس ازعبور از کتداتورها ( چگالنده ) به مایع می شوند. قسمتی از این مایع بعنوان فرآورده تقطیر به ستون بازگردانده می شود. هدف از reflax تفکیک بهتر تنظیم دمای ستون است. زیرا reflux که بصورت جریان پایین به سینی مربوط می گردد به محض ورود به ستون تقطیر مجدداً تبخیر می شود وگرمای لازم برای این تبخیر ازمواد موجود از سینی گرفته می شود. وبه این ترتی مواد سنگین تری که ازبخارها آماده خروج از ستون بودند دوباره به حالت مایع درآمده وبطرف سینی های پایین تر جریان می یابند. ازآنجا که همیشه مقداری مواد سبکتر همراه فرآورده ها کشیده شده و از ستون تقطیر خارج می شوند و موجب کاهش نقطه اشتعال فرآورده می شوند، بنابراین فرآورده های خروجی از ستون تقطیر را به ستونهای Strippe کوچکی ( مجهز به 4 تا15 سینی ) می فرستند تا مواد سبکتر جدا شوند. عملی که از این ستونهای جانبی انجام می گیرد عبارت است ازSteanm strippinjn لایفی در اثر تماس بخار آب باقی آورد. نفی ( که درجهات مخالف یکدیگر جریان دارند ) اجزاء سبکتر موجود در فرآورده منجر شده وبه همراه جریان بخارآب کشیده می شود. درپایین ستون تقطیر نیز بخار آب تزریق می شود که هدف آن جدا سازی گازوئیل بجا مانده از باقیمانده اتمسفری است.
ستون تقطیر اتمسفری معمولاً دارای 30 تا50 تفکیک است. پنتان و مواد سنگین تری که از بالای ستون تقطیر خارج می شوند درکترانسور تبدیل به مایع شده، برش نیز سبک را تشکیل می دهند. ضمناً مقداری پروپان و بوتان نیز در برشی وجود دارد، قسمتی از این برش به ستون بازگردانده می شود و بقیه به واحد تثبیت درکارخانه گاز یا پالایشگاه فرستاده می شود. درآنجا سرریان و بوتان ها از برش (ْF 180-c5 ). یعنی بنزین یک تقطیر مستقیم جدا می شوند.
ترکیبات سنگین تر از بنزین از قبل برج به بیرون کشیده می شود (Side Ploduet ) واضح است که محصولات جانبی برجها مقداری ازمایع برگشتی برج است که به بیرون فرستاده می شود.
محصولات جانبی عبارتند از نفت سفید ـ نفت گاز و محصولات ته برج که به علت تماس یا مواد سبکتر مقداری ازآن درخود نگه داشته و بدین ترتیب ثبات فیزیکی خود را ازدست داد. است ، مثلاً plesh Pont آن کمتر ازتعداد خفیفی آن خواهد بود. برزیصح آن از بخار آب Su Pper heat استفاده می گردد.
تقطیر درخلاء :
چنانچه بخواهند در ستون تقطیر اتمسفری قسمت های سنگین تر نفت خام را تصفیه یا تقطیر نمایند حرارت بیشتری لازم است که موجب شکستن ( کرالینک ) حرارتی ملکولها می شود. بنابراین ته مانده تقطیر لغوی را به ستون تقطیرخلاء می فرستند که فشار آن بین 25 تا40 میلیمتر جیوه ( دار بعضی موارد نیز 10 میلیمتر جیوه ) می تواند باشد. از فشار پایین تر ترکیبات در دمای پایین تر می جوشند و در نیمه حرارت زیادی لازم است که باعث کرانیک حرارتی نشود. پس تقطیر باقیمانده سنگین اتمسفری بصورت زیر و واحد تقطیر خلاء انجام می گیرد.
ابتدا باقیمانده اتمسفری را به یک کوره لوله ای می فرستند تا دمایش به حدلازم نرسد. در این کوره بخارآب نیز تزاتور می شود که هدف آن افزایش سرعت جریان در لوله های کوره و کاهش کک و کاهش فشار جزئی هیدروکربنها است. تعداد آب مصرفی بستگی به فاصله جوش خوراک و جزء تبخیر شده دارد ولی معمولاً بین 10 تا15 پوند برای هر شبکه خوراک است. دمای خروجی کوره نیز با توجه به فاصله جوش خوراک و بخشی ازآن که باید تبخیر شود و پتانسیل تشکیل کک خوراک مشخص می شود و معمولاً بین 730 تا ْF 850 است. فشار موثر ( فشار مطلق کل ـ فشار جزئی بخارآب ) درمنطقه تبخیر تعیین کننده بخشی ازخوراک است که در دماهای خروجی معین کوره تبخیر می شود بنابراین در طراحی ستون تقطیر خلاء باید سعی شود که افت فشار بین دستگاه ایجاد کننده با خلاء و منطقه Flosh به حداقل برسد. خلاء با استفاده از راکتورهای بخار و کتراتورهای بارومتری تامین می شود. تعداد و ابعاد ارکتورها و لندانسورها بستگی به خلا مورد نظر و کیفیت بخار دارد.
با توجه به اینکه فشار در ستون تقطیر خلاء پایین است حجم بخارهای تولید شده به ازاء یک شبکه خوراک خیلی بیشتر از حچم آنها در ستون تقطیر اتمسفری است و به همین دلیل قطر ستونهای خلاء بیشتر از ستونهای اتمسفری ( حتی قطر 40 فوت نیز دیده شده است ).
برای ایجاد فشار 2S mmhg در منطقه تبخیر سریع معمولاً از بیرون سه مرحله ای استفاده می شود. مرحله اول را مایع کرده و گازهای مایع نشدنی را متراکم می کند درحالی که درمرحله دوم و سوم گازهای مایع نشدنی را از چگالنده ها خارج می کنند و خلا ایجاد شده محدود به فشار بخارآب مورد استفاده درچگالنده ها است چنانچه ازآب خنک تری درچگالنده ها استفاده شود می توان در برج تقطیر درخلا فشار مطلق پایین تری ایجاد کرد چگالنده های سطحی علی رغم هزینه بالاتر در مقایسه با چگالنده های هواسنجی کاربرد بیشتری دارند زیرا ازآلودگی آب با مواد نفتی جلوگیری می شود.
تجهیزات کمکی :
در اغلب موارد بین بتادلگر گرمایی ، بیش گرمایش خوراک ، گرمکن لوله ای برج تقطیر اتمسفری یک مخزن تبخیر سریع نصب می گردد قسمت سبک ترخوراک که در این مخزن پس ازجذب گرما از تبادل گرمایی پیش گرمایش تبخیر می شود در این مخزن جدا می شود. مستقیماً به منطقه تبخیر سریع برج تقطیر جزء به جزء فرستاده می شود بخش مایع پس از گذشتن ازگرمکن به منطقه تبخیر سریع برج وارد می شود.
این امر باعث می شود که بتوان ازگرمکن های کوچک تر و با هزینه کمتر استفاده کرد وهمچنین در دمای خروجی پایین تر گرمکن مقادیر یکسانی ازفرآورده های بالا سری برج را به دست آورد در برخی پالایشگاهها به جای این که قسمت تثبیت را درکارخانه گاز پالایشگاه قرار دهند آنها را در بخش تقطیر نفت خام قرار می دهند در مایع بدست آمده از بخار بالاسری برج اتمسفر مقدار پروپان و بوتان وجود دارد که فشار بخارشان بسیار بیشتر ازحد مجاز برای تهیه مخلوط بنزین است. برای حذف این هیدروکربن ها باقی مانده جریان پس از برداشت مایع باز روانی به داخل برج تثبیت فرستاده می شود تا با کاهش مقدار پروپان و بوتان موجوددر بنزین سبک تقطیر مستقیم فشار بخار به میزان لازم پایین بیایند سپس در قسمت مخلوط سازی فرآورده های پالایشگاه بوتان به جریان بنزین اضافه می شود تا فشار بخار آن متناسب با نیاز تنظیم گردد.
شرح جریان واحد تقطیر (Flow deseription ) :
حذفیت مخازن مربوطه به قسمت تقطیر 300000 هزار شبکه دارای سه تانک 100 هزار شبکه ای که هرتانک با تجهیزات مربوط به مخلوط کننده موتور مربوط به نشان دهنده اتوماتیک و اندازه گیر دمای تانک می باشد. نفت خام گچساران بوسیله خط لوله 10 اینچی به طول 260 کیلومتر به مخازن می رسد بطور نرمال یک تانک درحال دریافت ویک تانک پرویک تانک درحال تخلیه به واحد تقطیر می باشد. به منظور جریان نفت خام محصولات ورودی و خروجی تانکها به وسیله بخارگرم می شوند.
نفت خام ازمخازن به کمک وزن نفت خام درون یک خط لوله 14 اینچی ورودی پمپ خوراک دهند یعنی (P 101 A,B ) می گردد. جریان نفت خام وارد قسمت وارد پمپ خوراک دهنده می شوند که این جریان توسط Fr114,115 ثبت می گردد.، به جلو نرول پمپ P 101 A درحال کارکردن وP101B بصورت یدک ویادوکریم کار می کند. جلوی سیال خروجی از پمپ 101 A,B توسط Fr113 ثبت می گردد و فشار آن توسط PRE 193 نفت خام خروجی پمپ در مبدل های حرارتی ( قسمت پوسته ) با نفت سفید و گازوئیل و گازوئیل سنگین برج خلاء تبادل حرارت کرده وبه دمای ْ118L می رسد در ضمن قبل از وارد شدن به قسمت پوسته این مبدل ها یک جریان آب که جلوی آن توسط FRC 114 ثبت و کنترل می گردد به آن برخورد می کند و شماره مبدل ها به قرار زیر است:
4 101 ,102,103,104
نفت خام با دمای cْ118 بعد ازخارج شدن از قسمت یون این مبدل ها وارد ظرف نمک می گردد.
خروجی ازواحد نمک زدائی به قسمت shall 4-104 دومین مبدل حرارتی با la-v-g وارد شد. وبا آن تبادل حرارت کرده وبعد ازآن به قسمت Shall مبدل 4-30L رفته وبا ته مانده واحد ـ VLS تبادل حرارت می کند و هنگامیکه واحد -VLS بسته باشد از مبدل های 129 A,B,C,4 رفته وبا ته مانده واحد – vls تبادل حرارت می کند و هنگامیکه واحد ـ vls تبادل حرارت می کند و هنگامیکه واحد- vls بسته باشد ازمبدل های 4- 129 A,B,C, استفاده می شود که ازآن نفت خام یا ته مانده برج خلاء تبادل حرارت می کند. ازخروجی 4-30L نفت خام از طریق Frclol که جریان های کوره را اندازه گیری می کند وارد کوره 101 می شود و درجه حرارت ورودی به کوره ْ204 است. وبا دمای ْC و36 ازکوره خارج می شود که این دما توسط Tre 105 کنترل می گردد.
خروجی کوره با دمای ْC و36 وارد برج اتمسفریک واز روی سینی سی و هشتم (38) تزریق می شود. و در این برج نفت خام به برش های مختلف تقسیم می گردد که در زیر توضیح داده می شود.
مواد سبک و گازهای قسمت بالای برج خارج می شوند وبعد از خنک شدن در محلی 4-109 وارد کولرآبی vlloA/B می گردند و سپس وارد V-105 می گردد که ما در این حذف سه فاز مایع آب و مایعات هیدروکربن و گاز داریم. آب این ظرف توسط P-lotA,B به واحد آب ترش فرستاده می شود و قسمتی ازهیدروکربن های مایع موجود در این حذف توسط پمپ P-108A,B به عنوان مایع برگشتی به بالای برج می گردد و قسمتی دیگر از همین مایعات هیدروکربن توسط پمپ 109,A,B به عنوان خوراک برج بوتان زدائی استفاده می گردد در تعداد این جریان توسط Frell7 کنترل می گردد. بخارات بالای حذف 105 (Relivler ) وارد ظرف 117 (comprellor k.o omim ) شده و پس ازآن به اولین مرحله کمپرس 101 وارد می شود و خروجی ازکمپرسور وارد ظرف 118 (k.o prum ) البته قبل ازوارد شدن به ظرف 118 وارد c.w130 می گردد. گازهای خروجی از ظرف 118 وارد مرحله دوم کمپرسور 101 گردیده و پس خروجی ازکمپرسور بعد از گرفتن ازمبدل (cow 131 ) وارد ظرف 119 می گردد که در این ظرف ها داریم فاز مایع آن برابر برج بوتان زدا و فازگاز آن برای واحد آیین فرستاده می شود. درضمن فشار بالا برج و ظرف 105 توسط 137Pre کنترل می گردد. همه روی سینی 5 و مایع در 118-7 از طریق پمپ 119 شده وبا گازهای فشرده نشده مرحله دوم کمپرسور مخلوط گردیده و از طریق e.w131 وارد ظرف 119 می شود که از طریق Lc-145 به برج بوتان زدا فرستاده می شود.
نفت سبک (B.N ) از بالای برج با دمای ْ132c خارج می گردد که بوسیله Tillo کنترل می گردد و در اصل این جریان بین سینی 10 و11 به بیرون کشیده می شود و وارد برج عریان کننده ای می گردد وبعد ازخارج کردن مواد سبک آن در برج عریان کننده قسمتی ازآن مجدد به برج اتمسفریک برمی گردد و قسمتی که توسط FR اندازه گیری ومی گردد و به مخازن ذخیره فرستاده می شود ( توسط 102A,B) در ضمن خارج از کیفیت به تانک Slopl سبک (204( فرستاده می شود. سطح مایع درون این برج توسط Llc105 کنترل می گردد.
Kerosoh : یا نفت سفید از بین سینی های 18 تا 19 از دمای ْ193c گرفته می شود وبه دو جریان تقسیم می گردد. جریان اول که نفت سفید گردی نامیده می شود بوسیله پمپ P.-104 وphell مبدل 102-4 فرستاد ویا نفت خام تبادل حرارت کرده وبه دمای ْ 157c می رسد. جریان دوم وارد برج عریان کننده شده محصول نفت سفید ارزیابی برج عریان کننده بوسیله p-103A,B پمپ شده وپس ازعبور ازsheu مبدل 101-4 به دمای ْ149c می رسد وبعد ازآن به واحدهای کروبین یا نقتایونیفانیز فرستاده می شود.
نفت گاز gasocl : نفت گاز از بین سینی های 3l B در دمای ْ265c خارج شده وبه دو جریان تقسیم می گردد.
جریان اول : جریان اول بوسیله پمپ Plo8A,B به مبدل 4116 به واحد برج بوتان گیر و مبدل 4-119 در واحد Spllher تبادل حرارت کرد. یعنی در اصل با ماده برج Spllher تبادل حرارت می کنند و دوباره به برج اتمسفریک جهت گردش برمی گردد که این نفت گاز گردش در دمای ْ 19 4c به برج روی سینی 28 می ریزد.
جریان دوم : این جریان بعنوان محصول نفت گاز وارد برج عریان کننده شده و بر روی سینی اول می ریزد و بخارات عریان کننده با فشار clo2kg وبا سرعت r-6 کیلومتر درساعت تزریق می گردد. سطح مایع درون عریان کننده بوسیله llc 103 که مقدار خروجی از برج اتمسفریک را تنظیم می کند کنترل می شود. بخارات بالای برج عریان کننده به برج اتمسفریک بین سینی 31:30 برمی گردد. محصول نفت گاز بوسیله پمپ P-105 A,B به طرف 4-103 twbe وبعد ازآن به کولر هوائی 4-107 و پس ازآن به کولر آبی 4-108 A,B رفته و وارد ظرف v-R با دمای ْ43c می گردد، آب گرفته شده ازنفت گاز متناوباً بطور دستی تخلیه می شود. چرخش از طرف v-h2 وارد v-ll (gos ovl sovtprum ) می شود. وبعد از نمک گیری جهت ذخیره به مخازن فرستاده می شود. تعدادی گازوئیل خارج شده از فیلترنمکی توسط FRC ll0 کنترل و ثبت می گردد.
برج بوتان گیر :
مایعات بالای قسمت برج اتمسفریک وگازهای کمپرس شده مرحله دوم کمپسور به هم پیوسته وارد مبدل 4-114 وازآنجا وارد برج بوتان گیری گردد این جریان ازshecl مبدل 4ll4 گذشته و دمای آن به ْ 104c می رسدو پس ازآن بر روی بر روی سینی 16 می ریزد. حرارت پایین برج به وسیله 4116 وبوسیله نفت گاز تا این می گردد. دمای پایین برج ْ19lc که درست می شود. محصول پایین برج ( ْ 5,T,184c ) از طریق 116-4 وپس ازآنکه دمایش به ْ 127 رسید به عنوان خوراک spkter بر روی سینی 14 می ریزد. بخارا بالای برج بوتان زدا در دمای ْ60c خارج شده و وارد 4115 گردیده و پس از به ظرف دریافت کننده برج یعنی 108-7 می ریزد. مایعات قسمت بالای برج که از این ظرف ذخیره گشته اند توسط پمپ P-116 A,B به واحد L-P- G فرصت می شود مقدار این جریان بوسیله Fre 135 اندازه گیری می شود. وle 135 سطح مایع درون ظرف دریافت کننده را کنترل می کنند و پمپ P-115,A,B مایع از درون ظرف دریافت کننده را ازطریق 134-Fre به عنوان برگشتی به برج بوتان زدا برمی گردند. جریان کوچکی ازRefhux جهت رقیق کردن باید ضدخوردگی استفاده می گردد. دمای سینی پنجم برج اندازه گیری و نسبت شده این کار بوسیله Tre 174 وfre 134 انجام می گیرد یعنی در اصل freb4 ازTre174 دستور می گیرد.
Spliter :
این برج دارای 26 سینی می باشد و ازپایین برج بوتان گیر خوراک این واحد بر روی سینی 14 می ریزد. حرارت پایین به وسیله نفت گاز درون 119-4 تامین می گردد. مقدار نفت گاز بوسیله Frel37 ثبت و کنترل می گردد. دمای پایین برج بوسیله Tre137 اندازه گیری شده و به تعدادی ْ169c بوسیله تنظیم Fre137 نگه داشته می شود. محصول پایین برج همان خوراک واحد ( CRC ) می باشد که بوسیله پمپ P-ll4A,B پمپ می گردد. این جریان از داخل کولرهای هوایی 130 و131-4 می گردد وپس ازآن وارد تانکهای خوراک e.r.u تانکهای 2063,206L ,2.L9 می گردد. تعداد جریان بوسیله 136-FR و سطح بوسیله Uc136 کنترل می شود. دمای خروجی ْ38c است. خروجی بالای Sputer که از اول به گاز است وارد 4-n7 و4-4-ll8 وپس وارد ظرف 110 (110-7 ) می گردد. فضای سبک از No-V توسط P-118 A,B به واحد مراکس فرستاده می شود. سطح مایع درون V-No بوسیله uc 140 که تعداد خروجی بطرف مراکس را تنظیم می کند کنترل می گردد. تعداد این جریان بوسیله Fre 101 که در واحد مراکس قرار دارد اندازه گیری می شود. برگشتی به برج به وسیله Frc 138 به برج برگشت داده می شود که ازTre185 فرمان می گیرد.
برج خلاء :
ته مانده برج اتمسفریک از طریق پالاهای Fre-108 ,B به کوره خلاء 14-102 وارد می شود. تعداد این جریان بوسیله همین پالها اندازه گیری می شود که Lrc102 کنترل کننده سطح مایع از پایین برج اتمسفریک بر روی آن تاثیر می گذارد. کوره N-102 دارای اوپاس است خروجی یکی شده این اوپس بوسیله Tre 140 کنترل و اندازه گیری می شود و معمولاً تعدادی ْ399c نگه داشته می شود. اگرجریان درون هرپاس از 60 درصد تعداد پیش بینی شده پایین تر برود دستگاه مربوطه lhut down داده و سوخت کوره را قطع می کند. گازهای مایع شده از قسمت از کتورهای خلاء این کوره می سوزد. برج خلاء دارای ارتفاع 24-4 متر با قطر بالایی 3.95 متر و طر پایین 4-9L متر است این برج دارای 16 سینی است که بین 3 تا 12 ازنوع Sinetray و بین شماره 1و2 ، 13و16 ازنوع valnetry می باشد.
مواد بالایی برج خلاء :
بخارات بالای برج دردمای ْ49c بوسیله Til44 بوسیله مرحله اول 4-J کشیده می شود که از بخار 105 کیلوگرم استفاده می شود. مواد کشیده شده وارد اولین (C.W ) سرد کننده شده و بخارات مایع شده اول بوسیله 4-J ( ارکتور ) اول کشیده می شود و وارد مایع کننده می گردد و ازآنجا به ترتیب زیر تقسیم می شود:
1- به قسمت برج خلاء از طریق Prel55 جهت کنترل فشارآن فرستاده می شود.
2- به اتمسفریک فرستاده می شود.
3- به سیستم داده می شود.
4- به ظرف V-116 جهت استفاده درکوره Htol فرستاده می شود.
ماده مایع شده درون ظرف جمع شده وازآنجا به وسیله پمپ P-lLL به واحد آب فرستاده می شود.
5- L.V.G.O : نفت گازخلاء :
در دمای ْ107 از بین سینی های 7و6 بوسیله پمپ P-114A,B کشیده می شود و وارد فن های هوایی 113 شده و پس ازآن از طریق uc122 که مایع قسمت L.V.G.O برج را کنترل می کنند. 14-V.G.O تزریق می گردد و تعداد جریان آن بوسیله FR130 اندازه گیری می شود و در انتهای تانکهای ضدآب 150 max فرستاده می گردد هم چنین یک خط دوانیچی جهت فرستادن آن Slop سنگین وجود دارد.
H.V.G.O نفت گاز سنگین خلاء :
این محصول در دمای ْ274c از بین سینی های 13و12 کشیده می شود و بوسیله پمپ B وP-113 پمپ می گردد یک قسمت از این جریان به عنوان heflux به برج فرستاده می شود که تعداد این جریان بوسیله Fre127 اندازه گیری شده و ازیک صافی گذشته و بصورت دوش بر روی Mesh می ریزد مابقی این جریان درون میدلهای حرارتی 4-104,105 یا نفت خام تبادل حرارت کرده و وارد مبدل 4-ln بخارات مایع شده در مسیر گردشی می باشد.
مقدار محصولات خروجی H.v.t که بوسیله ucn4 اندازه گیری می شود و پس ازآنها H.V.G.O یکی شده به عنوان خوراک واحد lsomax وارد تانکهای 20x و2073 می گردد.
فرآورده های واحد تقطیر دراتمسفر
فرآورده های واحد تقطیر ازخلاء
1- گازهای سبک
1- نفت گاز سبک
2- نفتای سبک
2- نفت گاز سنگین
3- نفتای سبک
2- نفت گاز سنگین
4- نفتا
3- ته مانده تقطیر ز خلاء
5- نفتای سنگین
6- نفت سفید جو
7- نفت گازجو
8- ته مانده تقطیر درجو
" دستگاه کاهش گراندوی "
فرآورده سنگینی که ازپایین برج تقطیردر خلاء بدست می آید بعلت گراندوی زیاد قابل مصرف نمی باشد. برای بهبود گراندوی این محصول از دستگاه کاهش گراندوی استفاده می گردد. کاهش گراندوی یک نوع عل ملام شکستن ملکولهای هیدروکربنهای سنگین است که تحت فرآیند فشار و حرارت معین انجام می شود ودر نتیجه این عمل مولکولهای سنگین شکسته و تبدیل به مواد سبک می شود و گراندوی نفت کوره کاهش می یابد.
خوراک این دستگاه ازته مانده تقطیر درخلاء تامین می گردد. دستگاه برای کاهش گراندوی (viscosity ) خوراک به میزان 8990 شبکه در روز مطرح شده است. تحت فعل و انفعالاتی که درکوره انجام می گیرد ( مولکولهای خوراک شکسته شده وبه مولکولهای سبک تری مبدل می گردد.
CH3 -CH2- CH2- CH3 CH4 + CH3- CH=CH2
ویا
CH3 -CH2- CH2- CH3 CH3 + CH3- CH2=CH2
ترکیبات سبک حاصله چنانچه با ثبات باشند به صورت گازهای سبک و بنزین از دستگاه خارج می گردند. آن دسته ازترکیباتی که بی ثبات باشند طبق فرمول زیر پلیمریزه شده و فرآورده های سنگین تر دستگاه یا TAR را می سازند.
CH2= CH2+ CH2= CH2 CH3-CH2- CH=CH2
CH3-CH2-CH= CH2+ CH2= CH2 CH3-CH2-CH-CH2-CH=CH2
ویا
RCH= CH2 + R CH= CH2 TAR , OILS
بیننده شدن الفینها چنانچه ادامه یابد منجر به تشکیل هیدروکربورهای بسیار سنگین با لک گشته که برجدار داخلی لوله های کوره می نشیند وبدین طریق از قدرت تبادل حرارارت آن می کاهد.
فرآورده های این دستگاه شامل :
1- ته مانده سنگین (Tar ) : که جزء اصلی فرآورده نفت کوره پالایشگاه است.
2- بنزین نامرغوب که برای سوخت درکوره دستگاه کاهش گراندوی و دیگهای بخار ور استفاده قرار می گیرد.
3- گازهای سبک که جهت عاری شدن از هیدروژن سولفوره بدستگاه تصفیه گاز باآمین هدایت می شوند.
فرآورده Tar :
وزن مخصوص 10 004
گراندوی درFْ210 685
نقطه اشتعال 215
فرآورده بنزین نامرغوب :
وزن مخصوص 755 /0
(IBP ) نقطه جوش ابتدایی ْC 44
5% 59
10% 78
30% 120
50% 155
70% 192
90% 224
95% 230
(FBP) نقطه جوش انتهایی 246
فشار بخار پوند اینچ مربع 3/5
شیمی فرایند کاهش گراندوی :
وقتی که هیدروکربنهای نفت خام در معرض دماهای بالا قرارمی گیرند و دردماهای بالا نگه داشته شوند، این نفتها تمایل به تغییر فیزیکی به نفتهای سبک تر دارند که دارای خواص متفاوتی ازمواد اولیه هستند این پدیده را کراگینگ حرارتی می نامند، بدون استفاده از کاتالیزور انجام می شود.
دستگاه کاهش گرانوری اساساً یک واحد گرافیک حرارتی که جهت کار در شرایط ملایم طراحی شده است و همه ترکیبات سبک شکسته شده درمحصولات پایین شدن تقطیر باقی می مانند نتیجه کار، کاهش گرانروری محصولات است. در واکنش گرانیک حرارتی یک نفت سنگین دریک مدت زمانی در دمای بالا نگه داشته می شود. این باعث می شود که مولکولهای بزرگ سنگین شکسته شوند. محصولات دارای توزیع اتفاقی در اندازه های مولکولی هستند، بنابراین همه چیز از گاز سبک تا نفت سنگین تولید می شود این محصولات با عنوان محصولات (cracked ) توصیف می شوند و محتوی درصدهای معینی ازترکیبات الفین هستند، یعنی اشباع ، دارای پیوندهای دوگانه هستند وقتی یک مولکول شکسته می شوند یکی ازمولکولهای حاصله یک الفین است.
CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 → CH3 CH2 CH=CH2 +CH3- CH2- CH3
انفینها در حضور هوا پایدار نیستند و تمایل دارند به شکل صمغ ( موم ) و محصولات نامطلوب درمی آیند.
محصول بنزین واحد کاهش گرانروی قسمت کوچکی ازمحصولات نهایی است که درمخزن بنزین نهایی نمی ریزند. بلکه نظیر سوخت پالایشگاه در بویلرهای می سوزانند. در طی عملیات کراکینگ معمولاً مقداری کک تشکیل می شود. کک یک محصول نهایی واکنش پلی مریزاسیون است که درآن دو مولکول بزرگ الفین دوباره با هم متحد شده و مولکول الفین بزرگ تر تشکیل می دهند.
H21 CH = CH2+ CH2= CH-C10 21 H→ C10 H21 CH= CH CH2 C10 H21
این واکنش چندین دفعه تکرار می شود و محصول نهایی کک است که معمولاً بر روی دیواره لوله ها گرم کننده ها و دیگر نقاطی که نفت مدتی در دمای بالا باقی می ماند پیدا می شوند.
شدت انجام واکنش کلی بوسیله دما و زمان تعیین می شود. زمان باقی ماندن در این واحد تنها بوسیله سرعت عبور شارژ و تزریق بخار به گرم کننده های نفتا می تواند تغییر کند. البته دماها را درصورت لزوم می توان تغییر داد.
واکنش کرانیک معمولاً تا رسیدن به دمای ْ40C واضح نیست.
هنگامی که نفت به دماهای بالاتر می رسد. درصدهای زیادی ازنفت شکسته می شود هرچه گاز و بنزین بیشتری تولید شود. دیسکوزیته محصول بیشتر پایین می آید ودر یک زمان کک بیشتری روی لوله های گرم کن می نشیند.
کاهش زمان توقف نفت درکوره گرم کننده موجب عدم نشستن کک بر روی لوله ها می شود و مقدار بیشتری نفت سوخت ناپایدار تشکیل می شود که بوسیله تمایل به ایجاد در رسوب معلوم می شود.
چنانچه گفته شد این دستگاههای پایین آوردن گرانروی ته مانده های برج خلاء تقطیر برای تولید نفت کوره قابل مصرف ساخته شده اند. این کار در شرایط ملایم شکستن انجام می شود همچنان که درشکل زیر دیده می شود ته مانده برج خلاء درکوره دستگاه کاهش گرانروی زیر شرایط ملایم شکستن قرار می گیرد. دمای خروجی کوره معمولاً 910-920 درجه فارنهایت است. محصول خروجی کوره پس از تزریق مایع سرد برای باز ایستادن کار شکستن به محصولات نهایی نفت کوره ، گاز و بنزین تبدیل می شود.
دستگاه تصفیه گاز ( واحد آمینی AMINE
دستگاه تصفیه گاز برای زدایشی هیدروژن سولفوره (H2S) ازگازهای پالایش نصب گردیده است منظور اساسی ازنصب این دستگاه جلوگیری ازآلودگی هوا و تهیه گوگرد وگاز سوخت پالایشگاه با کیفیت عالی برای مصرف پالایشگاه می باشد.
خط تغذیه این قسمت ازواحدهای دیگر و از دستگاههای زیر می باشد که شامل گاز با فشارهای مختلف می باشند.
1-VISBREAKER FRACT RECEIVER
2-KERO. UNIF. STRIP.
3-NAPHTHA UNIF STRIP
4-VISBREAKER DEBUT.
5-CRUDE EOMPRESSOR
دستگاه تصفیه گاز دارای 2 عدد برج است که یکی ازآنها برج جذب است و دیگری برج دفع .
خطوط ورودی KERO.UNIF.STRIP,VISBREAKER FRACTRECEIVER با هم مخلوط شده ودر V-807 گردیده که فشاراین گازها حدود می باشد که توسط کمپرسور شماره 2 فشار این گازها حدود گشته وبعد ازخروج ازمبدل E-801 و تبادل حرارت وار می شود.
همچنین دوشاخه ورودی ارNAPHTHA UNIF STRIP وVISBAEAKER DEBUT وارد این SUCTION DRUM می گردد که فشاری حدود دارند. خروجی این دستگاه نیز به کمپرسور شماره 2 رفته و در این کمپرسور فشار گاز بالا رفته و درحدود می گردد که خروجی کمپرسور بعد از تبادل حرارت درمبدل E-802 شده ضمناً یک شاخه نیز ازCRUDE COMPRESSORGAS وارد می گردد که فشار گاز حدود باشد خروجی COMP. DRUM پس از عبور از کنترل کننده FRC-801 از پایین برج وارد برج جذب کننده شده که در این برج از بالای برج ماده شیمیایی MEA (MONI ETHANOL AMINE ) وارد گردیده و این دوفاز مایع وگاز در روی سینی ها با هم برخورد کرده و باعث می شود که گاز سمی H2S موجود درگاز گرفته شود و وارد ماده شیمیایی MEA گردد ویا درآن حل شود. آمین با H2S از پایین برج خارج می شود وگاز تصفیه شده از بالای برج خارج شده وپس ازگذشتن ازکنترل کننده به طرف مخازن سوخت مصرفی پالایشگاه ارسال می گردد.
مخلوط گاز H2S وآمین از پایین رج خارج شده وپس از عبور ازکنترل کننده FRC-809 و گذشتن از فیلترهای زغالی و تبادل حرارت در مبدل E-803 وارد برج دفع (REGENERATOR ) می گردد.
ضمناً در برج ABSOR BER حرارت جذب شده و فشار بالا می باشد و در صورتیکه در برج REGENERATOR فشارکم و حرارت بالای می باشد که باعث شده در این برج عمل احیا انجام گیرد وH2S ازآمین جدا می گردد و در اثر حرارت H2S که گازسبک می باشد به طرف بالا وآمین درته برج می ماند.
آمین ازته برج خارج گشته دو شاخه می باشد. یک شاخه آن بعد ازعبور ازکنترل کننده LC-817 و مبدل E-808 گرم شده دوباره به برج برمی گردد. وشاخه دیگرآن سی ازعبور ازمبدل E-803 و پمپاژ توسط P-801 به طرف فنهای خنک کننده E-806 ارسال شده و پس از تبادل حرارت و عبور ازمبدل E-807 وکنترلی FRC-803 به بالا برج همان شاخه وروی آمین برج ABSORBER در سال می گردد. گازH2S از بالای برجREGENERATOR خارج شده و وارد فن E-804 گشته و پس از تبادل حرارت و خنک شدن وارد V-80L-RECIVER می گردد ودر این دستگاه بخارات و گازهای دیگر ازH2S جدا شده واز پایین برج RECIVER توسط پمپ P-802 کشیده شده و بعد از عبور از کنترلر LC-819 وارد برج REGENERAIOR می گردد.
از بالای برج V-8-6- RECIVER گازH2S خارج وبه واحدS.R.P گوگرد سازی ارسال می گردد.
اصول عملیات دستگاههای شستشوی گازمایع :
مقدمه :
مرکابتانهای مجدد در مواد سبک نفتی به علت دارا بودن خاصیت اسیدی به سادگی با سودسوزآور ترکیب شده و تولید ماده شیمیایی به نام سدیم مرکابتاید می نماید. سدیم سرکابتاید درنفت محلول نبوده و فقط درسودسوزآور ویا آب حل می شود از این خاصیت غیرقابل انحلال بودن سدیم سرکابتاید درنفت استفاده کرده و دستگاههای شستشوی نفت با سود سوزآور سرکابتانهای موجود درمواد نفتی را مطابق فرمول استخراج می نماییم.
RSH+ NAOH → RSNA + H2O
خواص سرکاپتانها :
چنانچه دربالا ذکر شد سرکابتانهای سبک دارای خاصیت اسیدی هستند و وجودشان درنفت به دلایل زیر غیر قابل تعقل است.
1) بسیار بدیو هستند.
2) وجودشان در نفت باعث خورنده شدن مواد نفتی می شوند.
3) باعث پایین آمدن نمره اکتان محصولات نفتی می شوند.
شرح دستگاهها :
این دستگاهها به منظور جداکردن سرکاپتانها ویا تبدیل آنها به بی سولفورها مورد استفاده قرار گرفته و در موارد مختلف و تحت شرایط مناسب برای شستشوی مواد نفتی که نقطه جوش نهایی آنها (600-6SO ) درجه فارنهایت است به کار گرفته می شوند درعمل اکسید اسیون مرکاپتانها به بی سولفورها درمجاورت کاتالیزری ازخانواده آهن تسریع می شود.
درفرآیند مربوطه هوا به عنوان منبع اکسیژن مورد استفاده واقع می شود:
2RSH + O2 → RSSR + H2O
2RSNU +H2O+ O2 → R2S2+ 2NAOH
عمل اکسید اسیون سدیم مرکاپتاید به سود سوزآور بوسیله اکسیژن هوا در صورتی امکان پذیر است که در محلول سودسوزآور دکاتالیروز مراکس وجود داشته باشد.
تفکیک مرکاپتانها واجرای سود:
مرکاپتانها مخصوصاً آن دسته که دارای وزن مولکولی کمتری هستند درمحلول قلیایی سودقابل حل اند. چنین محلولی قادراست که بخشی ازمرکاپتانها را که حدود بنزین می جوشد جدا نماید تفکیک مرکاپتانها در شرایط زیر موثرتر صورت می گیرد:
1) دمای کم
2) بالا بودن غلظت سود
3) پایین بودن وزن مولکولی مرکاپتان
مثال : برای وزن مولکولی ثابت مرکاپتان های نوع اول کاملاً جدا شده در صورتی که نوع سوم به مراتب کمتر جدا می شود.
مرکاپتانهای نوع دوم درحد وسط دونوع دیگر است مرکاپتان وارد محلول سود شده و طبق فرمول زیر به طور شیمیایی با آن ترکیب می گردد.
RSH +NAOH NASR +H2O
فعل و انفعال بالا دوجانبه بوده و درجه نهایی تعادل به قانون اثرجرم و عواملی که فرضاً به آنها اشاره شد بستگی دارد وقتی سرکاپتان درمحلول سود قرار گیرد ودر مجاورت کاتالیزور مراکس به آسانی اکسیده شده به بی سولفور بدل می شود فعل و انفعال مشابه فرآیند کلی شماره (1) است. 2NASR + O2 +H2O → 2NAOH +RSSR
بی سولفور حاصله از فعل و انفعال بالا درمحلول سود نامحلول بوده وبا سهولت ازآن جدا می شود بنابراین می توان مجدداً سود را به منظور تفکیک مرکاپتان ازخوراک دستگاه مورد استفاده قرار داد.
عمل اکسید اسیون (3) دوجانبه نبوده و مقدار اکسیژن مورد نیاز ارتباطی به ساختمان یا وزن مولکولی مرکاپتان ندارد سرعت فعل و انفعال با عوامل زیر تسریع می شود:
1) افزایش دما
2) ازدیاد مقدار هوا
3) اختلاط و تماس بیشتر
4) افزودن کاتالیزور
کاتالیزور مراکس هیچ گونه اثر حلالیتی روی مرکاپتانی که سود برآن موثر نبوده نداشته یعنی تاثیری برمیزان مرکاپتان جدا شده ندارد.
شیرین کردن مرکاپتانها :
ازآنجایی که تفکیک مرکاپتان به طور کامل انجام نمی پذیرد وسعی برآن است که باقی مانده مرکاپتان ها به بی سولفور تبدیل گردد تاجایی که فرآورده حاصله درآزمایش DOCTOR TEST مورد تایید واقع شود در این عمل مقدار گوگرد کاهش نیافته بلکه دراثر فعل و انفعالات شیمیایی ماده تغییر می کند. علت اصلی نامطلوب بودن مرکاپتان ها به واسطه نامطلوبی است که وجود آنها به فرآورده می دهد هرقدر محصول سبک تر باشد به سبب قابلیت تبخیر بیشتر بوی نامساعدتری به مشام می رسد درعمل هیدروکربورهوا وسود راکه شامل ذرات پراکنده کاتالیزور مراکس است دریک زمان درمجاورت هم قرار داده تا در تماس نزدیک باشند به طور کلی هرقدر نقطه جوش خوراک بالاتر باشد میزان اختلاط بالا بیشتر شود.
شستشوی نهایی :
حذف ذرات سود که درمحصول دستگاه باقی مانده است یکی ازمراحل عملیاتی دستگاه به شمار می رود درپاره ای موارد کاتالیزور مراکس تمایل سود را به باقی ماندن درهیدروکربور زیاد می کند. البته این یک مساله حاد به شمار نمی رود وگاهی حتی به شستشوی نهایی نیازی نمی باشد. درپالایشگاه شیراز درآخرین مرحله تمام فرآورده هایی را که با محلول سود شستشو داده اند با آب شسته وسپس به مخازن ذخیره مربوطه هدایت می کنند.
دستگاه تصفیه نفتای سبک با مراکس ( واحد 1000 ) :
این دستگاه برای اکسید کردن مرکاپتان های موجود در فضای سبک حاصله از دستگاه تقطیر نصب گردیده است ظرفیت دستگاه 2640 شبکه در روز و عملیات آن مشابه L.P.G.MEROX است نفتای سبک تصفیه شده جهت اختلاط با بنزین های معمولی و سوپر مورد استفاده قرار می گیرد.
" دستگاه تصفیه نفت سفید با مراکس "
کاربرد دستگاه تصفیه نفت سفید با مراکس یکی دیگر از روشهای متداول برای تصفیه این فرآورده است در این دستگاه مواد گوگردی به دی سولفید تبدیل شده وبه آسانی ازنفت سفید جدا می شوند. این روش با استفاده ازکاتالیست مراکس و سودآور و هوا در درجه حرارت متعارفی انجام می گیرد.
فرایند مراکس :
فرایند مراکس یک فرایند تبدیل کاتالیتیکی برای تبدیل مرکاپتانها به دی سولفید ها است این فرآیند به هردو صورت فرایند استخراج مرکاپتانها ویا شیرین کردن انجام می شود که در این دوفرایند دی سولفید ها از هیدروکربن حذف می شوند. این عمل هم می تواند مستقلاً وهم به صورت ترکیب با دیگر فرآیندها انجام گیرد. وقتی که استخراج فرکاپتا نها مورد نظر باشد، فرایند استخراج با مراکس می نامند. وقتی که عملیات شیرین کردن سازی با مراکس مورد اشاره واقع می شود. ترکیب این2 عملیات درمورد بنزین وسایر هیدروکربنهای سبک کاربرد این فرایند توسط شرکت U.O.P (UNIVER SAL OIL PRODVCTS ) گسترش یافته است. جهت انجام عملیات 2 گانه می توان از یک کاتالیزور اشاره کرد. کاتالیزور باعث افزایش اکسید اسیون مستقیم مرک پتانها به دی سولفیدها در دمای محیط با استفاده از اکسیژن اتمسفریک می شود. وقتی که این فرآیند جهت استخراج کرکاپتانها استفاده می شود برای استخراج از سود سوزآور استفاده می شود. درفرآیند مراکس بجای بازیافت سود بوسیله بخار ، سود بوسیله دمیدن هوا بازیافت می شود. دی سولفید های تشکیل شده بوسیله بازیافت در سود نامحلول هستند و می توانند جدا شوند.
NaoH +RSH → RSNa + H2O
2RSNa + H2O 2 Naoh + RS -SR
دستگاه فرایند مراکس : بنزین ترش از قسمت پایین استخراج کننده مرکاپتان وارد می شود وبه طرف بالا و درخلاف جهت سود سوزآور تصفیه شده محتوی کاتالیزور مراکس جریان می یابد مرکاپتانها از بنزین جدا شده که به طرف ظرف ته نشینی سود برای حذف نمایی سود می روند. این سپس به برج شیرین کن جریان می یابد که درآن با مقدار بیشتری سود محتوی کاتالیزور مراکس جهت تبدیل مولکولهای سنگین تر کرتاپتان به دما سولفید تماس می یابد.
هوا به جریان سود هیدروکربن جهت افزایش سرعت تبدیل تزریق می شود. مخلوط سرد هیدروکربن به طرف ستون ته نشینی برای جداسازی هیدروکربنها از سود رفته سود بازیافت شده سپس دوباره به مدخل برج شیرین کن برمی گردد. سود محتوی هر کاپتانهای جدا شده ازپایین برج استخراج مرکتانها به طرف قسمت بازیافت سود می روند که درآنجا بوسیله هوا بازیافت می شود و کرکاپتانها به دی سولفید تبدیل می شوند. دی سولفیدها درمخلوط آب وسود سوزآور نامحلول هستند و دریک جدا کننده پیش از اینکه سود بازیافت شده دوباره به برج جداسازی مرکاپتانها رفته و جدا می شوند.
هیدروکربنهای مایع سبک فقط به جداسازی احتیاج دارند. زیرا آنها محتوی مقادیر ناچیزی از مولکولهای سنگین مرکاپتان هستند. مایعات ذخیره سنگین ترازقبیل نفت سفید ذخیره ای احتیاج : شیرین سازی دارند. زیرا دی سولفید هایی که در ذخیره های تصفیه باقی می مانند هیچگونه مسئله ای برای این محصولات بوجود نمی آورند. واحدهای مراکس به علت مصرف کم بخار نسبت به واحدهای تولید سرد با بخار به صرفه تر هستند. یک واحد مراکس هزینه بخار و نیروی الکتریکی تاخیری دارد 6 تا7 درصد هزینه عمیابی به صرف کاتالیزور مراکس می شود.
مرکاپتان زدایی یک فرایند کاتالیستی در بسته ثابت گاز مایع برای تبدیل هرکاپتانها به دی سولفیدها است، تبدیل به وسیله اکسید اسیون مرکاپتانها به کمک هوا طراحی می شود. بنابراین گوگرد در هیدروکربن باقی می ماند. هیدروکربن ازواحد بیرون می رود که ازمس لخت برای آزمایش خورندگی عبور خواهد کرد.
کاتالیتها باید به علت درهم شدن با محصولات حاصل از اکسید اسیون دوباره بازیافت شوند.
غغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغ
دستگاه تهیه گاز مایع و تصفیه آن با مراکس :
گازمایع :
گازمایع که سبکترین قسمت هیدروکربورهای موجود در نفت است محصول بالای برج تقطیر در فشار جو بوده که بعد ازطی مسیرهائی مانند ATM. RECEIVER ,DEC4 به قسمت گاز مایع فرستاده می شود، گازمایع که امروز مورد استفاده است برحسب احتیاجات تولید درصد مختلفی دارا می باشد.
آنچه که درپالایشگاهها در اثر اعمال مختلف تقطیر و کراکنیک بدست می آید تفاوت فاحشی با درصد قبلی دارد، وحتی می توان با فشار های مختلف درصد مواد تشکیل دهنده گاز را تغییر داد.
گازمایع ایکه درصنایع و منازل استفاده می نمایند بایستی دارای مشخصات معینی باشند. مثلاً مواد گوگردی ازنوع مرکاپتانها بایستی به اندازه ای باشد که تولید خورندگی نمایند.
1- بوسیله درجه حرارت مایع محلول
2- درجه حرارت و فشار جو
3- در فشار جو
مشخصات بوتان تجارتی به قرار زیر است :
مخلوط بوتان تجارتی بایستی شامل هیدروکربوربوتان و بوتن ویا مخلوطی از این دو باشد:
1- فشار بخار آن در 122 درجه فارنهایت نبایستی از705 هکتوپیتر مطلق تجاوز نماید.
2- در28.8 درجه فارنهایت مقدار گاز تولید شده از بوتان نبایستی از95 درصد حجم آن کمتر باشد.
3- نتیجه آزمایش دکترتست درمورد مواد گوگردی درگازبوتان تجارتی بایستی منفی باشد.
4- بوتان تجارتی بایستی عاری از قطرات آب باشد.
5- بوتان تجارتی بایستی دارای بوی متعفن بوتان باشد.
6- بوتان هیدرکربور اشباع شده بود و دارای فرمول زیر است.
7- فرمول گسترده آن به صورت زیر ممکن است نوشته شود:
8- دارای خواص فیزیکی زیر است :
مشخصات پروپان تجارتی :
پروپان تجارتی بایستی دارای 95 درصد پروپان و یا پروپن و باقیمانده آن از اتن ـ اتان ـ بوتان و پوتن تشکیل گردیده است.
1- فشاربخار آن در122 درجه فارنهایت نبایستی از6/20 هکتوپیتر تجاوز نماید.
2- باقیمانده پروپان تجارتی نبایستی از2 درصد تجاوز نماید.
3- نتیجه آزمایش دکتر تست درمورد گوگرد منفی است.
4- پروپان تجارتی عاری ازآب است.
5- پروپان تجارتی بایستی دارای بوی متعفن پروپان باشد.
6- پروپان را بصورت CH3CH2CH3 ویا C3H8 نمایش میدهند، درصنایع گاز مایع برای پروپان و بوتان درصدهای زیر قابل قبول است.
پروپان :
اتان 2 درصد
بوتان 1 درصد
پروپیلن و پروپان 97 درصد
بوتان
پروپان 3 درصد
ایزوبوتان 4درصد
ایزوپوتیلن 12 درصد
بوتان 47 درصد
بوتن 6/33 درصد
پنتان 4/ درصد
آنچه که درصنایع گاز مایع بیشتر مورد توجه قرارمی گیرد ایمنی افراد و حفظ کارکنان ازگاززدگی است، موجب آنکه مقدار گازکم یا زیاد باشد اثر مختلفی بر روی بدن انسان می گذارد، مثلاً هرگاه مقدارگاز مثل بوتان و پروپان درحدود 30 درصد هوای تنفسی باشد، تولید خفگی می نماید که بعد ازتنفس با اکسیژن اثرات آن بدون عوارض بعدی از بین خواهد رفت.
هرگاه مقدارگاز درهوای تنفسی به مقدار زیاد باشد درموقع تنفس به علت نرسیدن اکسیژن به بدن انسان حالت خفگی ظاهر میگردد. گاز زدگی توسط گازبوتان یا پروپان و یا متان فقط به علت نرسیدن اکسیژن به بافتهای شش و در نتیجه خفگی ظاهر می شود، به همین دلیل است افرادیکه توسط گاز بوتان ویا پروپان مسموم می شوند با تنفس مصنوعی ویا هوای فشرده یا اکسیژن تحت فشار می توان افراد گاز زده را ازمرگ حتمی نجات داد.
ولی افرادیکه توسط گازNO2,SO2,H2S مسموم می شوند به علت تولید اسید درمجاورت شش ها و از بین رفتن جدارتنفسی نجات آنها کمی مشکل تر به نظر می رسد.
دستگاه تهیه و تصفیه گازمایع (L.P.G. UNIT 500 ) :
این دستگاه بدو منظور ساخته شده است یکی برای تصفیه گازمایع ازمواد ناخالص و دیگری جهت جداسازی پروپان و بوتان ازگازهای سبک وهمچنین جداکردن پروپان از یکدیگر خوراک این دستگاه که اصطلاحاً L.P.G. نامیده می شود از دو دستگاه تقطیر(C.D.U. ) و تبدیل کاتالیستی (C.D.U. ) تامین می گردد. این خوراک مخلوطی است ازگازهای CH4 وC2H6 وC3H8 وC4H10 و مقداری ترکیبات گوگردی بصورت ناخالص گازمایع دو دستگاه فوق که هریک با لوله جداگانه ای تا اول واحد آمده اند در ورودی آن یکی شده وبا Cْ38 درجه حرارت وارد (V-501)SURGE DRUM می شوند.
در این ظرف که فشاری حدود 17.6 دارد، مقداری ازگازهای سبک C2H6 وCH4 از پروپان و بوتان جدا می شوند. V-501 دارای دو عدد شیر کنترل فشار است B وPRC-501A که عکس یکدیگر کار می کنند وقتی که فشار این ظرف از 19.6 تجاوز کردPRC-501A بازکرده مازاد گاز را به دستگاه آمین می فرستد و اگر فشارش از 17.6 کمتر بود PRC-502 B عمل کرده کمبود را از V-503 که فشارش بالاتر است می گیرد 31.7 و بدین ترتیب فشار طرف V-501 ثابت می ماند. تلمبه P-501 A &B مایع ظرف V-501 را گرفته سطح مایع در ظرف V-501 با V-502 می ریزد مقدار جریان بوسیله FRC-501 ثبت و کنترل می شود مایع ضمن عبور ازE-501 تبادل حرارت نموده و تا Cْ67 گرم می شود برج BEETHANIZER V-502 دارای 30 عدد سینی زنگ نزن ازنوع VALVE TAPE است ارتفاع آن 20.7 متر قطر بالایی آن 76% متر و قطر پایینی اش 37/1 مترمی باشد، مایع ته برج V-502 با یک REBOILER که درTUBE آن بخار60 پوندجریان دارد وجریان بخارباFIC-502 کنترل می شود تاحدود Cْ119 گرم شده ( درجه حرارت توسط TR-507 ثبت می شود. و فشارش درحدود 32 کنترل می شود در این شرایط بقیه گازهای CH4 وC2H6 ازمایع جدا شد وپس از سرد شدن بوسیله سه عدد کولرآبی (E-504 A,B,C ) به ظرف V-503 می ریزد. مقداری ازاین گازها و همچنین گاز های سنگین که بالا آمده اند ضمن سرد شدن مایع می شوند فشار ظرف DEETHANIZER RECEIVER-501 با شیر کنترل PRC-506 کنترل می گردد و اضافی گازها با گاز خروجی PRC-501 A یکی شده به دستگاه آمین می روند و مقدار جریان آنها راFR-504 ثبت می کند. مایع موجود درظرف V-503 با تلمبه آمین می روند و مقدار جریان آنها راFR-504 ثبت می کند مایع موجود در ظرف V-503 با تلمبه P-502 A &B برای خنک کردن و جلوگیری از بالا آمدن مواد سنگین به بالای برج V-502 برگردانده می شود. (REFLUX ) و مقدار جریان آن توسط FR-503 ثبت می گردد ( درجه حرارت بالای برج V-502 با REFLUX درحدود Cْ52 کنترل می شود) سطح مایع ظرف V-503 با LIC-507 کنترل می شود. مایع ته برج V-509 ( C4H10,C3H8) که سطح آن با LIC-503 کنترل می شود پس ازگذشتن ازSHELL مبدل حرارتی E-501 و سرد شدن تاحدود Cْ93 ( این مایع ورودی برج V-502 راگرم و خودش خنک می شود وارد TUBE کولرهای آبی 502 A&B شده تاCْ38 خنک می گردد و پس ازعبور ازFRCAL-569 که جریان مایع را کنترل می کنند به دستگاه L.P.G. MEROX جهت تصفیه هدایت می شود کار این دستگاه پاک کردن پروپان و بوتان ازمواد گوگردی است این مواد که ناخالص نامیده می شوند بدوصورت درگاز مایع موجود هستند. بصورت H2S وR-SH گازمایع که مقداری ازاین ناخالصی را درخود دارد ازپایین وارد برج PREWASH-V-507 می شود در این برج مقداری سود سوزآور (CAUSTIC SODA ) بصورت محلول که درصد آن از7 کمتر است وجود دارد. L.P.G. ضمن عبور ازمیان سود (HaOH) وH2S آن با NaOH ترکیب شده تزگاز مایع جدا می شود.
2 NaOH + H2S Na2S + 2H2O
سود موجود در ظرف V-507 بعد ازمدتی کار کردن کم کم خواص خود را ازدست میدهد که باید قبل از بی اثرشدن کامل آن را باسود تازه عوض کرد برای این منظور دوعدد تانک (TR-511,512 ) که ظرفیت هرکدام 9/15 مترمکعب است درمجاورت دستگاه نصب شده است، همیشه درآنها سود موجود است تا درموقع احتیاج می توان ازآن استفاده کرد. پروپان و بوتان که H2S خود را ازدست داده و دارای R-SH ( مرکاپتان ) است از بالای برج V-507 خارج می گردد در بالای برج V-507 مقداری توری سیمی زنگ نزن به ضخامت 4 اینچ تعبیه شده است تا ازخروج مواد اضافی ازبرج جلوگیری کند البته باید توجه داشت که سطح سود سوزآور در برج V-507 همیشه چندمتر پایین تر ازتوری نگه داشته می شود. گازمایع پس ازخروج ازبرج V-507 به پایین برج V-508 (EXTRACTOR ) وارد می شود ارتفاع این برج 1/13 متر و قطرش 76/0 متر است و دارای 7 عدد سینی ازنوع PEREORATED است ازبالای سود سوزآور (NaOH ) 13 تا17 درصد ریخته می شود جریان سود باFRC-575 کنترل و ثبت می گردد. گازمایع به پایین این برج وارد می شود، گازمایع که سبک است به بالا رفته سود که سنگین تراست به پایین می آید، ضمن این عمل گازمایع وسودکاملاً با یکدیگر مخلوط می شوند ودر نتیجه مرکاپتان بوتان و پروپان با NaOH ترکیب شده ازآن جدا می شود.
R-SH + NaOH RANa + H2O
مجموع این مایع (R.Sna +H2O ) ازسه برج خارج شده و پس ازاحیاء (REGENERATION ) دوباره به بالای برج برگردانده می شود سطح سود دربرج V-508 بوسیله LRC-574 کنترل و ثبت می گردد و بدین ترتیب این کار همیشه ادامه دارد تا مرکاپتان موجود درگاز مایع ورودی به دستگاه جدا شود سوالی که ممکن است در اینجا پیش آید ممکن است چرا که مرکاپتان درPREWASH V-507 ازگاز مایع جدا نمی شود درصورتیکه درآنجاهم NaOH موجود بود با توجه به تفاوتهایی که بین V-508 ,V-507 وجوددارد این مسئله کاملاً روشن می شود و اما فرقهایی که آن دو برج با هم دارند به قرار زیر است ، در برج V-507 سود ثابت است و احیاء نمی شود وقتی که سودخراب شد تعویض می گردد، درحالیکه سود دربرج V-508 درگردش است و مرتب احیاء می شود. همچنین درصد NaOH درV-507 کمتر اما درV-508 بین 13 تا17 درصد می باشد، ضمناً فعل وانفعالات درV-508 درجوار کاتالیست MEROX انجام می گیرد گازمایع پس از اینکه مرکاپتان خود را نیز از دست دادن از بالای برج خارج شده وارد ظرف V-509 (CAUSTLC-SETTLER ) می گردد تا اگر احتمالاً سودی همراه داشته باشد در این ظرف ته نشین شود وباید توجه داشت سود موجود در این ظرف ( اگرموجود بود) مرتب تخلیه گردد تا به قسمتهای بعدی نرود.
فشارMEROX L.P.G با PC-576 کنترل می شود پروپان و بوتان خروجی ازMEROX L.P.G. که کاملاً ازوجود ناخالصی پاک شده است با درجه حرارت Cْ38 ازTUBE مبدلهای حرارتی E-506 A&B گذشته تا Cْ66 گرم می شود و بر روی سینی 16 برجV-504 (DEPROPANIZER ) می ریزد ارتفاع این برج 5/19 متر و قطرش 91% متراست همچنین دارای 30 عدد سینی ازنوع VALVE TYPE می باشد. مایع ته برج توسط یک REBOILER E-507 که درTUBE آن بخار 60 پوند جریان دارد و مقدار جریان با FLC-508 کنترل می شود تاحدود Cْ107 گرم می شود درجه حرارت نیز توسط TR-518 ثبت می گردد فشار برج V-504 یا PRC-510 درحدود 17.9 کنترل می شود. در این شرایط پروپان که سبکتر است ازته برج بالا آمده خارج می شود وبه وسیله کولرهای آبی E-508 A&B تاحدود Cْ38 خنک شده به ظرف DEPR.RECEIVER V-505 می ریزد فشار این ظرف در17.6 بوسیله PRC-510 کنترل می گردد. بنابراین فشار برج V-504 و ظرف V-505 توسط PRC-510 کنترل می شود. بدین ترتیب که یک شاخه ازلوله خروجی بالای برج O/H V-504 قبل از اینکه وارد کولر شود جدا شده واز طریق PRC-510 وارد ظرف V-505 می گردد هروقت فشار ظرف V-505 از17.6 کمتر شود PRC بازکرده مقداری از پروپان را که بصورت گاز است وارد ظرف می کند وفشار آنرا بالا می آورد واگر فشار بیشتر شد برعکس PRC-510 می بندد وگاز کمتری وارد ظرف 505 می کند تا فشار ثابت بماند وچون از طریق کولرهای 508 ظرف 505 و برج V-504 بهم مربوطند بنابراین فشاربرج V-504 نیز ثابت می ماند.
مایع موجود درظرف V-505 (پروپان ) وارد تلمبه های P-503 a &B شده خروجی آن دوشاخه می شود یک شاخه بعنوان REFLUX به بالای برج جهت خنک کردن و جلوگیری از بالا آمدن بوتان برگردانده می شود ومقدار جریان آن توسط FRC-510 ثبت و کنترل می شود. درجه حرارت بالای برج نیز درCْFRC ثبت و کنترل می شود درجه حرارت بالای برج نیز درCْ53 کنترل می گردد. شاخه دیگرخروجی P-503 از طریق LIC-511 که سطح مایع را درظرف V-505 کنترل می کنند وارد برج PRODANE DRYER V-506 می شود از این برج که دارای 30 عدد سینی زنگ نزن ازنوع VALVE TYPE است و ارتفاع آن 16.76 متر بوده و قطرش .61 متر است برای خشک کردن پروپان استفاده می شود. مایع ته برج (پروپان ) که از بالا به روی سینی اول آن ریخته شده است توسط یک REBOILER E-510 که درTUBE آن بخار60 پوند جریان دارد و مقدار آن با FIC-513 کنترل می شود تاحدود Cْ55 گرم می شود و به علت پایین تر بودن فشار نسبی آب قطرات آب از پروپان جدا شده بطرف بالا می رود بالای برج V-506 بوسیله یک لوله به ورودی E-508 ارتباط دارد. آب موجود درDRYER از طریق این لوله به ظرف V-505 آورده شده ودرآنجا ته نشین می شود وباید آنرا مرتب خالی کرد البته لازم به یادآوری است که آبهای موجود درL.P.G. درمراحل قبلی جدا شده ودر اینجا قطرات باقیمانده آب که مقدار آنهم زیاد نیست ازپروپان جدا می شود تا ازرفتن آن به مخزن جلوگیری شود بدینگونه پروپان خالص ازپایین برج V-506 خارج شده وپس ازخنک شدن درکولرهای آبی E-509 A,B,C وگذشتن ازLIC-513 که سطح مایع را دربرج V-506 کنترل می کند از دستگاه خارج شده و بعنوان محصول نهایی پروپان درمخزن کروی 2054 خیره می گردد، مقدار پروپان به مخزن بوسیله FR-512 ثبت میگردد، ته برج V-504 که بوتان خالص می باشد ازمبدلهای حرارتی E-506 A,B گذشته ورودی برج راگرم کرده خودش خنک می گردد سپس ازکولرهای آبی E-505 A,B عبور کرده پس ازسرد شدن از طریق LIC-508 که سطح مایع را دربرج V-504 کنترل می کند به تانک کروی 2052 رفته و بعنوان محصول نهایی بوتان درآنجا ذخیره می گردد، مقدار بوتان به مخزن بوسیله FR-505 ثبت می گردد. مطالب بالا خلاصه ای بود ازمورد استفاده و کاربرد دستگاه گازمایع واحد 500 وحالا ذیلاً طرز بکار انداختن آن بطور مختصر شرح داده می شود البته در ذکر مطالب زیر فرض بر این است که کارهای لازم اولیه دستگاه از قبیل FLASHING وSOAPTEST بازرسی کامل مسیر کلیه لوله ها و برجها و نبودن BLANK روی آنها ، آماده بودن تلمبه ها و وسایل ابزار دقیق بویژه کنترل فشار و در سرویس بودن تمام شیرهای ایمنی SAFETY VALVE و سایر اعمال مربوط به START UP قبلاً انجام شده و اینک دستگاه ازهرنظر آماده بهره برداری است.
واحد تهیه هیدروژن :
hydrogan Plant
مقدمه : دستگاه تهیه هیدروژن برای تولید روزانه 17 میلیون فوت مکعب گاز ئیدروژن طرح ریزی شده است. فرآورده دستگاه مخلوطی از5/96 درصد ( حداقل ) هیدروژن و315 درصد (حداکثر) متان است. خوراک دستگاه مخلوطی ازگازهای گردشی وگازبرج بوتان گیر دستگاه تبدیل کاتالیستی ویا گازطبیعی است. درخلال راه اندازی دستگاه و یا ضمن کارکرد عادی دستگاه بعنوان جبران کمبود خوراک فرآورده پروپان مایع راپس از دریافت ازمخزن ذخیره کری مربوطه تبخیر نموده به دستگاه تزریق می شود. گاز پالایشگاه مخلوطی ازگازهای گردشی وگازبرج بوتان دستگاه تبدیل با مشخصات زیر است :
Kgi/hr
Kgmol/hr
Mde%
Component
38388
190.4L
64.7
H2
615.41
38.36
13.05
C1
774.91
25.77
8.77
C2
1187.09
26.92
9.16
C3
255.51
4.396
1049
Ic4
255.51
4.396
1049
Ic4
268.95
4.627
1.57
Hc4
268.95
4.627
1.57
Ic5
94.93
o.90
o.31
Hc5
33.19
o.400
o./6
181.14
2.o9o
o.71
C6+
وزن مولکولی توسط خوراک wverage moleechar wxght =12.81
شرح جریان عملیات :
FLOW Destiption
گاز بالای سربرج بوتان گیر توسط کمپرسور Fe-701 تا مقدار دلخواه فشرده شده و سپس با گاز گردشی تبدیل کاتالیستی مخلوط می شود، گاز پالایشگاه که به میزان 3397 کیلوگرم درساعت موجود است برای تولید 17 میلیون فوت مکعب هیدروژن در روز کفایت نمی کند. لذا درموقع عادی نیز پروپان مایع به مقدار 368 کیلوگرم درساعت به خوراک دستگاه تزریق می شود که توسط تلمبه رقت آمدی FP-702 پمپ می شود. درخلال راه اندازی فقط از تلمبه گردشی FP-701 برای تزریق پروپان مایع به عنوان خوراک استفاده می شود. پروپان پس ازتبخیر درF4-701 با گاز پالایشگاه مخلوط شده به قسمت بالای کوره ( CONVEETION SEETION ) تزریق و مخلوط تا دمای حدوداً Cْ35 گرم می شود.
این دما خوراک دتگاه گوگرد دیگر FV-701 که دمای آواستر جذب کننده حاوی 50 درصد اکسید روی ZNO است گوگرد زدائی شد و درظرف بعدی FR-718 عاری ازکلرمی شود.
پس ازجدا کردن گوگرد ویون کلر گاز با مقدار لازم بخارآب 300lb مخلوط شده تا نسبت معمولی 5 به1 وقتی که گاز پالایشگاه خوراک دستگاه است برقرار شود. وقتی که پروپان مایع تزریق می شود این نسبت 7 به1 خواهد بود تا عمل PERFORMING انجام گیرد.
نسبت اکسیداسیون مورد نظر توسط FRC که روی گاز ورودی نصب شده با تنظیم نسبت دلخواه روی flow Ratio R.C. بخارآب دقیقاً کنترل می شود. مخلوط بخارآب وگاز از طریق یک preheatingcoli در قسمت بالای کوره convection see گذشته و تا دمای cْ411 گرم شده و وارد لوله های قائم پراز کاتالیزور که به طور موازی درقسمت تشعشعی کوره قرار گرفته اند می شود. درجه مدت کاتالیزور نیکل و تحت دمای بالا گاز با بخار آب ترکیب شده تولید هیدروژن و اکسیدهای کربنی می نماید. گازهای حاصل ازترکیب ازلوله های حامل کاتالیزور در دمای ْ475c و فشار 190 خارج می شوند. فعل و انفعالی شدیداً گرماگیر بوده و حرارت مورد نیاز از طریق سوخت گاز یا نفت سفید به کاتالیزور داده می شود. گازهای گرم خارج شده حاصل از سوخت برای گرم کردن مخلوط گاز بعلاوه بخار آب و مخلوطگازها که قبلاً اشاره شده و نیز تولید و داغ کردن بخارآب با فشار زیاد وگرم کردن آب ورودی به دیگهای بخار درقسمت بالای کوره مورد استفاده قرار می گیرد. یک مخزن بخارآب steam Drum Fr -712 به لوله های تولید بخار قسمت بالای کوره ، دیگ بخارحرارت بازباقی محصول کوره دیگ بخار حرارت باز باقی خروجی راکتور در دمای بالا متصل است. گازهای حاصل ازترکیب درکوره وارد FE-709 مبدل تولید بخار شده و در اینجا قسمت اعظم حرارت خود را ازدست می دهدو در دمای کنترل شده تقریباً ْ360-370c ئیدروژن ناخالص وارد راکتور Fv-702 می شود.
راکتور مذبور (high temperatune lhnftconmerter ) دو مرحله ای است که تواماً در یک واحد نصب شده است. قسمت زیرین chromlump-Iron oxide ( اکسید آهن وکردمیوم ) انباشته شده درمجاورت این کاتالیزور منواکسیدکربن با بخارآب ترکیب شده تولید انیدرید کربنیک (col ) و هیدروژن می نماید. گازهای خروجی دردمای ْ40fc از بستر کاتالیزور خارج شده وبا خوراک m3thanator ( متان ساز) درF3 HD تبادل حرارت کرده و برای راکتور دمای پایین (low tempor oct we shlft cowreter ) تا دمای دلخواه ْ228c سرد می شود. قسمت بالای راکتور Fv-70lB لایه فشرده ای ازماتالیزور 2n-cu است. گازها از این اهمیت دردمای ْ 239c خارج شده حاوی 4/5 درصد col می باشند. ئیدروژن ناخالص در انتها تا دمای دلخواه ْ 60c خنک شده تا کولرهوایی 3f-707 ایندرید کربنیک آن تفکیک گردد. Cond سردیکه در معرض fv-702 جدا می شود به ارسال می شود. کاز ئیدروژن خروجی مستقیماُ به برج جذب کننده co2 توسط m4a می خورد. در این برج گاز از پایین به بالا درجهت عکس جریان m4A جریان دارد. گاز col محصول را تا میزان کمتر از500 جزء در میلیون جذب می کنند. گازی که col آن توسط آیش جذب شده است وارد مخزن شستشو Fv-709 که دارای تعداد سه سینی ازنوع valne Tnay است تا توسط آب ورودی به دیگ بخار شسته شود وm4a که به همراه آن ازبرج جذب کننده آمده زدوده شود. محلول m4A از ته برج از طریق مبدل F4-708 تا ْ89C گرم می شود و وارد برج (FV-704 Rogentrator می شود. در این برج محلول m4A به سمت پایین از یک سری سینی درجهت عکس و درتماس با بخارآب داخلی برج که به سمت بالای آینه جریان دارد. ایندریدکربنیک محلول (col) بطریق عکس روش فعل و انفعال جذب جدا می شود. محلول m4a بازیابی شده پس ازعبور ازمبدل f4-708 خنک شده و سپس به ورودی نیمه fp-704 هدایت می شود. که از این طریق پس از سرد شدن بیشتر درکولر هوایی f4-703 m4a تا cْ41 ودر مبدل سرد کننده آبی انتهای F4-704 به برج جذب کننده m4a وFv-705 برای تکرار گردش دورکامل می رود. بخارات col بخارات آب بالای برج R-m4a به کولر هوایی مربوطه F4-704 رفته ( که بخار آب مایع شده ) به مخزن مایع برگشتی به برج FV-706 می ریزد تا آب CONP جدا شود.
این COND از طریق تلمبه تابع برگشتی M4A وFP.703 به بالای Rogonoratlon به عنوان Reflux برمی گردد، ایندرید کربنیک سرد شده به اتمسفر vent می شود. ئیدروژن تقریباً عاری ازcol از برج جذب کننده ابتدا درمبدل F4-hu تا ْ260c و سپس ازمبدل خوراک متاناتورخروجی f4-tlo تاْ285c گرم شده وارد متاناتور Fv-703 می شود. این راکتور دارای یک بستر ازکاتالیزور درنیکل است اکسیدهای کربن درمجاورت این کاتالیزور با ئیدروژن ترکیب شده متان تولید می کنند. سبب فعل و انفعال گرمازا گازهای حاصله راکتور را در دمای حدود ْ336c ترک می کنند. خروجی راکتور پس ازعبور ازمبدل f4-tu با آب خوراک دیگ بخار شسته شده وبالاخره تا ْ38c در کولرآبی محصول ئیدروژن F3-7L سرد می شود. آب حاصله ای k.o Drum 7u جدا می شود. محصول ئیدروژن با درجه خلوص 5/96 درصد از بالای Fv-7u به BATT4RYLIMTS می رود.
مراحل اصلی عملیات واحد ئیدروژن :
1- گرم کردن خوراک در قسمت کنوکسیون کوره
2- گوگرد زدائی و کلرزدائی
3- بنزین درکوره توسط بخارآب درمجاورت کاتالیزور
4- استفاده ازگرمای اضافی جهت تولید بخارآب
5- راکتور تبدیل اکسید وکربن دومرحله ای
6- جذب ائیدریک کربنیک (COL) و احیای محلول آیش
7- متان سازی
1- گرم کردن خوراک قبل ازکوره :
درخلال کارکرد عادی دستگاه خوراک درکوپل قسمت بالای کوره تبدیل گرم می شود. به منظور کنترل دمای ورودی راکتور گوگرد گیر با کاتالیزور 2HO یک راه فرعی (By Pals ) در سر راه کوپل نصب شده است تا درجه حرارت را ْ350C نگه دارد که راندمان جذب گوگرد وقتی که گازمایع تزریق می شود بهتر باشد. وقتی که خوراک هالوژندار است دمای خوراک به راکتور گوگرد دیگر و لکه گیر حداکثر ْ300C نگه داشته می شود که ازحداکثر دمای بخار لکه گیر تجاوز ننماید و حداقل دمای موثر برای اخراج مرکایتانهای گازمایع توسط THO باشد و از مسموم کردن کاتالیزور جلوگیری می شود.
2- گوگرد زدائی ـ کلر زدائی :
خوراک دستگاه تولید هیدروژن مخلوطی ازگازهای برج بوتان و گردشی دستگاه تبدیل پروپان مایع می باشد. مخلوط فوق شامل موارد زیر است:
گوگرد ـ حداکثر 8جزء در میلیون وزنی (P.P.M )
مرکایتان ـ حداکثر 3 جز ودر میلیون وزنی (P.P.M)
من کلر ـ حداکثر 5 جز از میلیون وزنی (P.P.M)
پروپان مایع بعنوان خوراک درموقع راه انداری یا موارد اضطراری است که دارای P.P.M به وزنی سرکایتان و فاقد کلر است. پروپان مایع فقط برای مدت کوتاه بایستی به کار برده شود تا ازافت سریع کاتالیزور جلوگیری شود.
گوگرد زدائی خوراک :
کاتالیزور درکوره تبدیل معمولاً درمقابل گوگرد آسیب پذیر است. بنابراین لازم است که خوراک کاملاً ازگوگرد عاری باشد. همانطور که قبلاً ذکر شد گوگرد خوراک باید کمتر از P.P.M 5 درصد وزنی باشد. سیستم گوگرد زدائی شامل دوبستر اکسید روی ZNO است و کارش جذب ئیدروژن سولفور خوراک است. دو بستر کاتالیزور بطور سری قرار گرفته و هرکدام 50 درصد کاتالیزور شامل است. نوع واکنش انجام گرفته به صورت زیر است:
Zno → H2s → Zns + H2o
کلرزدایی :
کلروهالوژنهای دیگر برای کاتالیزور درکوره بنزین زیان آورند. بازیابی اثر زیان بخش کلر پس ازعمل کردن با خوراک فاقد کلر ویا بخارآب زدن طولانی امکان پذیراست. کاتالیزور راکتورئید پس در دمای پایین شدیداً درمقابل کلر حساس است. کرباس تولید یک ترکیب دارای نقطه جوش پایین می کند که سبب توسعه کریستالهای شده و باعث از بین رفتن مراکز فعال کاتالیزور می شود. بیشتر کاتالیزور Zno که جهت گوگرد زدایی بکار رفته مقادیر زیادی از یونهای کلرخوراک را ( حدوداً 80 درصد ) جذب کرده تا وقتیکه مقدار کلر جذب شده توسط کاتالیزور به 2 درصد وزنی برسد گرچه انتظار می رود که4 درصد کاتالیزور میتواند ادامه بدهد. بقیه یونهای کلر توسط یک بستر کاتالیزور جذب شده و حداکثر وزن کلر توسط این لایه به 8-5 درصد وزنی می رسد. احیای کاتالیزورهای Zno و مس عمدتاً غیر ممکن است. بنابراین وقتیکه مقادیر گوگرد بعلاوه کلر جذب شده روی کاتالیزور Zno و کلرجذب شده توسط کاتالیزور مس به تعداد گارانتی ( تضمین شده ) رسید کاتالیزورها تخلیه وبه دور ریخته می شوند.
فعل و انفعال کلرزدایی بصورت زیر است :
Al2o3 + 3cl2 +3H2 → 2cl3 Al+3H2o
3- تبدیل درکوره توسط بخارآب :
هدف ازتبدیل توسط بخارآب ترکیب هیدروکربورها با بخارآب به عنوان اکسید کننده است که هیدروکربورها را به مخلوطی از هیدروژن و اکسید کربن مبدل می نماید. اکسیدهای کربن، هیدروژن و متان ترکیب نشده و بخارآب اضافی ای محصول موجودند. خوراک گوگرد و کلرزدا شده و قبلاً گرم شده با بخار آب مخلوط شده وتا ْ538c در قسمت (Radiation ) کوره گرم می شود. در این شرایط مخلوط به لوله های حاوی کاتالیزور در تبدیل وارد شده و فعل انفعالات انجام می گیرد. تقریباً کلیه و انفعالات گرماگیرند و نیاز به گرمای خارجی دارند.
فعل و انفعالات اساسی عمل تبدیل متان توسط بخارآب به قرار زیر است :
CH4 + H2O CO +3H2 – CAL 1
CO + H2O CO2 + H2O- CAL 2
CO +3H2O CH4 + 2H2O +CAL 3
فعل و انفعال 1 : تقریباً کامل است. ترکیب (2) تاحدی پیش می رود تا درخروجی کوره به حد تعادل نزدیک می شود و سومی بستگی به شرایط دما و فشار و میزان خوراک دستگاه دارد و عامل اصلی تولیسمتنان درگازهای دستگاه است. فعل و انفعال کلی که موجب تشکیل گاز که دارای هیدروژن وCO2 و ایندید کربنیک و متان شدید آگرماکید است. بخارآب اضافی به خاطر جلوگیری ازتشکیل کربن است به دو راه غیرممکن است اتفاق بیافتد.
1- تجزیه حرارتی هیدروکربورها: این فعل و انفعال تولید کربن نسبتاً کند است و منجر به رسوب CO2 روی سطح کاتالیزورمی شود. کربن تشکیل شده را می توان با ترکیب با بخار آب برداشت یا با مخلوطی از بخار وآب زدود. میل به تشکیل چنین کربنی درهیدروکربورهای سنگین تر تشدید می شود. همچنین با فشار شدید می شود :
2CO CO2 +C
H2O + CO CO2 + H2
CO + 3H2 CH4 + H2O
2- تشکیل چنین کربن می توان با برقرار نمودن دائم یک نسبت حداقل بخارآب به هیبروکربور اجتناب نمود. اگر نسبت بخار به هیدروکربور کمتر از نسبت حداقل باشد درتمام کاتالیزور به فوریت کربن تشکیل شده و در نتیجه باعث گرفتن و قطعی فعالیت کاتالیزور می شود در دستگاه تولید هیدروژن این نسبت وقتی که با گاز پالایشگاه عمل می شود 5 به1 و زمانی که روی پروپان مایع عمل شود 7 به1 است در مورد اثرات فشار دما و نسبت بخار به هیدروکربورها بعداً بحث می شود.
4- استفاده ازگرمای اضافی جهت تولید بخار:
یک سیستم تولید بخار به منظور بازیافت گرمای هدررفته گازهای حاصل از سوخت کوره تبدیل و خروجی راکتوربالا تعبیه شده است بخارآبیکه به این طریق تحت فشار 26 کیلوگرم بر سانتی متر مربع تولید می شود تاCْ260 درکوپل قسمت بالای کوره تبدیل داغ می شود.
5- داکتور تبدیل اکسید و کربن دو مرحله ای :
در شرایط عادی جریان خروجی کوره تبدیل حاوی مقادیر زیادی col است که برای اینکه محصول نهایی با مشخصات و درجه خلوص منطبق شود بایستی برداشته شوند. ایندریدکربنیک col به آسانی تحت یک سیستم گردشی و احیائی محلول رقیق شده مونواتانول آمین M4A (Hoc2H 4NH2 ) دریک ماده آلی ضعیف جذب می شود. این محلول قادر به جذب co نمی باشد لذا قبلاً بایستی مبدل به col گردد. تبدیل اکسید وکربن co تعداد co محصول با عبور آن ازدو مرحله کاتالیزور مربوطه نقصان می یابد.
مرحله اول : راکتور و تبدیل co در دمای بالا (H.T.S.C )
فعل و انفعال مربوطه به ترکیب گاز وآب به قرار زیر است :
CO+H2o = Hl +col +9.8 k cal
تبادل فعل و انفعال درجهت تولید هیدروژن است و به حداقل رساندن co باقیمانده بستگی دمای پایین و بخار آب موجود اضافی دارد. درمواقع عادی فعل و انفعال نیاز به بخار علاوه برآنچه درخروج کوره تبدیل موجود است ندارد.
مرحله دوم : راکتور تبدیل CO درهای پایین (L.T.S.C) فعل و انفعال مربوطه به این قسمت از دمای پایین تر انجام می گیرد. گازهای حاصله از قسمت اول تا اندازه لازم سرد شده وبه این قسمت هدایت می شود. فعل و انفعال از راکتورهای پایین فشار قبلی است :
CO + H2o HC + Col +9. 8 KCAL
فعل و انفعال مربوطه دارای حالت تعادل بوده و عمل تبدیل co در دمای پایین تر بهتر انجام شده و کاتالیزور مربوطه از این اثر تعادل کاملاً استفاده می نماید. کاتالیزور این قسمت شدیداً درمقابل گوگرد و کلر حساس بوده و مسموم می شود هم چنین درمقابل دمای زیاد بنابراین حجم بیشتری از این کاتالیزور در راکتور ریخته شده که هرگونه ناخالصی باقیمانده را بگیرد. چون دمای زیاد شدیداً باعث نقصان فعالیت کاتالیزور می شود. تجاوز نکردن ازدمای توصیه شده توسط سازنده حائز اهمیت است.
6- برداشت انیدرید کربنیک col
مقادیر زیادتولید شده col که درگازهای حاصله موجود است بوسیله محصول رقیق Mea شسته شده و برداشته می شود. انیدرید کربنیک با فعل و انفعالات شیمیایی که از زیر خلاصه شده است درمحلول خنک جذب می شود.
Hoc2HclNH2 + col +H2o (Hoc2H 4nh3)Hco3
2 (Ho c2 NH2) + co2 + H2o (Hoc2 H4 NH3)2 Co3
فعل و انفعالات بالا مشروط به دما است هرقدر درجه حرارت پایین تر باشد عمل جذب یهترصورت می گیرد. بعد ازجذب محلول غنی شده از co2 بوسیله حرارت بعکس فعل و انفعال تعادل بالااحیاء می شود. احیای بهتر در فشار کم و دمای بالا یا زیاد انجام می گیرد.
درعمل سیستم M4A مقادیر جزئی ازM4A ممکن است به اسیدهای آلی تجزیه شده و سبب خنثی نمودن M4A در نتیجه شدید میزان خوردگی شود. بنابراین لازم است بطور دائم از سیستم آنها را خارج نماییم. این عمل دردستگاه بازگیر (M4Ar4clAim4R ) سافید کربنات سدیم یا سود بدان تزریق شده عملی می گردد. این محلول فوری با اسدهای آلی ترکیب شده تولید نمک های غیر فرار می کنند.
7- متان سازی :
گازهای خروجی جذب کننده انیدریدکربنیک دارای تقادیری co وco2 بیشتر ازآنچه در محصول پیش بینی شده است می باشد. اکسیدهای کربن بایستی از محلول نهایی کمتر از10-P-R-M باشد. برای نیل به این مقصود اکسیدهای کربن درمجاورت کاتالیزور متان ساز یا هیدروژن ترکیب شده که واکنش های آن به قرار زیر است :
CO +3H2 CH4 +H2O
CO2 + 4H2 CTI 4 +2H2O
هردو ترکیب بال شدیداً گرمازا هستند. واگر غلظت اضافی ازCO2,CO موجود باشد، دما از حدکنترل خارج می شود. افزایش دما را درحلول عبور ازکاتالیزور بطور تقریبی می توان بطریق زیر حساب کرد برای هردرصد حجمی co ازخوراک متان ساز ْ75c و برای هردرجه حجمی col درخوراک بتان 60c گرفنن co وcol اولیه دستگاههای قبل ازمتان سازحائز اهمیت است وبایستی درست عمل کرده تا مقدار اکسیدهای کربن که بایستی در متان ساز تبدیل شوند محدود به ارقام طرح شده می باشند. در نتیجه افزایش دما ازحدمجاز تجاوز نماید. تسهیلات اصطلای از ورودی متان ساز تعبیه شده که امکان بیرون دادن محصول نامرغوب را از این نقطه میسر می سازد.
کاتالیزورهای واحد هیدروژن :
1- کاتالیزور گوگرد زدائی
2- IcI -32- ترکیب اکسید روی 2No
این کاتالیزور به شکل دانه های کروی 3 تا7/4 میلیمتر قطر و وزن مخصوص تقریبی آن 1/1 کیلوگرم در لیتر برابر با69 پاوند برفوت مکعب. کاتالیزور IcI-32-c کاتالیزور بسیار فعالی برای جذب هیدروژن سولفوره و ترکیبات گوگردی فعال ازهیدروکربورها وسایر گازها می باشد. ازاین کاتالیزور برای خالی نمودن گاز طبیعی و نفتا قبل ازعمل تبدیل توسط بخارآب (ST4M Rofor miny ) استفاده زیاد می برند. درحین عملیات اکسید روی مبدل به سولفور روی می شود.
2no + H2s 2ns + H2o
از این کاتالیزور هم به طور جداگانه وهم همراه یکی ازکاتالیزورهای از سری 14 استفاده می شود که گوگردی را که ترکیبات آلی غیرفعال و گوگرد دار موجود است قبلاً تبدیل به H2S می نماید.
این کاتالیزور معمولاً تا دمای ْ450c و فشار 50 اتمسفر عمل می کنند و ازدمای ْ350c به بالا فعالتر است. اندازه بستر کاتالیزور معمولاً متناسب با عمرکاتالیزور درنظر گرفته می شود. سرعت گاز (lpau uelouty ) معمولاً بین 200 تا2000 حجم گاز در ساعت در شرایط نرمال دما و فشار به حجم کاتالیزور است. اما وقتی به عنوان بستر محافظ بکار می رود خط (Sp.v4l ) تا2000 مورد استفاده واقع می شوند. گرچه کاتالیزورمقاوم است و درعمل ثابت شده است که درمقابل آب مایع و درترکیب با بخار آب و انیدرید کربنیک دردمای پایین ( کمتر ازlsoc که ترکیبات روی تشکیل می شود این کاتالیزور در بشکه های مخصوص وغیر قابل بازگشت بسته بندی می شود. اندازه بشکه 61cm و قطرآن 81cm ارتفاع حاوی kg 180 کاتالیزور به وزن کلی 192kg است.
بخارآب :
اثر فیزیکی بخارآب که در سطح کاتالیزور آب است منجر به کاهش قدرت کاتالیزور می شود درکاتالیزور تازه افت قدرت محسوس نیست اما چنانچه قبلاً کاتالیزور درمجاورت طولانی باآب ضعیف شده باشد مایع شدن بخار می تواند منجر به شکسته شدن دانه های کاتالیزور شود به علاوه قسمت دمای مناسب بخار و همچنین ایندرید کربنیک با اکسید روی ترکیب شده تولید هیدرات و کربنات روی می نماید.
2no +H2o → zn (oH)2
zno + co2 → co3zn
اگر بعداً شرایط تغییر کرده و این ترکیبات را ناپایدار سازد تجزیه بعدی هم کاتالیزور را ضعیف می سازد بنابراین باید دقت کردکه :
1) هرگز بخار به سطح کاتالیزور LCZ-32-4 مایع نشود.
2) هرگز عملیات در اتمسفر بخار خالص انجام نشود.
3) هرگز در دمای کمتر ازcْ150 وقتی کاتالیزور درمورد گاز حاوی ایندرید کربنیک به کار می رود عمل نشود حتی اگرمایع شدن بخار صورت نگیرد.
4) H2s درهردمایی برداشته می شود اما راندمان کار در370-400 بهتر است دردمای پایین تر راندمان کمتر است.
همچنین مرکاپتانها در دمای کمتر ازcْ600 و ترکیبات دیگر فعال گومردار درکمتر ازcْ350 خارج می شوند.
بستن :
کاتالیزور 4-32 پس ازعمل در هوا آتش گیرنده نیست چه کاتالیزور سولفوره شده چه نشده باشد درموارد متعددی که کاتالیزور داغ ازمجاورت گوگرد گیر تخلیه شده کاتالیزور آتش گرفته است ولی بواسطه وجود هیدروکربورهای باقی مانده ازخوراک و ذرات ریزکربن پخش شده درکتالیزور بودند نه خود کاتالیزور برای جلوگیری ازمسئله فوق دستورالعمل زیر بایستی منظور شود.
1) رآکتور بایستی کاملاً با گاز بی اثر Purge شود برای اطمینان بایستی خروجی راکتور جهت وجود هیدروکربور آزمایش شودکه تخلیه کامل انجام شود.
2) تا دمای نزدیک به محیط حدود cْSo خنک کنید و سپس کاتالیزور را تخلیه نمایید. از طرفی اگر لزوماً کاتالیزور را بخواهیم تخلیه کنیم بایستی آتش گیرنده تلقی شده و روش زیر به کار رود.
1- راکتور یا گاز ب اثر چون ازت purge شود یک فشار مثبت گازی بی اثر در راکتور برقرار شود.
2- درحالی که فقط من هول مربوط به کاتالیزور باز است کاتالیزور در لاوکهای فلزی یا بارکش تخلیه شود این عمل راز ورود هوا به داخل راکتور جلوگیری می کند.
3- شیلنگهای آب بایستی در دسترس باشد تاهوا احتراق مختلفی را خاموش نماید.
غغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغ
2- کاتالیزور کلرگیری : 1-IcI-59 ترکیب اکسید آلومنیم Al2o3
شکل این کاتالیزور کردن به قطر 5.4mm و بلندی 3.6mm وزن مخصوص ترتیبی 101 کیلوگرم در لیتر برابر با 65 پاوند برفوت مکعب این کاتالیزور فعال برای جذب کلر ازهیدروکربورها وگازها به کارمی رود. یون کلر روی کاتالیزور جذب شده و موقعی که به حالت اشباع برسد دور انداخته می شود. دردمای بین ْc 150 تا ْc500 و فشار تا (73P Psi ) عمل می کند کیفیت و خصوصیت این کاتالیزور در بستگی به کیفیت کلری که بایستی گرفته شود دارد. سرعت گاز بین 5000 تا20000 حجم گاز درساعت در شرایط ایزومر دما وفشار به حجم کاتالیزور در ساعت فعل و انفعال به جسب روبروست .
Al2o3 +3cl2+ 3H2 2cl3A l + 3H2o
4- کاتالیزور H.T.S.C IcI-15-4 ترکیب اکسیدآهن / کرومیوم شکل این کاتالیزور در دانه های کروی به قطر 8.5mm وزن مخصوص تقزیبی آن 035/ کیلوگرم در لیتر برابر با 84 پاوند برفوت مکعب. این کاتالیزور به عنوان کاتالیزورهای H.T.S.C بکار برده می شوند و کارآن تبدیل co به col با استفاده از بخار آب می باشد.
این فعل و انفعال شدید اگرماگیر است :
Col+ H2o اکسید اسیون col +H2
این کاتالیزور در دمای بین ْ330c تا ْ530c و فشار عمل می کند وپس ازفعالیت اولیه اکسیدآهن Felo3 به آهن مغناطیسی ( اکسید Fe304 ) تبدیل می شود.
Fe2o3 +H2 → 2Fe3o4 +H2o
Fe2o3+ Co → 2Fe3ocl + co2
سرعت گاز معمولاً بین 1000 تا5000 حجم گاز ساعت در شرایط نرمال دما و فشار به حجم کاتالیزور است. این کاتالیزورنسبت به مایع وآب نیترو اکسیدهای محلول یک فلز (Alkali ) مقاوم می باشد. هالوژنها می توانند بر روی این نوع کاتالیزور قابل اثر باشند ولی سولفور نمی تواند یک عنصر مسموم کننده باشد ودر بعضی مواقع درجریان راه اندازی مقداری رسوبات سولفورکی در برج گوگرد گیری خوب جذب نشده اند در این برج گرفته می شوند.
5- کاتالیزور IcI. 52.l L.T.S.C ترکیب اکسید مس / روی sh/ cuo واکسید آلومنیم Alco3 شکل برحسب دانه های کروی به قطر 5.4mm وبلندی 3.6mm و وزن محصول تقریی 509 کیلوگرم در لیتر برابر با 56 پاوند برفوت مکعب می باشد. این کاتالیزور را در دمای بین ْ 180 تا ْ250c و فشار (7s5Pli ) عمل می کنند و بسیار حساس است و بوسیله ترکیبات کلرمسموم می شود. درضمن یک بستر جداگانه برای محافظت کاتالیزور قرار داده شده است. سرعت گاز معمولاً بین 2000 تا5000 حجم گاز در سرعت و شرایط نرمال دما و فشار به حجم کاتالیزور است.
6- کاتالیزور رج متان ساز IcI-H-3 ـ ترکیب اکسید نیکل Nio
شکل این کاتالیزور برحسب کروی به قطر 504mm و بلندی 3.6mm و وزن مخصوص تقریبی آن 101 کیلوگرم در لیتر برابربا 69 پاوند برفوت مکعب این کاتالیزور برای تبدیل co به col های موجود متان در برج متان ساز استفاده شده است.
Co +3H2 اکسید نیکل CH4 + H2o
Co2 +4H2 اکسید نیکل CH4 +2H2O
این فعل و انفعال شدیداً گرمازا می باشند. این کاتالیزور دردمای بین ْ 230 تا ْ450c وفشار تا (735psi ) عمل می کنند. کاتالیزوری است حساس و بوسیله ترکیبات آرسنیک کلر وگوگرد تحت تاثیر قرار می گیرد و سرعت گاز معمولاً بین 5000 تا12000 حجم گاز در ساعت در شرایط نرمال دما وفشار وبه حجم کاتالیزور است.
غغغغغغغغغغغغغغغغغ
5-چدا کردن شاخه ( آکیل ) از ئیدروکربورهای حلقوی اشباع نشده با ئیدروژن :
6- باز شدن حلقه ئیداوکربورهای مرکب از یک حلقه اشباع شده (naphthen ) ویک حلقه اشباع نشده (Bensene )
7- مجموعه ای از عملیات بالا درمورد نفتالین
عموماً فشارهای بالا و دماهای پایین موجب اشباع شدن مقدار زیادی ازآروماتیکها می شود.
8- ازت گیری Denitrification
حذف نیتروژن همراه با هیدروژناسیون ترکیبات نیتروژندار به آمونیاک و هیدروکربنها است. سپس آمونیتک مجرای خروجی راکتور حذف می شود. اینها نمونه ای ازواکنشهای هیدروژناسیون ترکیبات نیتروژن است :
گرمای واکنشها نیتروژن زدائی بطور مناسبی بالا است. ( حدود 600-700 کیلوکالری برمترمکعب نرمال هیدروژن مصرفی ) اما درصد واقعی نیتروژن بقدری کم است که شرکت کردن آن درواکنش تنها سهم کوچکی ازگرمای واکنش را بخود اختصاص می دهد.
9-گوگرد گیری ( حذف گوگرد ) :
خوراک دستگاه بوسیله هیدروژناسیون ترکیبات گوگرد دار بصورت هیدروکربن و سولفید هیدروژن گوگرد زدایی می شود که ازطریق مجرای خروجی راکتور حذف می شود. واکنشهای گوگرد زدایی در زیر آمده است :
1-MERCATAIN C-C-C-C-SH+ H2→ C-C-C-C-+H2S
2-Swlfid C-C-S-C-C+2H2→ 2C-C+H2S
3-Disulhde c-c-s-s-c-c 63H2 →L C-C-+2H2S
4-Cyellc Sulfid → C-C-C-C( c-c-c)+Hcs
5- Tlaioph4mc → C-C-C-C(c-c-c) th2
گرمای واکنش این واکنش ها نسبتاً بالاست ( حدود 700 -600 ) کیلوکالری برمترمکعب نرمال هیدروژن مصرفی واگر مقدارگوگرد موجود درخوراک دستگاه زیاد باشد، این واکنش می تواند کل گرمای واکنش را بخود اختصاص دهد.
10- اکسیژن زدائی R4mov4l Oxyo4n
11- اشباع ئیدرکربورها ( الفین ها ) :
هیدروژناسیون الفینها سریعترین واکنش هیدروژناسیونی است که بوقوع می پیوندد. بنابراین اساساً همه الفینها اشباع می شوند. مقداری کک بر روی کاتالیزور ته نشین می شود و کاتالیزور درنتیجه اشباع سازی الفینها غیرفعال می شود. نمونه واکنش های هیدروژناسیون الفینها :
1- خطی Liner
c-c= c-c-c-c + H2 → c-c-c-c-c-c
2-حلقوی cyclicd
12- گرفت فلزات : M4tals R4movel
بیشتر ترکیبات آلی فلزی (organometals) موجود درخوراک منجر می شوند و فلزات توسط یک عمل ترکیب ازجذب و واکنش سیمانی روی کاتالیزور باقی می مانند. کاتالیزور DHC می تواند بدون ازدست دادن فعالیت اساسی خود تا حدود کمی فلزات رامگه دارد.
واحد 600 Isomax
LINE تغذیه این واحد از واحد هیدروژن H2 تامین می شود و شامل گازH2 می باشد.
LINE تغذیه ابتدا وارد شده و مایع (آب) موجود درآن ته نشین شده وازآن ته آن خارج می شود و گاز از قسمت بالا به طرف کمپرسور c-60-LA هدایت شده وبا فشار ورودی و فشار خروجی خارج شده و وارد مبدل حرارتی E-605 شده و پس ازتبادل حرارت وارد گشته ودر این قسمت نیزچون گاز فشرده شده مقداری ازبخارات موجود درآن تبدیل به آب شده که ازقسمت پایین آن خارج می گردد وگاز خروجی ازقسمت بالای آن خارج وبه دوشاخه تقسیم می گردد که دریک شاخه آن پس ازعبور از کنترلر PRC-630 به قسمت Line در دمای v-608 متصل می گردد که درصورت افت فشار در این قسمت مقداری گاز وارد این Line می گردد تاجبران افت فشار بگردد.
شاخه دیگر آن به ورودی کمپرسور c-607 وصل شده وبا فشار حدود خارج شده و شاخه دیگر پس از عبور از کنترلر PRC629 داردLINE ورودی V-607 می گردد تا افت فشار در این قسمت را تامین کند.
LINE خروجی ازکمپرسور نیز به دوشاخه تقسیم شده که یک شاخه آن پس ازعبور ازکنترلرPRC-627 و مبدل FE-603 وتبادل حرارت وارد LINE ورودی V-coe جهت جبران افت فشار می گردد. شاخه دیگر نیز پس ازگذشتن ازمبدلهای حرارتی را درکوره H-601 شده وبا دمای حدود Cْ660 خارج می گردد. ضمناً یک LINE تغذیه نیز ازواحد C.D.U از ته برج VACUUM به LINE ورودی E-601 متصل می گردد.
LINE خروجی ازکوره وارد برج شده و در داخل برج با وجود کاتالیزور ( سبلیس وآلومین ) و دمای زیاد کرانیگ صورت میگردد و مولکولهای بزرگ به مولکولهای کوچک تبدیل می شود.
خروجی برج REACTOR پس از تبادل حرارت درمبدل وفن به قسمت بالای برج وارد می گردد ضمناً مقداری بخار آب نیز توسط پمپ P-602 به قسمت ورودی فن متصل می گردد.
درداخل برج V-603 قسمت مایع وگاز وآب جدا شده وگاز ازقسمت بالای برج به طرف کمپرسور هدایت شده و فشار خروجی آن تاحدود شده وبه ورودی LINE مبدل حرارتی E-601 وصل می گردد وضمناً یک شاخه نیز قبل ازکمپرسور جدا شده که درصورت ایجاد فشار توسط کنترلر مقداری گاز به واحد AMIN ارسال می گردد.
آب ته نشین شده درته برج بیرون هدایت می شود وگازمایع پس ازگذشتن ازکنترلر WICAHh-V607 به داخل برج وارد می گردد که در این برج نیز مقداری گازمایع وآب وگاز دربرج تشکیل می گردد که گاز ازقسمت بالا برج به واحد آمین ارسال میگردد وآب ته نشین شده نیز ازته آن به بیرون ارسال می گردد وگازمایع خارج ازبرج پس ازعبوراز کنترلرLICAHLV-615 و مبدلهای حرارتی E-617 وE-608 وE-606 به برج DEBUTANIZER ارسال می گردد.
مخلوط گازمایع ورودی به برج در داخل برج مواد سبک وسنگین وگازهای تفکیک شده ودر داخل سینی ها جمع می شوند.
ازقسمت بالای برج مواد سبک وگازها خارج شده وپس ازتبادل حرارت درمبدل حرارتی وارد میگردد ودر این قسمت گازهای سبک وسنگین ازهم جدا شده وگازهای سبک ازقسمت بالای آن به واحد AMIN ارسال می گردد وگازمایع آن ازقسمت پایین توسط پمپ P-604A کشیده شده وخروجی پمپ به دوشاخه تقسیم می گردد که یک شاخه آن پس ازعبور ازکنترلر FRC-614A دوباره به قسمت بالای برج V-610 فرستاده می شود وشاخه دیگرآن نیز توسط پمپ P-604c به واحد H-P.G ارسال می گردد.
ازقسمت پایین برج یک LINE خروجی توسط پمپ P-603A کشیده پس ازتبادل حرارت با مبدل حرارتی E-606 به دوشاخه تقسیم شده که هرشاخه با گذشتن ازکنترلر مربوط (FRC-611A, FRC-611B ) به داخل کوره H-602 هدایت می شود وپس ازگرم شدن در داخل کوره خروجی آن توسط یک LINE به داخل برج DEBUTANIZER V-610 می گردد.
از قسمت پایین برج یک LINE خروجی توسط پمپ P-603A کشیده پس از تبادل حرارت با مبدل حرارتی E-606 به دوشاخه تقسیم شده که هرشاخه با گذشتن ازکنترلر مربوط (FRC-611A,FRC-611B ) به داخل کوره H-602 هدایت می شود وپس ازگرم شدن در داخل کوره خروجی آن توسط یک LINE به داخل برج DEBUTANIZER V-610 می گردد. ازقسمت ته برج یک hine خروجی نیز به دوشاخه تقسیم شده و هرشاخه پس ازگذشتن ازکنترلر مربوط یک HINE خروجی نیز به دوشاخه تقسیم شده وهرشاخه پس ازگذشتن ازکنترلر (FRC.616B, FRC-616A ) وارد کوره H-603 گشته وخروجی کوره با دمای حدود Cْ310 وارد برج می گردد. درداخل این برج نیز دوباره مواد نسبت به وزن مولکولی شان ازهم جدا شده و تفکیک می گردد که این برج چهارHINE خروجی داشته که یک HINE ازO.H ویک HINE ازBOTTOM آن ودو HINE دیگر ازقسمت دیواره آن خارج می گردد.
HINE خروجی پس ازعبور ازکنترلر HIC-637 وارد برج می گردد.
که در این قسمت نیز مواد سبک ازقسمت بالای آن دوباره به داخل برج برمی گردد.
ویک HINE خروجی ازقسمت پایین آن (V-613) توسط پمپ P-609 پس از عبور تبادل حرارت با مبدلهای حرارتی E-617 وفن E-612 وE-613 و کنترلر FRC-623 به مخازن REROSENE ارسال می گردد. ضمناً مقدار بخار داغ Cْ180 نیز وارد این برج می گردد.
HINE خروجی از برج پس از عبور ازکنترلر HIC-635 را در برج می گردد که در این برج نیز مواد سبک آن از قسمت بالای آن خارج و دوباره به برج V-612 برمی گردد.
وازقسمت پایین آن توسط پمپ P-608 کشیده شده وبه دوشاخه تقسیم گشته یک شاخه آن پس ازعبور ازکنترلر و تبادل حرارت با مبدل E-618 خارج شده وشاخه دیگرآن نیز به خروجی این مبدل وصل شده وپس ازعبورازمبدلهای حرارتی E-617 وفن E-616 خارج شده وشاخه دیگرآن نیز به خروجی این مبدل وصل شده وپس ازعبور ازمبدلهای حرارتی E-617 وفن E-616 و مبدل E-615 وارد شده و در این قسمت آب موجود درآن ازقسمت پایین آن به بیرون هدایت شده و محصولات از قسمت بالای آن پس ازگذشتن از صاف شده وبه قسمت مخازن گازوئیل (GASOIH ) ارسال می گردد.
از قسمت ته (BOTTOM ) برج HINE خروجی توسط پمپ P- کشیده شده وپس ازعبور و تبادل حرارت با مبدل حرارتی E-610 به دوشاخه تقسیم شده که یک شاخه آن پس ازتبادل حرارت با مبدل E-608 و عبور ازکنترلرFRC-619 به سمت فیلترها هدایت می شود. شاخه دیگر نیز پس ازتبادل حرارت با مبدل به ورودی فیلتر متصل می گردد در فیلتر ذرات آن گرفته شده و وارد میگردد ضمناً یک HINE ورودی تغذیه نیز ازواحدC.D.U برج VACUUM به متصل می گردد که در اینجا تلاطم موجود درمایع گرفته می شود و خروجی آن توسط دوعدد پمپ که با بخار کار می کنند به قسمت بالای برج AEACTOR هدایت می شود تا عملیات دوباره تکرار می گردد.
ازقسمت O.H برج LINEV-612 خروجی پس ازتبادل حرارت درفن E-614 وارد میگردد. در این قسمت نیز گاز و مایع وآب ازهم جدا شده که آب ته نشین شده پمپ 607 کشیده شده وپس ازعبور از کنترلر HCI639 به قسمتهای دیگر (WASH WATER REACTOR- WASH WATER STRIPING SECTION ) ارسال می گردد.
مایع خروجی ازته V-615 توسط پمپ P-606 کشیده شده وبه دوشاخه تقسیم می گردد یک شاخه آن پس ازعبور ازکنترلر FRC-625 به داخل برج ارسال می گردد.
شاخه دیگر آن پس ازعبور ازکنترلرFRC-624 و تبادل حرارت با مبدلهای وارد برج می گردد که در این برج نیز دوباره مواد ازهم تفکیک شده و مواد سبک از قسمت بالای برج و مواد سنگین ازقسمت پایین برج خارج می گردد.
مواد خروجی از بالای برج V-616 پس از تبادل حرارت با مبدل E-621 وارد می گردد که در این قسمت نیز مقدار آب موجود در مواد ته نشین شده و خارج می گردد و مواد توسط پمپ کشیده شده وبه دوشاخه تقسیم می گردد. که یک شاخه آن پس ازعبور ازکنترلرFRC-630 به داخل برج V-616 برگشت می شود. وشاخه دیگر نیز پس ازعبور از کنترلر HC-648 به دوشاخه تقسیم شده که یک شاخه آن وارد شده وشاخه دیگر آن وارد می گردد که در این قسمتها مواد تصفیه شده وH2S موجود درآنها گرفته می شود و مواد تصفیه شده در یک LINE مشترک پس از عبور از کنترلر PC-697 به طرف مخازن (C5-C6) ارسال می گردد.
از قسمت پایین برج نیز HINE خروجی به دوشاخه تقسیم شده که یک شاخه آن پس از تبادل حرارت در مبدل E-618 دوباره به برج برمی گردد و شاخه دیگر توسط پمپ P-610 به فن E-619 ارسال شده و خروجی فن به مبدل حرارتی E-620 متصل شده وپس ازتبادل حرارت و عبور ازکنترلر HIC-E46 به مخازن NAPHTHA ارسال میگردد.
سوخت های هواپیما :
مقدمه :
بحث درباره سوخت های هواپیما بدون مطالعه تاریخچه توسعه و تکامل آن و مشخصات رسمی که باید توجه به امکانات و نیازهای سازندگان موتو رها ، خلبان هواپیماها ، عرضه کننده ها سوخت و موسسات دولتی معین گردد، مشکل می باشد. در اینجا مشخصات مورد لزوم سوخت و روش تعیین آن بیان می گردد. درستی این مشخصات در سطح بین المللی و اطمینان ازصحت آن باعث شده که بتوان سوخت مورد نیاز انواع هواپیماها را درهمه جای جهان با مشخصات یکسان تامین نمود.
بررسی کامل کلیه مشخصات بین در اینجا مقدور نمی باشد. حتی خلاصه ای از احتیاجات اصلی نیز بعلت اینکه مشخصات دائم درحال تغییر و کم و زیاد شدن هستند مورد چندانی ندارد. معهذا مشخصات سوختهای مشابه اساساً چندان متفاوت نبوده وبا اختلاف جزئی درهمه آنها مشخصات واجد جهت کنترل سوخت مورد استفاده قرار می گیرد. مشخصات روز سوختهای هواپیما درکتاب راهنمای مشخصات (Speci fication Guides ) یافت می گردد.
تکامل تاریخچه سوخت هواپیما (Historical. Development ofaviation Fuels ) :
بنزین هواپیما در سالهای جنگ از 1939 تا1945 ( جهت معرف موتورهای مجهز به شمع ) به حداکثر توسعه و تکامل خود رسید. ظهورتوربین گازی باعث توسعه بیشتر موتورهای بیستونی گردید وگرچه مقادیر زیادی بنزین برای این موتورها درنظرگرفته شده معهذا کیفیت بنزین و مشخصات وآزمایشات آنها بطورقابل توجهی تغییر نموده است.
سوخت موتورهای اولیه که با توربین گازی بودند دارای بحرانی نبود. همانطوریکه نفت چراغ اولین سوخت روشنایی بود مشخصات اولیه سوخت توربین نیز درحوالی مشخصات نفت چراغ بود. با افزایش پیچیدگی طراحی موتور و کنترل آن آزمایش مشخصات سوخت نیز پیچیده تر و تعداد آن نیز بیشمار گردیده است. تقاضای روز برای بهترکردن کاربرد صرفه اقتصادی و عمر دستگاه ارتباط به آزمایشات اضافی داشته و رابطه بین کیفیت سوخت و امکان تهیه با توجه به مشخصات امروزه سوخت به حالت مطلوب رسیده است.
سوخت های هواپیمائی ازنظر مورد مصرف متفاوت بوده به دوگونه سوخت یکی سوخت درموتورهای بیستونی به نام بنزین هواپیما و دیگری برای موتورهای توربینی با نام سوخت جت تقسیم می شوند.
بنزین هواپیما (Aviation Casoline )
ترکیب و تهیه (composition and Manufacture )
بنزین هواپیما پیچیده ترین سوختی است که دریک پالایشگاه تولید می گردد. درعملیات تهیه سوخت سخت گیری و کنترل شدیدی لازم است تا اطمینان حاصل شود که مشخصات مربوط به فراریت ، ارزش گرمائی و عدد ضدضربه در باشد. بعلاوه برای نقل و انتقال و انبار کردن سوخت بایستی دقت شود که ازآلودگی ( که روی مشخصاتی نظیر فراریت ، مقدار صمغ و خورندگی تیغه های مسی اثر میگذارد) اجتناب شود.
بنزین هواپیما اساساً ازهیدروکربن ها تشکیل شده است و ناخالصی های گوگرد ارو اکسیژن دار باید ازحد مجاز تجاوز ننماید و فقط معدودی مواد افزودنی میتوانند مورد استفاده قرار گیرند. ترکیب اصلی بنزین هواپیمای مرغوب ایزواکتان می باشد که در پرسس اکیلاسیون ( ازترکیب بوتن پالایشگاه با ایزوبوتان بر روی اسید بعنوان کاتالیست ) بدست می آید. برای تامین فراریت مطلوب ، مقدار جزئی ایزونپتان ( که در تفکیک فوق العاده مربوط به نفتای سبک بدست می آید) به آن اضافه می نماید. برای غنی ساختن مخلوط از لحاظ ترکیبات آروماتیکی با آن محلول تبدیل کاتالیستی اضافه می گردد. مقدار ترکیب آروماتیکی که اضافه می شود بطور غیرمستقیم به ارزش گرمائی بستگی دارد.
فقط سوخت نمره 80 می تواند مقداری بنزین دستگاه (Straight-run Casoline ) به همراه داشته باشد ( زیرا که این بنزین دارای مقادیر متغیر پارافین ها وآروماتیک ها بوده و فاقد پارافین های شاخه دار ( ایزوپا رافین ) که برای بردن مرغوبیت (آرام سوزی ) بکار برده می شوند می باشند.
درهواپیماهای پیستونی به مصرف می رسد. درگذشته تولید و مصرف این سوخت بسیار بود، ولی به تدریج بر اثر پیشرفت صنعت هواپیما سازی و ساخته شدن موتورهای جت ازمصرف آن کاسته گردید تا جائی که اصولاً تولید برخی از انواع آن کنار گذاشته شد. بنزین هواپیما یا (Aviation Gasol ine- avgas ) معمولاً با درجات آرام سوزی ( اکتان و رنگهای گوناگون مشخص می گردد. انواع بنزین هواپیما چنین است :
بنزین بی رنگ
73
اکتان
بنزین قرمز
87/80
اکتان
بنزین آبی
98/91
اکتان
بنزین سبز
130/100
اکتان
بنزین قهوه ای
135/108
اکتان
بنزین بنفش
145/115
اکتان
بنزینی با ارقام کوچکتر آرام سوزی ( اکتان ) درحال پرواز وبا شماره های بزرگتر آرام سوزی آن را درحال بلند شدن هواپیما از زمین مناسب است. موتورهواپیما به گونه ای طرح ریزی شده، که انرژی نهفته درمایع بنزین را بصورت نیروی بالا برنده در می آورد. به سخن دیگر بیشترین نیروی خود را هنگامی بدست می آورد که گذشته از ساختمان موتور، سوخت نیز کارائی مناسب را داشته باشد. مهمترین عوامل کارایی بنزین فراریت ، آرام سوزی و ارزش حرارتی است.
محتوی (content) :
مشخصات سوخت هواپیما شامل سه قسمت است ئکه عبارتند از:
مناسب بودن ترکیب ضرورتهای فیزیکی و شیمیایی :
قسمت مربوط به مناسب بودن همانند حفاظتی است که سوخت را از قسمتهای مربوطه به آزمایشات مشخصات فیزیکی و شیمیایی برهاند و این تولید کنندگان سوخت را موظف می نماید که قوانین راهم از لحاظ معنوی و هم از لحاظ دستوری رعایت نمایند این فلسفه درمورد مشخصات کلیه سوختهای هواپیما صادق است. قسمت مربوط به ترکیب تصریح می کند که سوخت بایستی کلاً ازهیدروکربن باشد به جزمقادیر بسیار جزئی مواد افزودنی تایید شده وبه طور غیر مستقیم قسمت مربوط به ضرورتهای فیزیکی و شیمیایی یکی ازآشناترین قسمت برای مصرف کننده است زیرا که این قسمت به طوردقیق حدمجاز برای خصوصیات فیزیکی و شیمیایی وآزمایشات استاندارد را بیان می دارد.
درجه بندی سوخت (Feuel Grades ) :
در سالهای اخیر فروکش کردن تقاضا برای بنزین هواپیما باعث گردید که تنوع انواع نیز کاهش یابدبا کاهش انواع ، هزینه عملیات مربوط به مخازن و جابه جایی نیزکم شده وباعث گردید که سوخت با قسمت کمتر به دست مصرف کننده برسد درحال حاضر سه نوع طبقه بندی بنزین 80 ،100 و100 کم سرب مطابق (D910)ASTM (Specification for aviatio Gasoline ) مشخص گردیده اند. مشخصات بنزین های هواپیمایی هموماً بوسیله مراجع زیر تعیین می گردد :
1) اداره دفاع آمریکا ( مشخصات نظامی ) :
(militury specification ) us depar tment of Defence
2)وزارت دفاع انگلیس :
(Bri tish ministry of Defense (Deng rp specification(
3)جامعه آزمایش مواد آمریکا :
(American societg for testing matorials (As tm d910(
مشخصات تفصیلی بنزین های هواپیما در:
(Specification for Aviation) (D910)ASTM
داده شده است. بطورکلی ضرورت های فنی اصلی تمام بقیه کشورهای غربی مشخصات ASTM (D910) می باشند. گرچه اختلافات مربوط به طبقه بندی انواع و مقدار تترااتیل سرب مجاز اضافه شده به چشم می خورد. انواع مختلف درچهارچوب مشخصات مورد قبول فقط از لحاظ رنگ ، ضربه گیری و مقدار تترااتیل سرب باهم تفاوت دارند. این درمورد کلیه بنزین های هواپیمای کشورهای غربی صادق است.
ازآن پس مشخصات سوخت چه درمورد هواپیماهای نظامی وچه غیرنظامی دارای تغییرات جزئی بوده اند. معهذا با پیشرفت تکنیک تولید سوخت هواپیما و نبودن تقاضا برای بعضی انواع سوخت به تولید کنندگان اجازه داده است که انواع سوخت های اصلاح شده ای که جوابگوی نیاز بازار باشد، عرضه نمایند. دربعضی موارد هدف عرضه سوخت مرغوبتر و درموارد دیگر به منظور تقلیل هزینه تولید، نقل و انتقال و مخازن سعی گردیده سوختن تهیه شود که برای انواع بیشتری ازموتورها مناسب باشد ( یک سوخت برای چندنوع موتور مناسب باشد).
مشخصات و احتیاجات :
خصوصیات آرامسوری :
(Antiknock properties ) : انواع مختلف سوخت برحسب کیفیت ، ضربه گیری که درموتور تک سیلندری آزمایشگاه اندازه گیری می شود طبقه بندی می شود. ضربه ویا انفجار دریک موتور درنتیجه یک نوع احتراق غیرعادی ازمخلوط هوا و سوخت است که به طور خود به خودی درجای نامناسب ایجاد می گردد. ضربه حاصل از احتراق درچنین وضعی می تواند باعث افت قدرت موتور می گردد انواع مختلف سوخت طوری تهیه می شود که ازلحاظ عادی بودن از ضربه برای انواع هواپیماها ازنوع سبک گرفته تا نوع پرقدرت و انواع نظامی مناسب باشد. پایین بودن درجه آرامسوزی بنزین سبب پدیداری ضربه درموتور و در نتیجه کاهش بازده آن شده و همینطور سبب پخش نامناسب نیرو شده انرژی را به هدر می دهد. بخشی از این انرژی هدررفته به شکل حرارت همراه با گازهای محترق ازمیان رینگ های پیستون گذشته روغن را در شیار رینگ ها کربونیزه می کند سبب چسبیدن رینگ ها و خرابی پیستون شده موتور را فرسوده کرده وگاه آن را ازکار می اندازد. پایین بودن درجه آرامسوزی درموتور صدای شبیه ضربه های پی درپی چکش ایجاد خواهد کرد.
درجه آرامسوزی سوخت را باید به دقت تعیین کرد برای این کار ازسوی سازمان ASTM دو روش پیشنهاد شده یکی روشF3 یا LC که برای اندازه گیری آرامسوزی درحال پرواز در شرایط ملایم یا آمیزه دقیق هوا دربنزین (Lean mixture ) به کاربرده می شود و دیگری روش F4 یا3c که برای اندازه گیری آرامسوزی بنزین درحال برخاستن و اوج گیری هواپیما که شرایط سخت و سنگینی است یا آمیزه غلیظ هوا وبنزین (Rich mixture) مورد استفاده قرار می گیرد. درجه بندی ضربه گیری بنزین های هواپیما طبق استاندارد :
(couperative Fuel Research Committee )CRF, ASTM
بوسیله موتور آزمایشگاهی که کاربرد سوخت مورد آزمایش با سوخت استاندارد ( مخلوط ایزواکتان ونرمال مپتان خالص ) مقایسه میگردد، اندازه گیری می شود. درجه بندی یک سوخت بر حسب عدد اکتان (octane Number ) که برحسب درصد ایزواکتانی که درمخلوط استاندارد بکار رفته ، بیان می گردد. سوختهایی که عدد اکتان آنها از ایزواکتان 100 درصد بیشتراست. به کمک ایزواکتان مخلوط با مواد افزودنی ، آزمایش می گردند. درجه بندی چنین سوختن بر حسب عدد کاربرد که عبارت ازحداکثر قدرت بدون ضربه که از مصرف سوخت حاصل می گردد ( برحسب درصد قدرت قابل حصول از ایزواکتان ) بیان می گردد.
درجه بندی ضربه گیری سوخت بسته به نسبت مخلوط هوا وسوخت ، تغییر مینماید. از این خاصیت برای تعریف کاربرد لازم ، درمورد سوخت های هواپیما با مرغوبیت بیشتر استفاده می گردد. با افزایش قدرت مخلوط (غنی شدن )، خصوصیات دیگری نظیر، عمل سردکنندگی داخلی، جلوگیری ازضربه ناشی ازاحتراق (که به بهترشدن قدرت کمک می کند) بایستی بدست آید. چون حداکثر قدرت حاصله ازاحتیاجات اولیه، برای یک موتور جهت شروع حرکت توام با قدرت می باشد.
برای بهبود بخشیدن درجه آرام سوزی سوختها موادی چون تترااتیل سرب (T.E.L.) به بنزین اضافه می شود که به خاطر امکان ایجاد خوردگی ویا رسوب در محفظه سوختار، ونیز احتمال رخنه به سیستم روغنکاری وسرانجام مساله آلودگی هوا باید مقدارآنها بسیارکم باشد.
فراریت (Volatility) ـ کلیه سوخت های موتورهای احتراق داخلی بایستی ازحالت مایع در داخل مخزن با آسانی قابل تبدیل به بخار (جهت حصول مخلوط بصورت بخارهوا وسوخت قابل احتراق ) درموتور باشند. چنانکه فراریت بنزین خیلی پایین باشد سوخت بصورت مایع وارد سیلندر رها شده وباعث شستشوی روغن چربکاری از دیواره ها وپیستون ها میگردد.
این موضوع باعث افزایش فرسایش موتور ورقیق شدن روغن جای میل لنگ میگردد. فراریت پایین نمی تواند همچنین باعث توزیع نامتعادل مخلوط سوخت برسرسیلندرها بشود. چنانکه فراریت خیلی بالا باشد، سوخت می تواند درمخزن سوخت ( باک بنزین ) تبخیر شده وباعث اتلاف سوخت وگرفتگی مسیر به علت وجود بخار(Vapor Lock) بشود. سرمای حاصله ازتبخیر سریع مقادیر زیاد مواد با فراریت بالا، درشرایط مخصوص از رطوبت و دمای محیط باعث تشکیل یخ درکاربراتور میگردد. تعداد زیادی ازهواپیماهای مدرن دارای امکانات ضدیخ درموتور وازجمله امکانات گرم کردن کاربراتور می باشند ولی تماس هواپیماهای سبک چنین نیستند ودر نتیجه یخ زدن کاربراتور میتواند مشکل جدی ایجاد نماید.
برای بهبود بخشیدن درجه آرام سوزی سوختها مقداری تترااتیل سرب (T.E.L. ) به بنزین اضافه می شود که به خاطر امکان ایجاد خورندگی ویا رسوب درمحفظه سوختار و نیز احتمال رفته به سیستم روغن کاری وسرانجام مساله آلودگی هوا باید مقدار آنها بسیار کم باشند.
فراریت بنزین گرایش آن را به تبخیر درحرارت و فشارهای گوناگون نشان میدهد. مقدار این گرایش بایدچنان باشد که به هنگام جرقه زدن در سیلندر محترق شده، همراه با دیگر ویژگیهای بنزین دربرخاستن وپرواز هواپیما اثرمناسب را داشته باشد.
ازآنجا که زمان وارد شدن سوخت به سیلندر تا جرقه زدن ـ به هنگام برخاستن هواپیما بسیارکوتاه است کمتر از60/1 ثانیه ـ فراریت سوخت درموتورهای جرقه ای باید به اندازه ای باشد که بتواند به تندی تبخیر شده ودرضمن در این زمان کوتاه وحرارت کم ازتقسیم نابرابر سوخت در سیلندرها و درنتیجه نارسائی سوختار جلوگیری گردد.
ویژگی فراریت با آزمایش تقطیر به روش A S T M کنترل می شود، اگر فراریت بنزین بیشتر از حدمعینی بالا رود، فشار بخار(R.V.P) بالا رفته در سیستم سوخت رسانی هواپیما خفگی پدید خواهد آمد. از این رو فشار بخار بنزین های هواپیما میان 5/5 تا7 پوند بر اینچ مربع مطلق تعیین شده است.
وزن مخصوص (Density ) :
وزن مخصوص عبارت از اندازه گیری وزن واحد حجم می باشد. .زن مخصوص برای محاسبه ظرفیت حمل سوخت هواپیما بخاطر محدودیت وزنی یا حجمی ویا هردو باتوجه به نوع پرواز، مورد استفاده قرار می گیرد. دربیشترحالات حجم قابل حمل بوسیله هواپیما بعلت ظرفیت معین مخزن سوخت، محدود می باشد برای اینکه بتوان مقداربیشتری حمل نمود، سوخت با وزن مخصوص بالاتر ترجیح داده می شود زیرا که ارزش گرمایی آن بازاء هرگالن یا هرلیتر بیشترخواهد بود. با افزایش وزن مخصوص ارزش گرمائی بازاء پوند یا کیلوگرم سوخت افت پیدا می کند به همین دلیل درجائیکه محدودیت ظرفیت مخزن سوخت مطرح نباشد (بلکه محدودیت وزن مطرح باشد) ترجیح داده می شود از سوخت سبکتر ( جهت نیل به حداکثر ظرفیت قابل حمل ) استفاده گردد.
در ایالات متحده معمول شده که وزن مخصوص را برحسب API بیان نمایند. API را ممکن است مستقیما با روش
(API Gravity of Crude petroleum and Petroleum products- Hydrometer Methods) (D287)ASTM
یا از طریق محاسبه تبدیل وزن مخصوص API اندازه گیری نمود.
APL Crovity. Deg =
(ارزش حرارتی ) گرمای احتراق (Heat of Conbustion )- گرمای احتراق عبارت ازگرمائی است که از سوختن مقدار واحد سوخت با اکسیژن حاصل می گردد. گرمای احتراق ازلحاظ اقتصادی بر روی کاربرد موتور اثر می گذارد. عدد حداقل مشخص شده از یکطرف به عرضه سوخت و از طرف دیگر به مشخصات سوخت مرغوب مربوط می گردد. روش های (D 240/LP12 ASTM ) برای اندازه گیری انرژی محتوی سوخت بکار می رود.
یک عامل دیگر برای انرژی محتوی حاصل ضرب وزن مخصوص و نقطه آنالین می باشد. AGP عبارت ازحاصلضرب وزن مخصوص (که برحسب APL بیان می گردد. AGP عبارت ازحاصلضرب وزن مخصوص ( که برحسب APL بیان می گردد) و نقطه آنالین سوخت. که بوسله روش (D611/IP)ASTM اندازه گیری می شود، می باشد. نقطه آنالین حداقل دمائی است که سوخت میتواند باحجم مساوی آنالین مخلوط شود وبطور معکوس با محتوی آروماتیک متناسب است.
نقطه انجماد (Freezing Point) حداکثر نقطه انجماد برای تمام انواع سوخت های هواپیما مشخص گردیده است تا بتواند راهنمائی جهت اینکه، حداقل دمائی را که سوخت می تواند بدون ترمز ازجدا شدن هیدروکربن های جامد شده مورد استفاده قرارگیرد، باشد. این جدا شدن سوخت بصورت جامد میتواند باعث گرفتگی درمسیر سوخت و فیلترها درکاهش سوخت موجود بعلت بلااستفاده ماندن سوخت جامد شده درمخزن سوخت. بشود.
آزمایش استاندارد نقطه انجماد شامل سردکردن سوخت با آهستگی تاحصول کریستال که واندازه گیری دمائی که کلیه کریستال ها در اثر گرم کردن مجدد سوخت ، ناپدید می گردند.
نقطه انجماد بوسیله روش :
(Freezing Poinr of Aviation Fuels )(D2386/lp 16)ASTM
اندازه گیری می شود.
پایداری درمخزن (Storage Stability) سوخت هواپیما بایستی بتواند مشخصات خود را برای مدتی طولانی که درمخزن می باشد درشرایط جوی مختلف ، حفظ نماید. سوختهای ناپایدار اکسیده شده و تشکیل محصولات پولیمتری ناشی ازاکسید اسیون را میدهد که در سیستم توزیع سوخت، کاربراتور، شیرها و غیره هنگام تبخیر بنزین بصورت مواد جامد رزینی یا "صمغ " درمی آید. تشکیل این صمغ نامطلوب بایستی مطلقاً محدود شود وبا آزمایش مربوط به صمغ موجود وصمغ بوجود آمده اندازه گیری می شود.
مقدار صمغ موجود عبارت ازمقدار صمغی است که درسوخت درموقع آزمایش وجود دارد.
برای اطمینان از اینکه مربوط به پایداری با محدودیت مطلق تامین می گردد، ترکیبات بنزین هواپیما بایستی بطور اختصاصی تصفیه شوند تا مقادیر جزئی ناخالصی هم، که برای پایداری مزاحمت ایجاد می کنند، حذف شوند. بعلاوه مقدار محدودی ازمواد شیمیایی تایید شده ضداکسیداسیون نیز میتوان به بنزین هواپیما افزود. اخیراً اشکالات جزئی بعلت تشکیل صمغ وهمچنین کم اثرشدن مواد افزودنی ضدضربه بوجود آمده است.
گوگرد موجود Sulfur Content : کل گوگرد موجود در بنزین هواپیما به 5% درصد وزنی محدود می شود. علت این است که بیشتر ترکیبات گوگردی یک اثر زیان آور بر روی راندمان ضربه گیری ترکیبات الکیل سرب دارند. اگرمقدار گوگرد موجود در سوخت محدود نشده بود بعضی ازخصوصیات مربوط به ضربه گیری برای انواع سوختی که مقدار سرب آن بالا بوده حاصل نمی شد. گوگرد موجود درسوخت با روش (D1266/IP 107)ASTM بعضی ازترکیبات گوگرد دارای اثرخورندگی بر روی فلزات مختلف مربوط به سیستم موتور می باشند. اثرات این خورندگی بستگی به ساختمان شیمیایی ترکیب گوگردی دارد.
زمینه (Background) :
موتورهای هواپیماهای توربینی احتیاج به سوختی دارند که مشخصات آن با مشخصات بنزین هواپیماها کاملاً متفاوت می باشد. احتمالاً فرق عمده آنست که عدد آرام سوزی در اینجا نقشی نداشته و درعوض به ارزش گرمائی و ظرفیت گرمائی سوخت بهای فراوان داده می شود.
نفت چراغ برای موتورهای نسل اول بعنوان سوخت انتخاب گردید بخاطر اینکه سهل الوصول ، کمترآتش گیر و دارای ظرفیت گرمائی خوب بوده وضمناً مصرف آن باعث صرفه جوئی درمصرف بنزین در زمان جنگ می گردید. با پیچیده ترین موتور وسیستم سوخت مشخصات سوخت نیز دارای تنوع و محدودیت بیشترگردید.
خصوصیات شیمیایی و ترکیب سوخت :
مقدار آروماتیکها نیز مستقیماً محدود می باشند زیرا که آنها به تمیزی انواع دیگرهیدروکربنها نمی سوزند.
بالا بودن میزان آروماتیک باعث ایجاد دو دور رسوبات کربن درموتورمی گردد. مواد آروماتیکی همچنین مواد لاستیکی موجود در سیستم سوخت را خراب نموده وباعث افزایش نور وروشنایی در شعله حاصل ازاحتراق می گردد که ممکن است به عمر محفظه احتراق صدمه بزند.
مواد غیر هیدروکربنی اصلی ، مجاز درسوخت جت ترکیبات گوگرد می باشند. مقدار ونوع ترکیب گوگردی بسته به نوع نفت خام فرق می کند ولی ازلحاظ تنظیم مقدارآن که بین 2/0 تا4/0 درصد (حداکثر) تغییر می کند، هیچگونه اشکالی وجود ندارد.
شواهد تجربی دلالت بر این دارد که زیاد بودن مقدارگوگرد ممکن است بطور غیرمستقیم به تشکیل دوده درمحفظه احتراق کمک نماید و نیز مقدار زیاد اکسیدهای گوگرد درگازهای احتراق باعث مشکلات مربوط خورندگی بشود. خورندگی مستقیم ترکیبات گوگرد بوسیله آزمایش با تیغه مسی تعیین و کنترل میگردد. ناگفته نماند که این روش نمی تواند اثرخورندگی را روی همه فلزاتی راکه در سیستم سوخت وجود دارند، تعیین کند.
مقدارگوگرد بصورت مرکاپتان درسوخت جت حداکثر 001/0 تا00/0 درصد وزنی محدود می باشد( بعلت نامطبوع، خراب نمودن قسمت های لاستیکی سیستم سوخت واثر خورندگی روی فلزات مربوط به سیستم سوخت.
حذف مرکاپتان ازمخلوطهای سوخت میتوانند بوسیله عمل شیرین کردن، که مرکاپتانها را به ترکیبات کم آزارتر (دی سولفیدهای غیرفرار) تبدیل کند، صورت گیرد. در بیشتر شیرین کردن ها ازمعرف های شیمیایی استفاده می گردد که عمل کاهش گوگرد را انجام نمی دهند.
روش بیشتر معمول عبارت ازتصفیه بوسیله هیدروژن می باشد که تمام گوگردها را به کمک کاتالیست تبدیل به گازهیدروژن سولفوره (H2S ) می نماید که قابل جدا شدن ازسوخت می باشد. کنترل ناکافی درهرنوع عملیات شیرین کردن میتواند باعث بوجودآمدن موادی به مقدار جزئی شود که باعث اشکال درکاربرد سوخت شودحتی اگرسوخت ازلحاظ فیزیکی وشیمیایی مطابق مشخصات باشد.
مواد افزودنی مختلف، تایید شده برای سوخت جت شامل مواد اکسید اسیون جهت افزایش پایداری درمخازن، غیرفعال کننده های برای خنثی نمودن اثرغیر مستقیم برروی پایداری سوخت، ومواد ضدخورندگی جهت حفاظت ازمخازن وخطرلوله ، مورد استفاده قرار می گیرند. یک ماده افزودنی ضدیخ ( جلوگیرنده ازیخزدگی سیستم سوخت ) که برای بیشتر سوختهای نظامی مورد استفاده قرار می گیرد، ویک ماده بهترکنند هدایت الکتریکی ( ماده افزودنی ضدالکتریسته ساکن ) جهت به حداقل رساندن ریسک ناشی ازانفجار وآتش گیری بعلت تخلیه بار الکتریسته ساکن درتاسیسات و دستگاهها درطی عملیات بارگیری و تلمبه کردن، بکار برده می شود.
مواد ناخالصی وسایرآلودگی ها باشد. برای حمل سوخت با شرایط مطلوب احتیاج به دستورالعمل حمل وانبارکردن دقیقی می باشد. صاف کردن سوخت از ذرات بسیار ریز و وسائل جداکردن آب، معمولاً جهت اطمینان از فقدان با ناخالصی ها وآب ( حداکثر1 میلی گرم در مسیر ناخالصی و30 جز درملیون آب آزاد ) مطابق خواسته یا تا وطبق مشخصات نظامی آمریکا یک میلی گرم ناخالصی بازاء هرگالن و10 الی 20 جز درملیون آب آزاد حدمجاز می باشد.
روش :
Particulate Contaminant in Aviation Turbine Fuels(D2276/lp 216) ASTM
برای کنترل آلودگی مورد استفاده قرار می گیرد، این آزمایش میتواند به کمک مشاهده رنگ غشاء صاف کننده درمقایسه با رنگهای استاندارد ASTM تکمیل گردد.
آلودگی دیگرمربوط به رشد میکروبیولوژیکی ذرات است که میتواند باعث ایجاد اشکال بصورت مختلف گردد. این مشکل میتواند با رعایت نظافت مرتفع گردد. ولی اشکالاتی که دراین زمینه در سالهای اخیر بروزکرده باعث شده که آزمایشاتی دراین مورد روی سوختهای هواپیما انجام بگیرد. دریکی ازاین آزمایشات، سوخت را ازصافی غشائی ضدعفونی و استریل شده عبور داده وسپس جهت بررسی رشد میکروبیولوژیکی، کشت داده می شود. آزمایشات دیگر از روش هایی برای پی بردن به حضورمواد میکروبیولوژیکی استفاده مینماید. ولی تاکنون هیچکدام از روش ها استاندارد نشده اند.
آب آزاد درسوختهای جت میتواند باآزمایشات ساده متنوعی درمحل (Field Test Kits) که بوسیله شرکت های نفتی بزرگ به نتیجه رسیده اند، اندازه گیری شود. این آزمایشات معمولاً بستگی به تغییر رنگ ایجاد شده دارند که حاصل وارد شدن مواد شیمیایی به فازآبی (قسمت آبکی ) می باشد.
روش Undissolved Water in Aviation Turbine Fuels (D 3240)ASTM درسالهای اخیر استاندارد شده است. دراین روش ازوسیله ای بنام Aqua-Cli ll که قادر به اندازه گیری دقیق تری از روشهای شیمیایی است ( گرچه سادگی قربانی دقت شده است)، استفاده میگردد.
کل آب موجود در سوخت (آب آزاد وآب محلول ) با روش D1744 ASTM
Mater in Liquid Petroleum Products by Karl Fischer Reagent
اندازه گیری می شود. معهذا دستورالعمل پایه دارای دقت کافی نمی باشد وتکمیل نمودن این روش ضروری می باشد.
جرم مخصوص وگرمای احتراق : Density and Heat of Combustion
جرم مخصوص وگرمای احتراق ازمشخصه های مهم سوخت جت می باشند چونکه اینها کنترل کننده انرژی موجود در سوخت برحسب حجم ویا وزن معین می باشد. .زن مخصوص و ارزش گرمایی درسوختهای مختلف، بسته باینکه ازچه نوع نفت خامی گرفته شده باشند، کمی تفاوت می نماید. سوختهای پارافینی دارای وزن مخصوص پایین تر ولی دارای ارزش گرمائی وزنی بالاتر ازسوختهای حاصله ازنفت خام نفتیک می باشد. سوختهای نفتنیک دارای ارزش گرمائی بالاتری از لحاظ حجمی ( بی تی یو بازاء هرگالن ) می باشند. اهمیت نسبی مقدار انرژی موجود درسوخت برمبنای وزنی ویا حجمی بستگی به طراحی وفرم پرواز هواپیمائی دارد که ممکن است دارای محدودیت حجمی ویا وزنی برای نگهداری سوخت باشد.
پایداری درمقابل گرما (Thermal Stabitity) گرچه پایداری ( درمخزن ) سوختهای هواپیما ازمدتها قبل تعریف وبوسیبه صمغ موجود و تشکیل شده اندازه گیری و کنترل می شده است، آزمایش دیگری لازم است تاپایداری سوخت را درمقابل فشار گرما که میتواند موقع پروازهای مافوق صوت و بعضی پروازها با سرعت زیاد زیرسرعت صوت بوجودآید، اندازه گیری نماید. درپروازهای باسرعت زیاد به سوخت دراثرگرمای سینماتیک قالب هوا وهمچنین دراثرمصرف توده سوخت بعنوان سردکن در روغن موتور و وسایل هیدرولیک وتهویه مطبوع، گرما وارد می گردد. درنتیجه سوخت مصرفی درپروازهای مافوق صوت بایستی بطور رضایت بخش دردمای تا250 درجه سانتیگراد (480 درجه فارنهایت ) بدون تشکیل مواد لاکی و رسوبات ( که می توانند اثرمنفی روی مبدل های حرارتی، اندازه گیرها، صافی های سوخت، وسوخت پاشن ها داشته باشند). مورد استفاده قرارگیرد.
تحقیق دراین مسئله باعث توسعه دستگاهی بنام ASTM-CAC طبق روش (Fuel Coker ) ASTMD 1660 شد که یک دستگاه آزمایشگاهی برای تعیین تمایل سوخت به ایجاد رسوبات حاصله ازتجزیه حرارتی درسیستم سوخت، می باشد. گرچه این دستگاه اطلاعات با ارزشی بما داده است ولی این دستگاه احتیاج به مقدار زیادی نمونه سوخت دارد وضمناً دقت آنهم خیلی خوب نیست. یک روش جدید :
(JFTOT Precedure) (D3241)ASTM بنام (Thermal Oxidation Stability of Aviation Turbine Fuels ) توسعه یافت که ضعف های روش های قبلی را ندارد. این روش درحال حاضر بعنوان یک روش دوم نسبت به آزمایش Fuel Coker درمشخصات مربوط به ASTM ومشخصات نظامی برای سوخت های جت مورد استفاده قرار می گیرد.
مواد افزودنی سوختهای هواپیما (Aviation Fuels Addilives )
کلیات (Ceneral ) :
فقط تعداد محدودی ازمواد افزودنی در سوختهای هواپیما مجاز می باشند وبرای هرنوع سوخت نوع و مقدار ماده افزودنی مطابق مشخصات سوخت کنترل میگردد. مواد افزودنی ممکن است بدلایل متنوعی به سوخت افزوده شوند ودرهرحال مشخصات سوخت لزوم افزودن آنها را بشرح زیربیان می دارد:
اجباری (Mandatory ) ـ بایستی مقدارآن بین دوحد، اکترواقل باشد.
مجاز (Permitted) ممکن است مطابق سلیقه سازنده سوخت تاحدمعین (حداکثر) افزوده شود.
اختیاری (Optional) ممکن است فقط با موافقت مصرف کننده / خریدار درحد معین افزوده شود.
غیرمجاز (Not Allowed ) افزایش مواد افزودنی که درمشخصات لیست نشده اند غیرمجاز می باشند. درمورد بنزین هواپیما جزئی درنوع و مقدارمواد افزودنی موجود درهرنوع سوخت استاندارد شده وجود دارد ولی تغییرات عمده مربوط به این است که سوخت برای هواپیمای نظامی است یا غیرنظامی وهمچنین چه کشوری ازآن استفاده می کند.
انواع مواد افزودنی (Additive Types ) :
مواد افزودنی مورد مصرف درحال حاضر در ذیل شرح داده شده است :
تترااتیل سربTetra ethylleead (TEL) – تترااتیل سرب بطور وسیعی به منظور آرام سوزی دربنزین مصرف میگردد. زیان این ماده عبارت ازتشکیل وبجاگذاشتن رسوبات جامدسرب برروی شمع ها، خورندگی سیلندرها، شیرها ( والوها) وغیره می باشد. برای رهایی ازاین مشکل ، یک ماده شیمیایی روبنده نظیر دی برموراتیلن (Ethylene-Didromide ) به مخلوط فوق اضافه می شود. دی برموراتیلن به مقدار زیادی اکسیدهای سرب راتبدیل به برمورسرب (Lead Bromide ) فرار می نماید که همراه گازهای اگزوز خارج می شود. به منظور رعایت جنبه اقتصادی و نیز اجتناب از اثرات نامطلوب جانبی ، حداکثر مقدار سرب با روش Lead in Casoline. Cravimetric Method (D526/IP 96) ASTM بدقت کنترل می گردد. افزودن تترااتیل سرب به سوخت جت مجاز نمی باشد.
رنگها (Color Dyes ) رنگها به منظور تعیین هویت انواع بنزین های هواپیما مورد استفاده قرار میگیرند. رنگ مورد نظر با افزایش و اختلاط انواع تاسه نوع رنگ با پایه انتراکتیونی و نیز رنگهای ( آبی ، زرد وقرمز ) حاصل می گردد. مقدار مجاز جهت حصول رنگ مطلوب تعیین و کنترل می گردد. روش D2392) ASTM)
Dolor of Dyed Aviation Casoline برای اندازه گیری رنگ مورد استفاده قرارمی گیرد.
مواد ضداکسیده شدن ضدتولید صمغ (Cum Inhibitor ) (Antioxidant ) افزودن مواد ضداکسیده شدن به بنزین هواپیما جلوگیری ازتشکیل صمغ و رسوب ترکیبات سرب ، اجباری می باشد. غلظت این ماده افزودنی طبق مشخصات بدقت کنترل می گردد.
اصولاً سوختهای جت ازبنزین ها پایدارتر می باشند. مصرف مواد ضد اکسید شدن درمورد سوختهای جت مجاز می باشد ولی دربیشتر مواد اجباری نیست. معهذا چندسال پیش مشخص شد که سوختهای جت حاصل از دستگاههای تصفیه با هیدروژن ( ویا آنهائیکه با هیدروژن تهیه می شوند ) علاقه به ایجاد یک ترکیب غنی ازلحاظ پراکسید (High-Petoxide ) دارند که باعث فرسایش سریع لاستیکهای نیتریلی موجود درترکیبات سیستم سوخت می گردد.
این بخاطر حذف بیشترمواد محافظت کننده طبیعی ( مقادیربسیار جزئی ترکیبات گوگردی ) بوسیله عمل تصفیه وحذف گوگرد به کمک هیدروژن می باشد. برای رفع این اشکال مشخصات نظامی انگلیس ، مصرف مواد ضد اکسیده شدن را درمورد سوختهای جت حاصله از دستگاههای تصفیه با هیدروژن اجباری نموده است. حداکثر مقدار مجاز24 میلی گرم در لیتر درمورد همه انواع سوختهای جت و حداقل 6/7 میلی گرم درلیتر درموردیکه افزایش ماده افزودنی اجباری باشد تعیین شده است.
انواع مختلفی ازمواد اکسیده شدن یا صمغ زدا تاکید شده اند که نوع شیمیایی مورد قبول تحت مشخصات مختلف متفاوت می باشند. این مواد افزودنی معمولاً ازمواد فعلی ویا ترکیبات ازت دار می باشند.
غیرفعال کننده فلزات (Metal Deactivator ) مصرف یک غیرفعال کننده فلزات درمورد سوختهای جت مجاز و درمورد بنزین هواپیما غیرمجاز می باشد. غیرفعال کننده ها برای حفظ مواد فلزی درسوخت جت که ممکن است باعث صدمه زدن به مخزن سوخت ویا پایداری درمقابل گرما شوند، بکار برده می شوند. فلز مس که بعضی مواقع درعملیات حذف مرکاپتان ها وشیرین کردن سوخت به کمک مس ، وارد سوخت می گردد یکی از مزاحمین سرسخت می باشد.
غیرفعال کننده های فلزی معمولاً مورد استفاده قرار نمی گیرند، مگر اینکه سوخت با عملیات شیرین کردن به کمک مس تهیه شده باشد.
اثرا جزئی ازترکیبات آهن، باعث می شود که به پایداری درمقابل گرما تا اندازه ای لطمه بخورد. مصرف غیرفعال کننده فلزی که بتواند اثرات نامناسب، مقادیر ناچیز آهن ( که درهنگام تلمبه کردن و انتقال سوخت از داخل لوله های فولادی، وارد سوخت می گردند) را از بین ببرد، تحت بررسی می باشد.
مواد ضدخورندگی (Corrosion Inhibitor ) مواد ضدخورندگی برای به حداقل رساندن خورندگی درلوله های فولادی ، مخازن وغیره که درتماس با سوخت می باشند (گاهی مقادیر جزئی آب هم به همراه سوخت می باشد) مورد استفاده قرار می گیرد. یک فایده مستقیم افزایش مواد ض دخورندگی کاستن ازمقدارجرم ها و مواد اکسیدی زیر است که بصورت ذرات ریزناخالصی درمی آیند.
همچنین مصرف مواد ضدخورندگی ، پیشرفت قابل توجهی درکار چربکاری سوخت ایجاد می نماید. اینکار کمک به حل مسائلی نظیر اصطکاک زیاد نظیر سایش سریع وفرسودگی که دربعضی از تلمبه های سوخت ویا سایر قسمتهای مربوط به سوخت رخ میدهد، مینماید. این مشکلات ( که هنوز بطورکامل روشن نشده اند ) عمدتاً مربوط به مبحث متالوژی بوده و غالباً با تغییر ترکیبات مواد مشکله میتواند برطرف شود. معهذا سوختهایی که دارای خصوصیات چربکاری ضعیف باشند بنظر می رسد که مشکل را زیاد تر نمایند. هنوز آزمایشی برای اندازه گیری خصوصیات چربکاری سوختهای جت معین نگریده است.
به علت کمبود اطلاعات درمورد مواد ضدخورندگی محلول در سوخت مشخصات سوخت در این مورد درسالهای اخیر تغییر نموده است. مشخصات مختلف احتیاج به مواد ضدخورنده را بدلایل متفاوت ازیکدیگر مینماید و مصرف کننده های سوخت معمولاً بسته به احتیاج مخصوص بخود، مشخصات مطلوب خود را اعمال می نماید.
بعنوان یک روش عمومی سوختهای جت نظامی انگلیسی وامریکایی افزودن مواد ضدخورندگی تایید شده را طلب می کند. به سوخت های جت غیرنظامی ، نفت سفید با برش وسیع معمولاً مواد ضدخورندگی افزوده نمی شود.
ضدیخ در سیستم سوخت (Fuel System Icing Inhibitor) (FSI I)
ما ده ضدیخ در سیستم سوخت از ابتدا به منظور حل مسئله یخ زدن سوخت، بوسیله هواپیماهای نظامی آمریکا برده می شد.
ضدیخ درسیستم سوخت (SSII) را با پایین آوردن نقطه انجماد هرنوع آب موجود درسوخت بطوریکه هیچگونه تشکیل یخی صورت نگیرد عمل می کند. ماده افزودنی ضدیخ دارای یک حلالیت محدود درسوخت و تمایل زیاد به ترکیب با آب می باشد. افزایش ضدیخ درسیستم سوخت یک ضرورت اجباری در بیشتر سوختهای نظامی ، مخصوصاً سوختهای مربوط به ناتویاسیتو می باشد. این جسم ازمواد خالصی نظیر اتیلن گلیکول منومتیل اتر که نامهای دیگران سلوسالو (Methy Cellosolve )، متیل اکسیتول (Methyl Oxitol ) متیل گلیکول (Methyl Clycol) و متوکسی اتانول (2-Methoxyethanol ) می باشد وبوسیله سازندگان مختلف تهیه می شود، تشکیل شده است.
کمی بعد از مصرف وسیع ضدیخ درسیستم سوخت جهت رفع اشکال مربوط به یخ زدگی نیروی هوائی امریکایی برد که کاهش قابل ملاحظه ای درآلودگی با موجودات میکروبیولوژی ( که در مخازن هواپیماها و وسایل زمینی بوجود می آید ) صورت می گیرد.
مطالعات همچنین ثابت کردکه این بهترشدن کیفیت مربوط به طبیعت بیولوژیکی مواد افزودنی جدید می باشد. درحال حاضر بطورکلی، پذیرفته شده است که ترکیبات اتیلن گلیکول منومتیل ایر (ECME) درحالتی که بطور مداوم به سوخت جت اضافه شود یک ماده ضدبیولوژیکی (Biocidal ) موثر می باشد.
هواپیماهای تجارتی با تفاوت های جزئی دارای گرم کننده سوخت بوده و احتیاجی به ماده ضدیخ ندارند ( مخصوصاً ازلحاظ افزایش قیمت ممکن است پیش آید). برای کاهش وزن هواپیما تعدادی ازهلیگوپترهای توربینی وهواپیماهای شرکتی دارای گرم کننده سوخت نمی باشد، بلکه امکاناتی درآنها ایجاد شده که به کمک آن در بیشتر حالات و درصورت لزوم ماده ضدیخ (ECME) را میتوان به سیستم مصرف سوخت تزریق نمود.
درمناطق گرمسیری، خلبانهای بعضی انواع هواپیماهای غیرنظامی ازسوختهایی استفاده می کنند که دارای ماده ضدیخ می باشد وازآن بعنوان ماده ضدبیولوژیکی واز بین بردن موجودات زنده استفاده مینماید. دراین حالات امکانات محلی میتواند فراهم شود تا قبل ازسوختگیری هواپیما ماده ضدیخ درمحوطه فرودگاه به سوخت اضافه شود.
Electrical Conductivity Improver (Antisatic Additive )
مواد افزودنی ضد دود (Antismoke Additives ) گرچه تولید دود زیاد در اگزوز موتور جت جزء مشکلات اولیه طراحی موتور احتراق می باشد، کاهش غلظت دود دربعضی موتورها ممکن است به کمک مواد افزودنی مقدور باشد. دربین مواد افزودنی ضد دود میتوان از اتیل c.l.2 ولوبریزول 565 (Lubrizol ) نام برد. اتیل c.l.2 بوسیله یکی ازسازندگان عمده موتور برای عملیات آزمایش سل (Teet-Cell ) موتور تا3 h بعد ازتعمیر اساسی مورد تایید قرارگرفته است. هیچیک از دوماده فوق برای مصرف درحین پرواز مورد تایید قرارنگرفتند.
ترکیب شیمیایی بنزین موتور :
بنزین موتور آمیزه ای است ازهیدروکربورهای گوناگون که بانسبت هایی متفاوت ترکیب شده اند گذشته ازاین هیدروکربورها مواد دیگری نیز دربنزین هستند که مواد افزودنی خوانده می شوند. بیشتر این مواد برای بالا بردن درجه آرام سوزی بنزین به کار گرفته می شوند.
هیدروکربورهای بنزین ازچهارکربنی ها (C4) به دوازده کربنی ها (C12) پایان می یابند و نقطه های جوش آنها میان 30 تا210 درجه سانتیگراد است.
بطورکلی درترکیب شیمیایی بنزین چهارنوع هیدروکربور دیده می شود به این شرح :
هیدروکربورهای پارافینی ، هیدروکربورهای الفینی ، هیدروکربورهای نفتینی وآروماتیکی.
مواد شیمیایی گوناگونی هستند که اگر به سوخت موتورافزوده شوند، کیفیت آرام سوزی آن را بالا می برند. کار این مواد همانند کارکاتالیزور منفی است، به این معنی که ازسوختار زودرس بنزین در سیلندر جلوگیری می کنند. شمار این مواد بسیارزیاد است ولی بهتر و مناسبترازهمه ترکیبات آلی فلزات اند. مثل کربونیل های آهن و نیکل و ترکیبات آلی سرب که ازاین سه، ترکیبات آلی سرب مناسبتر و ارزانتر است. امروزه ازتترااتیل سرب (T.E.L.) و تترااتیل سرب (T.M.L.) بیش ازهر ماده دیگری استفاده می شود. تتراتیل سرب به سال 1922 درآزمایشگاه های شرکت جنرال موتور آمریکا بدست آمد ودر سال 1925 بشکل تجارتی به بازار عرضه شد و اکنون درسراسر جهان به مصرف می رسد.
این ماده سمی و خطرناک است. ازاین رو آن را درپالایشگاه ها در شرایط ویژه ای با بنزین می آمیزند. چنان که گفته شد کارماده سربی دربنزین جلوگیری ازترکیب بنزین واکسیژن پیش ازسوختار است که نتیجه اش بالا رفتن درجه آرام سوزی بنزین خواهد بود.
بنزین گذشته از ویژگی آرام سوزی و ویژگی دیگری نیز دارد وآن پاسخ به اثر حساسیت سرب " Lead Susceptibility " است که نشان دهنده مقدار افزایش درجه آرام سوزی بنابر مقدار ماده سربی افزوده شده می باشد.
حساسیت به سرب برای هربنزین به ترکیب شیمیایی و ناخالصیهای موجود درآن بستگی دارد. بنزین هایی که درجه آرام سوزی آنها پایین است پاسخ بهتری دربرابر ماده سربی میدهند، همچنین هرچه مقدار هیدروکربورهای الفینی ( زنجیری اشباع نشده ) درترکیب بنزین کمتر باشد، ماده سربی برآن بیشتر اثر می کند. به همین سبب است که دربنزین های ساخت ایران که ترکیبا الفینی نسبتاً کمی دارند، مقدار ماده سربی نیز کم است. ناخالصیهایی چون ترکیبات گوگردی بر ویژگی ضدضربه ای ماده سربی اثر میگذارند، چنان که هرچه ترکیبات گوگردی بنزین بیشتر باشد اثر مثبت ماده سربی کمتر است.
مشخصات بنزین موتور :
انواع گوناگون بنزین موتور مشخصاتی دارند که برخی ازآنها درهمه بنزینها مشترک وبرخی دیگر منحصر به یک بنزین است. این ویژگی ها به چگونگی استفاده نهایی ازبنزین بستگی دارند. سازندگان اتومبیل همیشه درپی آن بوده اند که بسرعت و قدرت اتومبیلهای تولیدی خود بیافزایند، ولی درعمل روشن شد که به کارگیری سوختهای معمولی درموتور هایی که ضریب تراکم بالا دارند، خالی از اشکال نیست. همینطور دشواری انفجاری خود به خود سوختهای معمولی که بازده اتومبیل راکاهش می دهد نیز درمیان بوده است.
همه موتورهای پیستونی اگر با سوختی نامناسب کارکنند، صدائی تولید می کنند که ضربه (KNOCK ) خوانده می شود. کیفیت این صداها به ساختمان موتور و ترکیب سوخت مصرفی وابسته است.
کاریک موتور درون سوز بستگی زیادی به چگونگی طراحی موتور و قطعه های سازنده آن و دقت درنصب موتور دارد، مثلاً اگریک موتور ازمیل لنگ نامناسبی سلخته شده باشد، اگر باری زیاد یا سرعتی بیش ازحدظرفیت خود داشته باشد، ازکار می افتد.
یک سوخت خوب و مناسب باید این ویژگیها را داشته باشد:
استارت درهوای سرد:
بنزین باید فراریتی کافی داشته باشد تا موتور درهوای سرد به راحتی وبی آن که تبخیر زیاد سبب خفگی آن شود روشن گردد.
فراریت گرایش بنزین را به تبخیر درشرایط گوناگون درجه حرارت و فشار نشان می دهد. فراریت نباید ازمقدار معینی کمتر شود تا موتور بتواند به آسانی روشن شده با شتاب کافی به سرعت لازم برسد. همین طور لازم است حدمعین بیشتر نگردد، زیرا آن نیز سبب پیش آمدن پدیده خفگی (Vapour Lock ) در سیستم سوخت رسانی اتومبیل می شود.
درجه بندی های بنزین :
بنزین موتور برحسب عدد آرام سوزی به دو نوع سوپر و معمولی دسته بندی می گردد. به سالهای اخیر درجه آرام سوزی تحقیقی بنزین سوپر 100 و بنزین معمولی 96 تعیین گردیده است. در مناطق مرتفع عدد آرام سوزی مورد نیاز ازمناطق همسطح دریا کمتر است به دلیل اینکه اتومبیل ها در ارتفاعات به عدد آرام سوزی پایین تری نیاز دارند. علاوه بردو نوع سوپر و معمولی انواع حد واسط (Intermediate) وپایین معمولی (Subregular) نیز دربازار وجود دارند. به جز یک نوع بنزین سوپر و بدون سرب که درسواحل شرقی آمریکا به بازار عرضه می شود. کلیه بنزینها تا سال 1970 محتوی ترکیبات ضدضربه الکیل سرب جهت افزایش کیفیت آرام سوزی بوده اند.
بخاطر اینکه ترکیبات ضدضربه سرب مضرمی باشند ازسال 1971 اتومبیل های سواری را باعدد اکتان 91 طراحی نمودند. عدد آرام سوزی 91 را بدین علت برگزیدند که بنزین بدون سرب ویا باسرب پایین به مقدار لازم بوسیله پالایشگاهها قابل تهیه باشند. به همین دلیل درطی سال 1970 بنزین بدون سرب برای تعدیل دروضع اکتان بنزین موجود به بازارمعرفی شد.
بنزین بدون سرب به بنزینی اطلاق میگردد که اصلاً ترکیبات سرب به آن اضافه نشده باشد. معهذا مقدار جزیی سرب ممکن است درحین جابجایی قاطی بنزین بشود.
بنزین کم سرب دارای سرب تاحداکثر o.5 گرم به ازاء هرگالن می باشد. بنزینهای معمولی سرب دار آنهایی هستند که معمولاً سرب آنها بالای o.5 گرم به ازاء هرگالن می باشد ولی هرگز نباید از4.23 گرم به ازاء هرگالن بیشتر باشد.
کارایی و سیستم اطلاعاتی درباره بنزین اتومبیل :
منظور از سیستم اطلاعاتی ، تهیه یک سری استانداردهای مورد توجه مصرف کننده درمورد بنزین موتور می باشد. که صفات ودرجه کارایی آنرا ( صرفه نظر از فصل سال یا موقعیت مکانی ) بیان می دارد. چهار عامل کارایی عبارتند از:
1) آرام سوزی
2) کنترل آلودگی
3) تمیز ماندن سیستم احتراق حین کار
4) قابلیت حرکت
کیفیت آرام سوزی : Antikno ck auality
کیفیت آرام سوزی بنزین دردرجه اول اهمیت می باشد. چنانکه کیفیت آرام سوزی خیلی پایین باشد ضربه زدن رخ خواهد داد. ضربه یک پرتاب بزرگ ، شبیه صدای برخورد سریع ناشی از صدای برخورد فلزات می باشد. علاوه براینکه به قوه شنوایی آزار می رساند ممکن است درحالات نامطلوب ترباعث احتراق زودرس شود که سوختن وصدمه دیدن پیستون و قسمتهای دیگر موتور را سبب گردد.
علاوه براین بدیهی است که ضربه باعث افزایش سرعت خوردگی جدارها می گردد. مقاومت وتوان قدرت و اقتصادی بودن یک سوخت دریک موتور موقعی درک می شود که کیفیت آرام سوزی آن کافی می باشد. معهذا هیچگونه مزیتی درمورد بنزینی که کیفیت ضدضربه آن تا ازآنچه که مورد نیاز موتور است بیشتر باشد وجود ندارد.
بنزین باید درشرایط سوختار موتور چنان بسوزد که بیشترین مقدار انرژی مفید را تولید کند.
شماره اکتان یا درجه آرام سوزی بنزین میزان خوش سوزی وتولید مناسب مقدار انرژی بدست آمده ازآن را نشان میدهد. هرچه شمار اکتان بنزین بالاتر باشد بنزین مرغوبتر است.
دراین سی ساله بررسیهای فراوانی انجام شده تا راهی برای بالا بردن کیفیت ضدضربه ای به دست آید. تاسال 1919 علتهای پدید آمدن ضربه درموتورها ناشناخته مانده بود، وپس ازآن بودکه درپی پژوهشهای بسیارآگاهیهای ارزنده ای بدست آمده روشن شد که با جرقه ای که شمع برآمیزه بنزین وهوا می زند، سوختار زودرس صورت می گیرد و شعله ای در درون سیلندر با سرعتی کم پیش می رود وبا حرارتی که ایجاد میکند سبب می شود که حالتی نامتعادل درجاهای دیگری ازمحفظه سوختار نیز انفجارهایی صورت بگیرد. این انفجارهای نامتعادل صدایی تولید می کنند که بخوبی شنیده می شود، درنتیجه نیروئی که ازسوختن بنزین تولید می کنند که بخوبی شنیده می شود، درنتیجه نیروئی که ازسوختن بنزین تولید شده به شکلی غیر مفید پخش می گردد. بخشی از این نیرو هدر رفته وبه صورت حرارت همراه باگازهای حاصل ازسوختار ازمیان رینگهای پیستون و دیواره سیلندر گذشته، سبب چسبیدن رینگها و خرابی پیستون می شود، اگر ضربه ها شدید باشند، ممکن است سر سیلندر سوخته و موتور ازمیان برود.
برای اندازه گیری درجه آرام سوزی بنزین ازموتورهای یک سیلندری که درآزمایشگاه های نفت هست استفاده می شود. سرسیلندر این موتورها متحرک بوده فضای بالای پیستونها ضریب تراکم سیلندر تغییر پذیر است، به سخن دیگر به سادگی میتوان فضای بالای سرسیلندر را تغییر داد وضریب تراکم مورد نظر را بدست آورد. درحقیقت ضریب تراکم متغیر بوده به وضع سرسیلندر نسبت به پیستون بستگی دارد. هرچه ضریب تراکم دریک موتور بیشتر باشد، درجه حرارت آمیزه سوخت وهوا براثر تراکم بالاتر می رود درضمن هنگامی که ضریب تراکم موتوری بالا باشد، به سوختی با شماره اکتان بالاتر نیاز دارد، زیرا که درغیر این صورت تولید ضربه کرده ازنیروی موتور می کاهد.
ضریب تراکم = حجم آزاد سیلندر وقتی که پیستون در انتهای ضربه است
حجم کل سیلندر وقتی که پیستون درشروع ضربه است
افزودن به این نسبت بازده موتور را بالا می برد، ولی چون سوختها درتراکم زیاد تولید ضربه می کنند، زیاد کردن ضریب تراکم محدود به ویژگی شیمیایی سوخت می شود.
بنابراین بازده حرارتی یک موتور بستگی به ضریب تراکم آن دارد وهرچه این نسبت بیشتر باشد نیروی موتور زیادتر وسوخت مصرفی کمترخواهد بود.
سوخت موتورها را ازنظر خوش سوزی وبدسوزی با دونوع سوخت مقایسه می کنند. این دوسوخت یکی ایزوکتان (ISO OCTANE ) به فرمول شیمیائی 2.2.4 TRI METHYL PENTANE است که به سبب خوش سوزی به آن شماره اکتان 100 داده شده و دیگری نرمال هپتان است که به سبب نامرغوبی شماره اکتان صفر گرفته است. همه سوختها را با مقایسه آمیزه ای از این دو درجه بندی می کنند و درصد ایزواکتان در این آمیزه به شماره اکتان سوخت آزمایش شده تعبیر می شود.
درآزمایشگاه ها با استفاده ازموتورهای یک سیلندر وبا به کارگیری دونوع آمیزه که یکی دارای اکتانی بالاتر از اکتان تخمینی بنزین و دیگری دارای اکتانی پایینتر ازآن است، شماره اکتان واقعی بنزین را تعیین می کنند.
گرایش یک سوخت به تولید ضربه تنها به ترکیب شیمیایی آن بستگی ندارد، بلکه ساختمان موتور وفشار و درجه حرارت هوای ورودی نیز در اکتان بنزین موثرند. هرچه ارتفاع محل رانندگی از سطح دریا بیشتر باشد، اتومبیل بهترکار می کند وهرچه به سطح دریا نزدیکتر باشد، کیفیت آرام سوزی بنزین کمتر می گردد.
پایداری در برابر اکسید اسیون :
یکی ازدیگر ویژگی های بنزین گرایش یا پایداری درترکیب با اکسیژن است. برای تعیین این ویژگی حجم معینی از بنزین را در شرایط 100 پوند فشار اکسیژن خالص وحرارت 100 درجه سانتیگراد در ظرفی سربسته نگه می دارند. زمان را ازآغاز آزمایش تاهنگام افت فشار اکسیژن که نشانگر پایان یافتن پایداری بنزین در برابر اکسیژن است، یادداشت کرده زمان پایداری بنزین می خواند.
اگر این زمان بنابر ساعت نشان داده شود، هریک ساعت آن نشان دهنده یک ماه ماندن درمخزنهای عادی است، که درطی آن می توان بنزین را در شرایط معمولی بدون هیچ تغییری نگهداری کرد. برای بهبود این ویژگی در بنزین میتوان ازمواد افزودنی ضداکسید اسیون استفاده کرد.
رنگ بنزین ها :
یکی ازمشخصات متمایز کننده بنزین های سرب دار اعم از بنزین اتومبیل یا هواپیما ، رنگ آنها است. رنگ بنزین معرف هیچ یک از ویژگیهای بنزین نبوده و هیچ رابطه ای با کیفیت آن ندارد، چه آن که نشان می دهد بنزین محتوی ماده ای شربی است و به علت سمی بودن نباید جز درموتور برای مصارف دیگری به کارگرفته شود. به انواع گوناگون بنزین رنگهایی اضافه می شود که هریک نشان دهنده نوع بنزین است. رنگ بنزین درکار بخشهای گوناگون کاربراتور مشکلی پدید نمی آورد و رسوب یا لایه با اهمیتی بر بخشهای موتور باقی نمی گذارد.
فراریت : Volatility
مشخصات مربوط به فراریت بنزین در درجه اول اهمیت قرار دارند. بنزین درماشین های با تنوع زیاد از لحاظ شرایط کار و در دماهای محیط مختلف بکار برده می شود. این دامنه تغییرات محدودیتهای زیادی در فراریت بنزین ایجاد می کند. بنزینی که سریع تبخیر می شود در تلمبه مسیر سوخت وکار براتور باعث کندی جریان ودر جریان درنتیجه باعث برکارکردن موتور ویا گرفتگی مسیر (vapor Lock ) می شود. ازطرف دیگر بنزینی که کند تبخیر می شود ممکن است باعث سخت روشن شدن موتور ناقص گرم شدن و بدسرعت گرفتن و همچنین توزیع نامساوی سوخت به سیلندرها که باعث ضربه می گردد، گردد. سوختی که براحتی تبخیر می شود درشرایط جوی معینی باعث تشکیل یخ درگلوی کاربراتور و غیر یکنواخت شدن کارموتور درحالت درجا وحرکت می گردد. فراریت بنزین اتومبیل برای اینکه مطلوب ترین شرایط را فراهم آورد بایستی به دقت تنظیم گردد. کیفیت عالی ازیک جنبه ممکن ایجاد کننده و اشکال ازجنبه دیگر باشد. بنابراین مشخصات مربوط به فراریت بنزین اتومبیا بایستی بطورفصلی و مناسب با دمای محیط و تغییرات جغرافیایی و ارتفاع ازسطح دریا تنظیم گردد. چون بنزین مخلوطی ازانواع هیدروکربن می باشد بنابراین دارای منطقه جوش مربوط به یک ماده نمی باشد و تمایل به تبخیر بوسیله دماهایی که به درصدهای معینی تبخیر می گردد.
مطابق روش ASTM (D86/IP 123 ) (Distillation of Petroleum ) مشخص می گردد.
این دماها مربوط به دمایی است که درآن 10 و50 و90 درصد تبخیر شدن رخ می دهد وبرای تشخیص ساختن فراریت بنزین اتومبیل مورد استفاده قرار بگیرند.
فشاربخار عبارت ازنیروی وارده بر واحد سطح که بوسیله بخار مرطوب به مایع موجود درظرف سربسته ایجاد می گردد می باشد. برای مخلوطهای هیدروکربن (بنزین ) فشار بخار بستگی به نسبت بخار به مایع در ظرف و دمای آن دارد.
فشار بخار بنزینی که در100 درجه فارنهایت (38 درجه سانتیگراد ) دریک پمپ که نسبت هوا به مایع 4به1 است اندازه گیری می شود، فشار بخار ید (Reid Vapor Pressure ) (RVP ) نامیده می شود.
سایرمشخصات (Other proper ties ) :
علاوه برتامین کیفیت ضد ضربه ای وفراریت قابل قبول، بنزین اتومبیل بایستی قادر به تامین تمیزی فیزیکی و شیمیایی موتور باشد. خصوصیات ذیل به کاربرد بنزین ارتباط مستقیم دارند :
ساختمان بنزین و ناخالصیهای آن :warkmanship and contamination
بنزین اساساً مخلوطی ازفرآورده های نفتی است که فاقد آب نامحلول ، مواد رسوبی و مواد معلق می باشد. موقعی که دردمای 70 درجه فارنهایت (21 درجه سانتگراد ) رویت می گردد بایستی حتماً صاف و روشن باشد. آلودگی فیزیکی معمولاً درحین جابجایی و حمل بنزین اتفاق می افتد. کنترل چنین آلودگی هایی به مراقبت مداوم احتیاج دارد. آلودگیهای جامد و مایع ممکن است باعث محدودیت در سیستم اندازه گیری سوخت سوخت ، خوب قرار نگرفتن شیرهای ورودی برای نشیمنگاه مربوط، خورندگی ، بسته شدن مسیر سوخت تشکیل مواد ژله ای مانند وبالاخره انسداد فیلتر ، گوگرد.
گوگرد محتوی واثرخورندگی روی تیغه مس : Sulfur Content and copper strip corrosion
نفت خام شامل ترکیبات گوگردی می باشد که قسمت اعظم آن درحین پالایش قابل جدا شدن می باشد. اخیراً متوسط گوگرد محتوی بنزین هایی که در ایالات متحده به فروش می رسد حدود 0.0.3 درصد وزنی بوده و حداکثر درصد وزنی گزارش شده از0.15 کمتر بوده است.
اکسیدهای گوگرد که درحین احتراق ایجاد می شود ممکن است به اسید تبدیل شود که باعث پیشرفت تشکیل زنگ زدگی و خورندگی قسمت های مختلف موتور رینگ پیستون وپوشش دیواره سیلندر گردد. بعلاوه اکسیدهای گوگرد تشکیل شده در واحدهای خروجی هوایی محیط آلوده می سازد.
درجه پایداری Stability :
موقعیکه بنزین درمخازن قرار دارد ممکن است درحضور هوا به آرامی اکسید شود و ایجاد مواد نامطلوبی می نماید که صمغ نامیده می شود. صمغ معمولاً دربنزین محلول می باشد ولی موقع تقطیر بصورت یک باقیمانده چسبناک آشکار می گردد.
این باقیمانده ها ممکن است درسطوح کاربراتور ، شیرهای ورودی ، سوپاپ و میل سوپاپ بنشیند. طبق استاندارد حداکثر صمغ دربنزین نباید از5 میلی گرم به ازاء100 سانتیمتر مکعب بیشتر باشد. بنزینهای اتومبیل موقعیکه ازکارخانه خارج می شوند مقدار صمغ موجودشان ناچیز می باشد ولی ممکن است دراثرماندن طولانی درمخازن تشکیل صمغ بدهند. غالباً به بنزین های اتومبیل مواد شیمیایی بالا جلوگیری کننده اکسیده شده برای جلوگیری از اکسیداسیون و تشکیل صمغ اضافه می گردد. دربعضی موارد بنزین ماده غیرفعال کننده فلز برای منظور اخیر اضافه می گردد. به بنزینهایی که برای مدت طولانی درمخازن اتومبیل ها و یا درشرایط نامطلوب نگهداری درمخازن قرار می گیرند، معمولاً مقادیری مواد ضد اکسید کننده (Antioxidant ) وغیرفعال کننده فلزجهت جلوگیری ازاکسیده شدن و تشکیل صمغ افزوده میگردد.
وزن مخصوص (Gravity ) :
وزن مخصوص یک مشخصه خوبی برای معین نمودن سنگین بنزین می باشد. عموماً ازدو روش برای اندازه گیری وزن مخصوص استفاده می گردد. وزن مخصوص بنزین نسبت وزن حجم معین بنزین به وزن همان حجم آب در دمای 60 درجه فارنهایت (cْ15.6 ) می باشد معمولاً بنزین اتومبیل دارای وزن مخصوص بین 0-72 تا 0.75 و دارای API بین 65 تا57 می باشد. بین API و وزن مخصوص رابطه زیر وجود دارد:
API= – 131.5
نفت سفید :
نفت سفید معمولاً برای ایجاد در روشنایی ، تولید حرارت و سوخت چراغهای خوراک پزی، به مصرف می رسد. مصارف دیگرآن به کار رفتن درموتورهای توربینی ، سوخت تراکتور وسوخت هواپیما های جت است که روز به روز اهمیت بیشتری یافته ، سبب افزایش تولید و مصرف آن شده است.
مشخصات نفت سفید به سبب مصرفهای گوناگونی که دارد متغیر و متنوع است.
مواد سازنده نفت سفید :
از تقطیر نفت خام آمیخته ، هیدروکربورهایی که درحرارتهای میان 150 تا300 درجه سانتیگراد به دست می آیند. ترکیبات نفت سفید شمرده شده وازسه نوع هیدروکربور پارافینی ، نفتینی وآروماتیکی تشکیل شده اند.
هیدروکربورهای پارافینی :
این هیدروکربورها بصورت پارافینهای نرمال با شمار کربنی میان 10-15 ویا به شکل منومتیل ، دی میتل ، تری متیل و تترامتیل پارافین هستند. مانند پنتادیکین 2و6 و10 تری متیل ان دیکین ، 2 و6 و10 تری متیل دودیکین .
هیدروکربورهای نفتینی :
این هیدروکربورها از سیکوپارافینهایی با برشهای یک حلقه ای پارافینی یا دو حلقه ای پارافینی که گروه متیلی نیز دارند تشکیل شده اند مثل :
دکالین یا ( دکاهیدرونفتالین )، تترالین ، متیل تترالین و3 و3 و1 سیکلونونان .
هیدروکربورهای آروماتیکی :
هیدروکربورهای یک حلقه آروماتیک به صورت الکیل بنزن و چند یا دو حلقه آروماتیک همراه با گروه متیلی، مثل بوتیل بنزن ، نفتالین ، متیل اتیل نفتالین و بی فنیل هستند.
نسبت هیدروکربورهای پرافینی به هیدروکربورهای نفتینی در نفت سفید تابع ساختمان شیمیایی نفت خام و روش تصفیه می باشد.
در نفت سفید سفید بدست آمده از تقطیر ساده در دستگاه های تقطیر در فشارمعمولی ، مواد اشباع نشده موجود نیست. از این رو نفت سفید بیشتر در تهیه سوختهای جت به کار برده می شود. درنفت سفید تهیه شده در دستگاههای شکستن ملکولی بوسیله هیدروژن ، مقدار کمی هیدروکربورهای اشباع نشده موجود است که درمخزنها به تدریج به همسان تبدیل شده ، سبب زرد شدن سوخت و سرانجام ایجاد صمغ می گردد.
هیدروکربورهای گوگردی :
گذشته ازهیدروژن سولفوره، هیدروکربورهای گوگردی موجود در نفت سفید یا از مری مرکاپتان ها است که خاصیت اسیدی دارند. یا ازهیدروکربورهایی که ازنظر شیمیایی خنثی بوده در برابر حرارت پایدار نیستند، مثل سولفورها و دی سولفورها وپلی سولفورهای آلی وپاره ای ازترکیبات حلقه ای گوگردی که در برابر حرارت پایدارند، مثل تیوفن و نیز دسته دیگری از این نوع ترکیبات اکسیژنه هستند مثل الکیل سولفاتها و سولفوکسیدها و سولفون و سرانجام سولفونیک اسید.
هیدروکربورهای اکسیژنه :
چون بیشتر آنها دارای ویژگی اسیدی هستند، به آسانی قابل استخراج و جداشدن می باشند. آنچه ازاین ترکیبات درنفت خام دیده می شود بیشتر ازسه نوع فنلها ، اسیدهای نفتنیک و اسیدهای چربی هستند.
گسترش این مواد درفرآورده های نفت خام متفاوت است، مثلاً درنفت سفید میتوان هیدروکربورهای فنلی و اسیدهای نفتنیک یا حلقه پنج گوش را مشاهده کرد.
استفاده ازنفت سفید برای گرما و روشنائی :
نفت سفید بیشتر به مصرف روشنایی و تولید گرما در بخاریها و رادیاتورها و … می رسد. نقت سفید مورد مصرف این کارها باید این ویژگی ها را دارا باشد.
درهنگام سوختن شعله ای درخشان و بدون دود داشته باشد.
پس از سوختن بر فتیله بازمانده های ذغالی زیادی به جا نگذارد.
درهنگام سوختن روی لوله چراغ ، دوده پدید نیاورد.
مواد گوگردی آن هرچه کمتر باشد، تا درهنگام سوختن، گازهای زیانبخشی چون انیدرید سولفورو ایجاد نکند.
مواد بدبوئی چون مرکاپتانها نداشته باشد.
برای کنترل کیفیت نفت سفید و تعیین مشخصات آن ازنظر دارا بودن خواص بالا آزمایشهای ویژه و رعایت استانداردهایی روی این فرآورده انجام می گیرد که درجدول شماره 2 به آنها اشاره شده است.
درصنعت پالایش نفت عملیات تصفیه ویژه ای صورت می گیرد تا نفت سفید خواص مورد نیاز را دارا گردد. مثلاً برای بهبود نقطه دود، بیشترین هیدروکربورهای آروماتیکی راکه دارای نقطه دود بیشتری هستند بوسیله انیدرید سولفوری مایع ازنفت جدا می کنند یا مواد بدیو یعنی مرکاپتانها را با شیوه های گوناگون پالایش شیمیایی یا با به کارگرفتن روش هیدروژنه کردن ازنفت خارج می کنند.
نفت گاز:
آن دسته ازهیدروکربورهایی که ازنفت سفید سنگینتر و شمار اتمهای کربن شان بیشتر ـ میان 15 تا25 و نقطه جوش آنها میان 15 تا25 و نقطه جوش آنها میان 180 تا370 درجه سانتیگراد (698-356 درجه فارنهایت ) است، نفت گازنامیده می شود. این محصول را میتوان ازتقطیر نفت خام درفشارجو واز برج تقطیر درخلاء وحتی به روش شکستن حرارتی و شکستن کاتالیستی تهیه کرد. نفت گاز مصادفی گوناگون دارد که مهمترینشان برای سوخت موتورهای دیزل و سوخت تاسیسات حرارتی است.
ازهیدروکربورهایی که درنفت گاز وجود دارند، میتوان پارافین ها، ایزوپارافین ها ، سیکلو پارافین ها، هیدروکربورهای آروماتیکی و هیدروکربورهای نفتینی را نام برد.
درصد حجمی هیدروکربورهای نفت گاز بیان شده است. پارافین 23% ایزوپارافین 8% ، مونوسیکلوپارافین 29% ، دی سیکلوپارافین 17%، تری سیکلوپارافین 4% و هیدروکربورهای آروماتیکی 12% و هیدروکربورهای نفتینی 8%.
ویژگی های نفت گاز به نوع نفت خام نیز بستگی دارد، همین طور مقدار درصد نفت گاز نیز به نوع نفت خام وابسته است.
مشخصات نفت گاز:
بررسی موتور دیزل و سوخت آن نشان میدهد که درچندماهه اخیر به ویژه در دوران پس ازجنگ جهانی دوم تغییرات مهمی درکیفیت سوخت داده شده است. از زمانی که صنایع ماشین سازی به ساختن موتورهای دیزل توفیق یافت، مصرف این فرآورده بنابر نیازهای پیش آمده روبه فزونی گذاشت.
محفظه سوختار این موتورها به گونه ای است که میتواند فشارزیاد را تحمل کند. موتورهای دیزل می توانند با بازدهی حرارتی بهتر و ایجاد ضربه کمتر کارکنند، درماشین آلات صنعتی و کشاورزی به کار برده می شوند. امروزه نفت گاز مورد مصرف موتورهای دیزل ازنظرکیفیت باید مشخصاتی ویژه داشته باشند ولذا بنا به این ویژگیهای ساخته وبه بازار عرضه می شوند. برخی از این مشخصات چنین است :
چگالی :
چگالی یکی ازمهمترین مشخصات نفت گاز است و همیشه در اندازه گیری ارزش حرارتی درواحد حجم نفت گاز مورد توجه قرارمی گیرد، مثلاً درمورد نفت گاز با نقطه جوش نزدیک به 275 تا400 درجه سانتیگراد میتوان با اندازه گیری چگالی نوع ترکیبات آن را مشخص کرد، زیرا هیدروکربورهای سازنده یک سوخت با چگالی آن رابطه مستقیم دارند. اگرمقدار آروماتیکی و نفتینی درنفت گاز زیاد باشد، چگالی نفت گاز بالا بوده واگر نفت گاز مقدار بیشتری هیدروکربورهای پارافینی داشته باشد، چگالی پایینی خواهد داشت.
گرانروی :
گرانروی فرآورده های نفتی را می توان در سیستم های اندازه گیری گوناگون چون درجه REDWOOD ENGLER وSAYBOLT بیان کرد، ولی معمولاً گرانروی را درواحد KINEMATIC به روش ASTM اندازه گیری می نماید. اندازه گیری گرانروی نفت ازدو نظر بااهمیت است، یکی این که سوخت با گرانروی پایین درهنگام مصرف درموتورهای سیستم سوخت پاش بخوبی کارنکرده، نشت می کند. همینطور ممکن است سوخت به محفظه سوختار نفوذ کرده درجه حرارت بالا رود و درنتیجه سوخت به پودر تبدیل شود. دیگر این که سوخت با گرانروی بالا در سوخت پاش تولید فشارکند. بعبارت دیگر گرانروی سوخت باید به اندازه ای باشد که کار روغنکاری بخشهای گوناگون سوخت پاش رانیز انجام دهد بالا بودن بیش ازحد گرانروی سوخت مانع آسان تلمبه کردن آن می شود. بطورکلی بیشترین حدگرانروی نفت گاز1.0 سانتی استوک در100 درجه فارنهایت خواهد بود، ولی معمولاً مقدار آن بنا به درخواست بازار و شرایط محیط مصرف تعیین می شود.
نقطه ابری شدن و نقطه ریزش :
هیدروکربورهای پارافینی موجود درنفت گاز براثر سرد شدن به بلور تبدیل می شوند. درجه حرارتی که درآن نخستین نشانه های بلور شدن پیدا می شود، نقطه ابری شدن خوانده می گردد، ودرجه حرارتی که درآن همه هیدروکربورهای پارافینی بلورین می شوند، نقطه ریزش خوانده می شود.
سوختار:
درهنگام سوختار سوخت درموتورهای دیزل ، عملیاتی فیزیکی وشیمیایی روی میدهد. عملهای فیزیکی شیوه پخش سوخت، بالا رفتن درجه حرارت درهنگام سوختار وپس ازورود سوخت است. (وزن مخصوص وگرانروی سوخت درچگونگی پخش هیدروکربورها موثرند.
دگرگونیهای شیمیایی به نوع هیدروکربورها و تنظیم درجه حرارت به گونه ای که عملیات شیمیایی بخوبی انجام پذیرد، وابسته است. مقدار اکسیژن (هوا) وشدت تماس میان اکسیژن و ملکولهای سوخت نیز عاملی مهم است، چنان که می توان کیفیت سوخت رابنا به کیفیت سوختارباز شناخت.
به سال 1933 میلادی دوگونه هیدروکربور خالص به نامهای ستان یا هگزاد کانون به فرمول C16 H34 و متیل نفتالین به فرمول کلی C11 H10 به عنوان استاندارد انتخاب شدند وبه ستان که سوختی مرغوب است، ارزش صد وبه متیل نفتالین که سوخت خوبی نیست ارزش صفر داده شد واز این میان معیاری به نام شماره متان (CETANE NO.) برای ارزشیابی کیفیت سوختار تعیین شد.
برای اندازه گیری شماره ستان . موتورهایی ساخته شده است بانام CFR وبا روش ASTM-D 613 شماره ستان سوختهای دیزل بیش ازهرچیز به ترکیب شیمیایی هیدروکربورهای سازنده آنها بستگی دارد. هیدروکربورهایی که شماره اکتان شان بالا است، شماره ستان کمتری دارند، وبرعکس آنهایی که اکتان پایینی دارند، شماره ستان شان بالا است. معمولاً شماره ستان سوختهای دیزل میان 35 تا70 می باشد برای سوختهای همسان شماره ستان رابطه نزدیکی با درجه API ودرجه فراریت سوخت دارد، به این معنی که شماره ستان با افزایش درجه API زیاد وبا بالارفتن درجه فراریت کم می شود.
ازآنجا که اندازه گیری شماره ستان به موتور ویژه CFR نیاز دارد و انجام آزمایش وقت بسیاری خواهد گرفت، معمولاً برای تخمین درجه ستان یا آرام سوزی سوخت دیزل ازنمایه دیزل که ازراه رابطه زیر بدست می آید، استفاده می شود:
نمایه دیزل = * نقطه انیلین بنا بر درجه فارنهایتAPL CRAVITY
100
پایداری :
سوخت دیزل باید پایدار باشد و تغییر رنگ ندهد، همین طور به ذرات ریز تبدیل نشود، زیرا ممکن است صافیها گرفته و امولسیون تولید گردد.
معمولاً نفت گازی که از برجهای تقطیر بدست می آید، ازنفت گازی چه ازعملیات شکستن حرارتی یا شکستن کاتالیستی حاصل می شود، پایدارتر است.
خوردگی و اسیدیته :
نفت گازی که ازانواع نفت خام بدست می آید، دارای مقدار بسیاری اسید نفتینیک است که ممکن است به خاطر ویژگی اسیدی اش دشواریهای فراوانی پدید آورد.
اسید نفتینیک ممکن است با آهن وسایلی که باآنها درتماس است، تولید نفتنات آهن نامحلول کرده سبب بسته شدن صافیها گردد. اسید نفتینیک حتی درتماس با روی وسرب نیز نفتنات تولید می کند که به صورت ذرات خاکستر بر انژکتورها و نازل ها می نشیند. این اسید برمس اثرگذاشته ، خوردگی پدید می آید.
درصنایع نفتی برای جلوگیری ازخوردگی ازمواد ضدخوردگی استفاده می شود.
وجود اسید نفتینیک درنفت گاز گذشته ازپیش آوردن مساله خوردگی سبب تغییر رنگ آن درمخزنهای ذخیره شده نیز می گردد.
آزمایش های انجام شده نشان داده است که اثر مرکاپتان ها ازخود اسید نفتنیک کمتراست.
مقدارگوگرد :
نفت گاز دارای برخی ازهیدروکربورهای گوگردی است که مقدارآن بنابر درصد وزنی گوگرد اندازه گیری می شود. مواد گوگردی درموتورهای درون سوز انیدرید سولفوریک و انیدرید سولفوریک و انیدرید سولفورو تولید می کنند که در کنارآب اسید ساخته ، سبب خوردگی دستگاه ها می شوند.
مواد افزودنی برای بهبود کیفیت سوختار:
همچنان که اکتان بنزین موتور را میتوان با افزودن برخی مواد چون تترااتیل سرب بالا برد، شماره ستان سوختهای دیزل را نیز می توان با افزودن موادی بالا برد. بهترین مواد افزودنی شناخته شده ، اتیل سرب و اتیل نیترات ها است.
نفت کوره :
نفت کوره ازهیدروکربورهای سنگین نفت خام که دارای ترکیبات گوگردی ، ازته ، اکسیژنه و املاح فلزات هستند ، تشکیل می شود.
نفت کوره به سبب دارا بودن مواد سنگین با آسانی نمی سوزد، ولی با طرح مشعلهای مناسب وبا استفاده ازبخارآب ونیز هوای فشرده و پخش
غغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغغققققققققققققققققققققققققق
کانیکی به صورت ذرات ریز امکان سوختار آن درکوره میسر شده ویکی ازسوختهای عمده کشتی ها و واحدهای بزرگ صنعتی مثل نیروگاه های برق را تشکیل داده است، چنان که دربیشتر عمده کشتی ها و واحدهای بزرگ صمعتی مثل نیروگاه های برق را تشکیل داده است، چنان که دربیشتر موارد به سبب آسانی کاربرد و نقل وانتقال و نیز ایجاد انرژی حرارتی بیشتر وبه ویژه کمتر آلوده کردن هوا با مقایسه زغال سنگ ، جانشین آن شده است.
درکشور ما مقدار چشمگیری ازاین سوخت درنیروگاه های برق و واحدهای صنعتی کوچک وبزرگ به مصرف می رسد و ازنظر صادراتی نیزیکی ازمهمترین فرآورده های نفتی است. این محصول درایران ازبازمانده تقطیر نفت خام در برجهای تقطیر درفشارجو وخلاء ویا فرآورده های بدست آمده از دستگاه کاهش گرانروی ( شکستن حرارتی ) وشکستن کاتالیستی بدست می آید.
این فرآورده در ایران ازاهمیتی بسیار برخوردار است، درحالی که دربرخی ازکشورهای آمریکایی واروپایی فرآورده ای اضافی شمرده شده، به کک تبدیل می گردد.
نفت کوره بنا برشرایط محیط کاربرد آن، دارای مشخصاتی متفاوت است، و ویژگیهای آن بنا به نیاز بازار مصرف تعیین می گردد. ولی میتوان انواع گوناگون آن را به سه دسته کلی تقسیم کرد:
نفتکوره سبک :
این نفتکوره برای دستگاه هایی که به سیستم گرم کننده مجهز نیستند، مناسب است. درآن سیستم ها نفت کوره مستقیماً وارد مشعل کوره شده مشتعل می شود، چنین نفتکوره ای گرانروی پایینی داشته و درتهیه آن ازفزآورده های سبکی چون نفت سفید ، نفتا و نفت گاز استفاده می شود. بیشترین حد گرانروی آن VISCO-RWI AT 100 F= 100 SECS است.
نفتکوره معمولی :
این نفتکوره در دستگاه های مجهز به سیستم گرم کننده به مصرف می رسد و گرانروی آن تاVISCO-RWI AT 100 F=600 SECS می باشد. این سوخت بیشتر درمراکز حرارتی و نیروگاه ها مصرف می شود.
نفتکوره سنگین :
این نفتکوره در نیروگاه های واحدهای صنایع سنگین که هم به سیستم های گرم کننده مجهزند وهم مشعلهایشان برای استفاده از نفتکوره سنگین طراحی شده، به مصرف می رسد. مقدار متوسط گرانروی این نفتکوره VISCO-RWI AT 100 F=2000 SECS است.
مشخصات نفتکوره :
نفتکوره باید مشخصات معینی را دارا باشد. این مشخصات که شرح آنها در زیر خواهد آمد با توجه به نیازهای بازار مصرف تعیین می شوند.
چگالی :
یکی ازمهمترین عوامل درتعیین مشخصات نفتکوره، چگالی است. ترکیباتی که نقطه جوشی پایین دارند. دارای چگالی کمتری هستند، وآنها که نقطه جوشی بالا دارند، چگالی بیشتری خواهند داشت. این نکته ازنظر حمل و نقل وآمیختگی، تعیین ارزش حرارتی سوخت، تعیین درصد هیدروژن هیدروکربور های نفتکوره و سرانجام تعیین نسبت کربن به هیدروژن قابل توجه است.
مثلاً برای تعیین درصد هیدروژن هیدروکربور های نفتکوره و سرانجام تعیین نسبت کربن به هیدروژن قابل توجه است.
مثلاً برای تعیین درصد هیدروژن در نفتکوره که ازفرمول زیر استفاده می شود:
d 15-26= درصد هیدروژن (وزنی )
(d چگالی نفتکوره است ) روشن می شود که هرچه چگالی نفتکوره بیشتر باشد، درصدکربن و نسبت کربن به هیدروژن بالاتر خواهد بود.
چگالی در اندازه گیری مقدار ارزش حرارتی انواع نفتکوره موثر بوده، هرچه نفتکوره سنگینتر باشد، ارزش حرارتی آن بیشتر است وبرعکس هرچه سبکتر باشد، ارزش حرارتی کمتری خواهد داشت.
گرانروی :
روانی نفتکوره ازنظر مصرف و نگهداری آن بسیار اهمیت دارد، چنان که پیش از این گفته شد انواع نفتکوره ازنظر استفاده در صنایع و نیروگاه ها و مراکز حرارتی متفاوتند و تقسیم بندی آنها بنابر روانی شان می باشد.
سیال بودن :
دربرخی ازانواع نفتکوره بویژه سوخت ناوگان تجاری و جنگی این مشخصه مورد توجه قرار می گیرد، زیرا درهنگام مصرف سوخت درکوره باید دارای روانی کافی برای تلمبه کردن باشد و این مقدار برای سوخت ناوگان تجاری و جنگی بنا به روش FLUIDITY TEST 32 درجه فارنهایت خواهد بود.
پایداری حرارتی نفتکوره :
دربرخی از انواع نفتکوره که با گرانروی بالا تهیه می شوند به ناچار درهنگام استفاده باید میان 200 تا600 درجه فارنهایت گرم شوند، این کارسبب ایجاد ذرات ذغال در لوله های مشعل ویا روی آن شده باعث گرفتگی مجراها میگردد. بنابراین درصنایع ازروش ASTM به منظور ارزیابی نفتکوره ازنظر پایداری آن در برابر حرارت استفاده می شود.
نقطه ریزش :
پایین ترین درجه حرارتی که فرآورده نفتی حالت روان بودن خود را حفظ نماید، نقطه ریزش فرآورده نامیده می شود. این ویژگی درهنگامی انبار کردن نفتکوره و ذخیره سازی آن استفاده می شود.
نقطه اشتعال :
نقطه اشتعال یک فرآورده نفتی درجه حرارتی است که درآن فرآورده تبخیر شده ، با هوای مجاور خودآمیزه ای آتشگیر می سازد وبا شعله ای ویژه مشتعل می شود. تعیین نقطه اشتعال در انواع نفتکوره اهمیتی بسیار دارد، زیرا با کنترل نقطه اشتعال نفتکوره می توان از انفجار آن درهنگام انبارکردن ویا درنقل و انتقال جلوگیری کرد.
مقدار گوگرد درنفتکوره :
مقدارگوگرد در نفتکوره متفاوت و میان 29/0 تا 25/5 درصد متغیر می باشد. این مقدار ازنظر ایمنی وآلودگی هوای محیط زیست و ازنظر خورندگی دستگاههای با اهمیت بوده، باید نسبت به کاهش آن اقدام گردد زیرا آلودگی هوا و حفظ محیط زیست مساله ای است که توجه عمومی را سخت جلب کرده است. ازدیگر این کار برای حفظ دستگاههای علمی و تکنیکی نیز بسیار مهم است. بنا به آمارهای بدست آمده مقدار تخمینی اکسیدهای گوگرد در ایران 000ر220 تن درسال است و این مقدار بر اثرگسترش صنایع و رشد جمعیت روز به روز بیشتر خواهد شد. بنابراین صنعت نفت بیش ازهرصنعت دیگری باید به رفع این مشکل اقدام کند. دستگاه های هیدرودی سولفوریزاسیوان می توانند مقدارگوگرد را به حد زیادی کاهش دهند.
فلزات :
در نفتکوره گذشته ازترکیبات گوگردی ، ازته و اکسیژنه عنصرهای گوناگون دیگری چون آهن ، سرب ، مس ، سدیم ، منیزیم ، کلسیم، آلومینیم ، وانادیوم نیز دیده می شود که ازاین میان وانادیوم و سدیم ازهمه مهمتر اند، زیرا سبب خوردگی دیواره لوله های دیگهای بخار شده آنها را می ترکانند. این فلزات حتی در صنایع شیشه نیز اثری زیانبخش داشته ، سبب نامرغوبی جنس شیشه های تولیدی می گردند.
این عنصرها ممکن است به صورت کلرور و سولفات ویا اجسام آلی فلزی ORGANOMETALLIC باشند. درصنایع نفتی استانداردی برای مقداروانادیوم و سدیم نیست. دربرخی از نفتکوره ها گذشته از عناصر یادشده مقداری مس وآهن مشتق شده از کمپلکس پورفیرین حیوانی وگیاهی نیز وجود دارند.
گاه نیز ممکن است که آهن موجود در نفتکوره از نفت خام بوده و ازلوله ها و مخزنهایی که با نفتکوره درتماس بوده اند، ناشی شده باشد.
امروزه راه های گوناگونی برای کاهش ویژگی خودگی عناصر موجود در نفتکوره پیشنهاد شده است. مثلاً می توان با تزریق عناصر منیزیم و کلسیم به صورت اکسیدمنیزیم وآب آهک و دولومیت کلسیم ویا صابونهای محلول منیزیم و کلسیم به صورت اکسید منیزیم وآب آهک و دولومیت کلسیم ویا صابونهای محلول منیزیم به نفتکوره ویژگی خوردگی نفتکوره را پایین آورد، حتی با تزریق 7% تا 2/0 درصد وزنی آمونیاک به نفتکوره می توان تا اندازه ای به کیفیت آن بهبود بخشید.
درمراکز حرارتی ویا دیگهای بخار یا دستگاه های گوناگونی که درجه حرارت آنها میان 1000 تا1200 درجه فارنهایت بالا می رود، اثر خوردگی و انادیوم و سدیم آشکار می شود.
تهیه قیر:
منظور ازقیر ، مواد بازمانده تقطیر نفت خام است که البته گونه طبیعی آن نیز همراه با مواد معدنی در طبیعت دیده می شود.
قیر خالص سیاه رنگ یا قهوه ای تیره بوده در شرایط معمولی مایعی است غلیظ یا نیمه جامد که بر اثر حرارت کم کم نرم می گردد.
قیر شامل ترکیبات سنگین و پیچیده ای است که ازنظر شیمیایی خنثی بوده ، خاصیت چسبندگی و ظرفیت کلوئیدی دارد، چنان که مقدار زیادی ازمواد معدنی را در خود نگاه می دارد.
مواد تشکیل دهنده قیر که تاکنون به روشهای گوناگون جدا شده اند شامل گروه های مختلفی ازترکیبات آسفالتین ، مواد حلقه ای، رزین ها و سرانجام مواد اشباع شده یا روغنها است. مواد رزین بیشتر با گوگرد، اکسیژن ویا ازت همراهند. افزایش درصد آسفالتین سبب سختی قیر وبه عکس افزایش مواد روغنی سبب آن می شود. رزین، ذرات آسفالتین را درفاز روغن همبسته کرده سیستم کلوئیدی را ثابت و کشش پذیر می سازد.
تهیه قیر:
درآغاز بازمانده تقطیر نفت خام به عنوان قیرمایع برای جلوگیری ازگرد و خاک در راه های خاکی ونیز نرم کردن قیرهای طبیعی ویا به عنوان سوخت سنگین به کاربرده می شد.
پس ازآگاهی به ارزش واقعی قیر و امکان کنترل بیشتر تقطیر نفت خام روشن شد که ازنفت خام هایی که پایه آسفالتی دارند می توان قیر نیمه جامد و جامد بدست آورد. بازمانده تقطیر نفت خام هایی که پایه پارافینی دارند برای تهیه قیر مناسب نیستند.
با به کار گرفتن آزمایش درجه نفوذ (Penetration ) قیر، امکان دسته بندی انواع قیر پدید آمد و با کامل شدن دستگاه های تقطیر و امکان تفکیک ملکولهای سنگین درحرارتهای بالا با روش تقطیر درخلاء تهیه قیرهای گوناگون عملی شد.
انواع قیرهای نرم و نیمه جامد از روی درجه نفوذ مشخص می شوند وهرحدودی از درجات نفوذ معرف نوعی قیر است. درجه نفوذ60 تا70 معرف قیر70/0 60 بوده وبه این ترتیب همه فرآورده های قیری از20/10 تا500/400 که نقطه نرمی (Softening Point ) آنها 30 تا70 درجه سانتیگراد باشد درگروه قیرهای بالا قرار می گیرند. قیرهای گوناگون به روشهای زیر تهیه می گردند:
تهیه قیر از تقطیر نفت خام :
تقطیر نفت خام در دویا سه مرحله انجام می گیرد. درمرحله نخست مواد سبکتر حداکثر در دمای 300 درجه سانتیگراد درفشار آتمسفر جدا شده مایعی حاوی مقداری ازمواد سبک و نیز مواد نفتی سنگین باز می ماند. هیدروکربورهای سنگین نفت نقطه جوشی بالا دارند و جدا کردنشان از راه تقطیر درفشارآتمسفر میسر نیست، بنابراین برای جداکردن آنها و جلوگیری ازشکستن ملکولشان درحرارت های بالا، تقطیر درمرحله دیگری درفشار کمتر ازآتمسفر انجام می شود، به این ترتیب که بازمانده تقطیر نفت خام درفشارآتمسفر (بالای 200 تا400 درجه سانتیگراد ) دربرج خلاء (با فشاری برابر 1تا15 میلیمتر جیوه ) تقطیر می گردد. باکم کردن فشار سیستم وپایین آمدن درجه حرارت یا به سخن دیگر پایین آوردن نقطه( از550 به410 درجه سانتیگراد) مواد سنگین آنها بی آنکه به حرارت اضافی نیاز باشد بخار می شوند. چگونگی قیری که از این راه بدست می آید به نوع نفت خام، حرارت کوره فشارسیستم و سرانجام مقدار محصولات بدست آمده ازبرج خلاء بستگی دارد.
قیری که این چنین بدست می آید ممکن است به سبب خوب نبودن پایه نفتی کیفیت دلخواه رانداشته باشد، ازاین رو برای بهبود آن شیوه های دیگری به کارگرفته می شود تا کیفیت دلخواه را بیابد. در زیر ازاین شیوه ها سخن خواهد رفت :
تهیه قیر به روش دمیدن هوا :
در این روش با دمیدن هوا در بازمانده تقطیر نفت خام در شرایط مشخص و کنترل شده، مقداری ازهیدروکربورهای نفتی هیدروژن خود را ازدست داده به ترکیبات همسان تبدیل می شوند. این کار گرمازا است و تنها وقتی باید خوراک واحد را حرارت داد که واکنشها آغاز شده باشند. بنابراین باید پیش بینی های لازم برای جلوگیری ازخطر انفجار به سبب اشتعال ناگهانی بخارهای پدید آمده انجام شود. برای این کار ازبخار آب یا گاهی آب سرد استفاده می گردد.
حرارت آزاد شده به ساختمان شیمیایی هیدروکربورها بستگی داشته وبا پیشرفت اکسید اسیون قیر به دست آمده سخت تر و واکنش کندتر می شود. درنتیجه مقدار حرارت تولیدی کمترخواهد شد.
کار دمیدن هوا درخوراک به دوگونه یکی روش منقطع (Batch Process ) ودیگری روش پیوسته (Continuous method ) انجام می گیرد. درتهیه قیرهای گوناگون کم شدن یا هدر رفتن مقداری ازخوراک دستگاه بر اثر دمیدن هوا از5/0 تا2 درصد وزنی تغییر می کند وبه درجه حرارت ، زمان و مقدارهوا دادن بستگی دارد. دگرگونی درشرایط کار ازنظر تهیه محصول به نوع خوراک دستگاه بستگی داشته و بدین ترتیب با تنظیم این عوامل تهیه محصول معینی همیشه میسر است. درپالایشگاه تهران چنین واحدی برای تهیه قیر 70/60 ساخته شده است.
تهیه قیر با استفاده ازکاتالیست :
باکاربرد مواد شیمیایی می توان زمان هوا دادن را درتهیه قیرهای دمیده کم کرد و رابطه میان ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی قیر را درجهت دلخواه تغییر داد. موادی که در این مورد به کار می روند درواقع کاتالیست نیستند، زیرا دوباره بدست نمی آیند، ولی به هرحال تولید فرآورده هایی را ممکن می سازند که تنها با دمیدن هوا دربازمانده های نفتی پدید نمی آیند. موادی که در این روش تاکنون مورد استفاده قرار گرفته اند عبارتند از:
سولفات مس ، کلرور روی ، کلرور آهن و کلرور آلومینیم و اکسید فسفر که بیش ازهمه کلرور آهن و اکسید فسفر نتایج مثبتی نشان داده اند.
افزایش مواد بالا از2/0 تا3 درصد برمبنای نوع خوراک دستگاه مناسب است.
تهیه قیرهای مایع :
قیرهای مایع بیشتر به روش منقطع (Batch ) تهیه می شوند، بدین ترتیب که قیرداغ با حلال مناسبی درمخزن خوب آمیخته می گردد، هنگامی که کارآمیختن به خوبی انجام شد، نمونه ای ازآن آزمایش می شود تا صحیح لازم با افزایش مقداری قیر یا حلال انجام گیرد.
افزایش مواد افزودنی برای بالا بردن ویژگی چسبندگی قیر نیز معمول است.
به روش پیوسته نیز می توان قیرمایع تهیه کرد، آزمایشات مربوط به این روش بسیار ساده است، به این شکل که مقدار معینی قیر و حلال از یک آمیزنده میگذرند. ویژگیهای این آمیزه بوسیله دستگاههای اندازه گیری کنترل می شود.
قیر مایع بر مبنای دواصل روان بودن و بخار شدن حلال آن در زمانهای گوناگون ساخته می شود زیرا گاه لازم است که قیرمایع فرصت خیس کردن مواد پیرامون خود را داشته باشد و دربرخی موارد لازم تا حلال آن به تندی بخارشده فیلمی ازقیر باقی بماند. ازاین رو ممکن است یک نوع قیر را به سه نوع حلال ـ با مقدارهای گوناگون به انواع قیرمایع تبدیل کرد وبه مصرفهای گوناگون رساند.
قیرمایع بر مبنای گرانروی آن دسته بندی می شود. هرچه مقدار حلال درقیر مایع بیشتر باشد، گرانروی آن در شرایط مساوی کمترخواهد بود.
امولسیون های آسفالتی :
امولسیون قیرفرآورده ای است پدید آمده ازقیر، آب و ماده امولسیون کننده به این شکل که با تبدیل قیر به ذرات ریز و معلق نمودن آن درآب سیستم کلوئیدی پایداری بوجود می آید. در این سیستم میلیونها ذره میکروسکوپی با قطر1 تا5 میکرون با یکدیگر تماس داشته و ماده امولسیون کننده با ایجاد بار الکتریکی بر ذره های قیر، ازچسبیدن آنها به یکدیگر جلوگیری می کنند. یک امولسیون مناسب قیر دارای رنگ قهوه ای تیره بوده با آب به خوبی آمیخته می شود. بدین شکل قیر به گونه ای درمی آید که کاربردش آسان است.
این فرآورده مواد بخار شونده نداشته وآتش نمی گیرد. ویژگی سیال بودن آن با افزایش مقدار درصدآب تغییر پذیر است.
امولسیون قیر مایع روانی است که بدون استفاده ازحرارت قابل مصرف است. شکسته شدن امولسیون با بخارشدن آب آن یا خنثی شدن بار الکتریکی اش انجام می گیرد وبا پخش امولسیون قیر فیلم نازکی ازقیر برسطح مواد باقی می ماند.
با بهره ازمواد امولسیون کننده گوناگون میتوان انواع مختلفی از امولسیونهای آسفالتی تهیه کرد که رایجترین آنها امولسیون آنیونیک ، کاتیونیک و امولسیون رسی قیر است. هریک ازاین امولسیونها مصارفی متعدد دارند.
شیوه تهیه امولسیونهای آسفالتی :
درتهیه امولسیونهای آسفالتی کافی است تا محلول ماده امولسیون کننده از یک سو وقیر ازسوئی دیگر وارد خرد کننده های مکانیکی شده تا ازظزف دیگر امولسیون قیر بدست آید.
برای این کار باید نکات زیر رعایت شود :
1- قیر به ذره های ریز تبدیل و درفاز آب پخش گردد. این امر بوسیله بهمزن های معمولی ویا خرد کننده های مکانیکی که با سرعت زیاد عمل می کنند، (36000 دور در دقیه ) انجام شدنی است.
2- ماده امولسیون کننده مناسبی انتخاب شود، چنان که براثر آمیختگی با آب و ذره های قیر سیستم کلوئیدی پایداری پدید آید.
3- شرایط کار ازجمله دمای آب، دمای قیر و مقدار مواد مصرفی اولیه بر مبنای نوع قیرها بنا به فرمول مشخصی تنظیم شود.
انواع امولسیونهای آسفالتی
1- امولسیون آنیونیک قیر:
ازآنجا به این سیستم آنیونیک گفته می شود که ذره های قیر بار الکتریکی منفی داشته در یک پیل الکتریکی به سوی قطب مثبت (آند) حرکت می کنند. ذره های قیر در این سیستم بسیار ریزند و مایع روان و قابل نفوذی را می سازند.
امولسیون آنیونیک قیر قلیائی بوده PH آن از9 تا12 تغییر می کند.
مواد امولسیون کننده موثر در این مورد صابون اسیدهای چرب وصابون رزینهای بدست آمده ازچوبهای جنگلی است. به طور معمول دوگونه ماده امولسیون کننده که یکی درآب محلول باشد و دیگری درمواد نفتی، همراه باهم می توانند نتایج درخشانی درتهیه امولسیون آنپونیک قیر بدست دهند.
پایه نفتی قیر نیز بسیار اهمیت دارد زیرا دربرخی ازموارد که قیر دارای ترکیبات اسید نفتنیک است، حتی با افزایش مواد قلیایی وآب ، به امولسیون تبدیل می شود.
افزایش اسیدها و نمکهای دوظرفیتی سبب شکسته شدن امولسیون آنیونیک قیر می گردد.
اگرچه گاه افزایش اسیدهای چرب با وزن ملکولی بالا به قیر درتهیه امولسیون آن موثر است، ولی این روش به سبب خنثی شدن همه اسید موجود درقیر بازارپسند نیست.
امولسیون آنیونیک در دمای زیرصفر نیز به سبب یخ زدن آب موجود در سیستم شکسته می شود، از این رو نگهداری آن درفضای آزاد و درفصلهای سرد توصیه نمی شود.
2- امولسیون کاتیونیک قیر:
در سالهای اخیر این نوع امولسیون قیر بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. دراین سیستم ذره های قیر بار الکتریکی مثبت دارند. امولسیون کاتیونیک قیر خاصیت اسیدی داشته PH آن از5/2 تا 5/5 تغییر می کند. این فرآورده به مواد معدنی ـ موادی که درهنگام یونیزه شدن درآب بار الکتریکی منفی دارندـ می چسبند واین کار ازراه کنش و واکنش شیمیایی حتی درموارد بارانی ویا درمخزن های آب انجام شدنی است. ازآنجا که شکسته شدن امولسیون کاتیونیک قیر یک پدیده شیمیایی است، وجود رطوبت درسطح مواد اثری درچسبیدن ذره های قیر به آنها نخواهد داشت بلکه این ذره ها آب را جابجا کرده به جای آن می نشینند. مواد امولسیون کننده مناسب در این مورد نمکهای امینه هستند که وزن مولکولی بالا دارند مثل دی امین ها به فرمول کلی RNH2 (CH2)3 NH2 که با موفقیت درشرکت ملی نفت ایران به کار رفته اند.
3- امولسیون رسی قیر:
در این روش با محلول رقیقی ازمواد معدنی معلق امولسیون قیر تهیه می شود. مهمترین ماده معدنی قابل استفاده نوعی خاک رس است که بنتونیت Bantonite نامیده می شود.
گزینش نوع بنتونیت بر مبنای تجربه وآزمایشاتی انجام می گیرد که ذره های معلق رس بتوانند ذره های قیر را درخود حفظ کنند و نیز خاصیت قلیائی محلول تنظیم شده باشد.
امولسیون رسی قیر این برتریها را دارا است :
فیلم امولسیون قیر ازپایین به بالا خشک می شود وچون درسطح آن پوسته ای پدید نمی آید، امولسیون تندتر خشک می شود. بنتونیت موجود در سیستم پس ازتبخیر آب ویژگی روانی قیر را به وجود می بخشد.
درتهیه این نوع امولسیون نه تنها می توان ازقیرهای نرم (Penetration gaade ) استفاده کرد، بلکه قیرهای دمیده را نیز میتوان به کار برد.
بهای امولسیون رسی قیر بسیار ارزانتر ازبهای امولسیونهای دیگر است زیرا معادن بنتونیت درکشور فراوان بوده وهمه مواد مصرفی اولیه آن در دسترس است.
مواد کاربرد قیر:
قیر ازدیرباز شناخته شده وبرای عایق کاری دربرابر رطوبت به کارگرفته شده است :
مصرف قیر در این قرن در بیشتر رشته های علمی به شکل تخصصی درآمده درساختمان راهها ، فرودگاهها ، زمینهای ورزش ، تثبیت خاک و شنهای روان ، بنیاد ساختمانها و عایق کاری آنها در برابر رطوبت ، حرارت وصدا و نیز در زمینه های هیدرولیکی ( کانالها ، پلها ، مخزنهای آب ، سدها) و مصارف صنعتی (پوشش محافظ فلزات ، رنگ آمیزی ، درزبندی ، باطری سازی ، تایرسازی ، کفاشی، پوشش لوله های زیرزمینی و ….. ) وکشاورزی ( حفظ رطوبت ، زودرسی گیاه ، جلوگیری از سله و ایجاد جنگل های مصنوعی ) و الکتریکی ( نوارهای آسفالتی ، پرکردن اتصالات الکتریکی ، پوشش سیمها و…. ) و اده ها مصرف دیگر به کار برده می شود.
درهرمورد برای مصارف مورد نظر ، مشخصات قیر باید برمبنای شرایط جوی و نیازهای دیگر تامین شود، درمورد لزوم برای کارهای معین حتی می توان مواد دیگری نیز به قیر افزود.
بخش 10- امولسیونهای قیر:
قیر یا بازمانده تقطیر نفت خام شامل هیدروکربورهای پیچیده ای است که وزن مولکولی بالا داشته درحلالهایی چون تتراکلرور دو کربن و دی سولفور کربن محلولند. مقدار قیری که از نفت خام بدست می آید به پایه نفتی و شرایط تقطیر آن بستگی دارد. کیفیت قیری که ازنفت خامهای گوناگون بدست می آید یکسان نیست ، وحتی اگرچگالی دونوع نفت خام به هم نزدیک باشند، باز مقدار قیر آنها برابر و همانند نخواهد بود.
مشخصات و ویژگیهای قیرها :
ویژگیهای قیر به پایه نفتی ، نوع مواد سازنده وشیوه تهیه آن بستگی دارد، وبا استفاده از روشهای استاندارد زیر تعیین می شود.
درجه نفوذ (Penetration )
فاصله ای است که یک سوزن استاندارد با وزن معین و درزمان و دمای مشخصی درقیر فرو می رود. این فاصله بنا به 1/0 میلیمتر اندازه گیری می شود.
پیدا است که هرچه قیر نرمترباشد. مقدار فرورفتگی سوزن درآن بیشتر خواهد بود. این ویژگی برای دسته بندی قیرهای جامد و نیمه جامد به کار برده می شود.
نقطه نرمی (Softening Point ) :
این آزمایش نشان دهنده دمای نرم شدن قیر است وچنین انجام می شود که مقدار معینی قیر را درحلقه هایی با ضخامت مشخص جای میدهند، روی سطح قیرگلوله استانداردی گذاشته وبه قیر حرارت می دهند، با نرم شدن قیر کم کم گلوله درآن فرو رفته ازحلقه می گذرد. به سخن دیگر نقطه نرمی قیر دمایی است که گلوله بتواند ازحلقه قیر بگذرد.
گرانروی (Viscosity ) :
این آزمایش نه تنها برای قیرهای جامد بلکه برای قیرهای مایع نیزبه کار می رود و نشان دهنده مقدار روان شدن قیر در دماهای گوناگون است.
ازجمله دستگاه هایی که در این مورد به کار می روند میتوان به کینماتیک (Kinematic ) و ردوود (Redwood ) و سای بولت (Saybo.lt ) اشاره کرد.
تئوری اندازه گیری گرانروی قیر آن است که دولایه ازقیر باهم درتماس بوده و بوسیله یک نیروی خارجی در برابر یکدیگر حرکت داده شوند، مقدار این نیرو با سطح تماس دولایه و نیروی برش (Shear Stress ) متناسب خواهد بود. این نیرو بنابر " دین بر سانتیمتر مربع " اندازه گیری می شود. ازتفاوت سرعت دولایه نسبت به فاصله فیمابین ، میزان برش (Shear rate ) و ازنسبت نیروی برش به میزان برش ، گرانروی سیال بدست می آید :
گرانروی مطلق = نیروی برش
میزان برش
گرانروی مطلق بنا به " دین در ثانیه بر سانتیمتر مربع " اندازه گیری و پویز (Poise ) خوانده می شود و معمولاً یک صدم این واحد یا سانتی پویز (Centipoise ) به کار برده می شود.
درعمل گرانروی مطلق قیر از راه خلاء اندازه گیری می شود، ولی نسبت گرانروی مطلق به چگالی بیشتر بوسیله دستگاه های اندازه گیری کینماتیک یا ردوود سنجیده می شود، که واحد آن استوک (Stoke ) است و معمولاً یک صدم آن سانتی استوک به کار برده می شود.
تبدیل مقدارهای گرانروی از روشهای گوناگون به یکدیگر از راه اندازه گیری ،آزمایش و استفاده ازجدول های مربوطه صورت می گیرد. گرانروی قیر مهمترین آزمایشی است که در این چندساله ازنظر شناسایی کیفیت و دسته بندی آن مورد توجه قرار گرفته است.
مشخصات دیگر:
گذشته ازآزمایشهایی که به آنها اشاره شد، چگالی، نقطه اشتعال، حلالیت قیر درحلالهای گوناگون ، قابلیت کشش یا مفتولی شدن (Ductility )، افت وزن در اثرحرارت ، نقطه شکست (Breaking Point ) و تعیین درصد موم ازآزمایشات استاندارد دیگری است که برای شناخت انواع قیر به کار می روند.
انواع قیر:
قیرها به سه گروه کلی قیرهای نرم ، قیرهای جامد و قیرهای مایع تقسیم می شوند :
قیرهای نرم (Penetration. Crade Asphalt ) :
قیرهایی هستند که ازتقطیر مستقیم نفت خام با دمیدن هوا در بازمانده های تقطیر بدست می آیند. قیرهای نرم برپایه درجه نفوذ در25 درجه سانتیگراد به ترتیب ازصفر تا10 جامد واز10 تا100 نیمه جامد واز100 به بالا بسیارنرم خواهند بود.
تولید قیرهای نیمه جامدـ که بیشتر در راهسازی به مصرف می رسند، بیشتر ازدیگر قیرها است و مشخصات آنها بنا به نیاز و شرایط دلخواه تنظیم می گردد.
قیرهای جامد (Oxidized Crades ) :
این قیرها از اکسیده شدن قیرهای نرم به تنهایی یا درآمیزه ای با روغن های سنگین پدید می آیند. نقطه نرمی این قیرها نزدیک به 20 درجه سانتیگراد ازنقطه نرمی قیرهای نرم با درجه نفوذهای برابر بالاتر است. این فرآورده ها خاصیت لاستیکی داشته وگاه با R مشخص می شوند و دسته بندی آنها با ذکر حد وسط نقطه نرمی و درجه نفوذ انجام می گیرد. مثلاً قیر 25/85 نشانه قیری است که نقطه نرمی آن 85 و درجه نفوذ آن در25 درجه سانتیگراد 25 است.
انواع گوناگونی از این قیر یاد شده با حدود نقطه نرمی 800 تا150 درجه سانتیگراد تهیه می شود.
قیرهای مایع (Cutback Bitumen ) :
کاربرد قیر هنگامی به آسانی میسر است که به صورت مایع باشد. قیر مایع بخوبی پخش شده وبا مواد معدنی آمیخته می شود. برای فراهم کردن زمینه این کار سه راه هست ، حرارت دادن ، رقیق کردن آن با حلالهای مناسب و تهیه امولسیون آن.
قیرهای نرمی که درجه نفوذ آنها در50 گرم با و زمان 5 ثانیه ودر25 درجه سانتیگراد، بیش از350 باشد، قیر مایع شمرده می شوند. این قیرها معمولاً با رقیق شدن بازمانده های نیمه جامدی که از تقطیر بدست می آیند، ساخته می شوند. درتهیه قیر مایع نوع قیر و نوع حلال بایستی با دقت انتخاب شود. درجه خلوص، حدود نقطه جوش و خوشبو بودن حلال درمرتبه نخست اهمیت قرار دارد. برای تهیه قیرهای مایع حلال تبخیر شونده بسیار مناسب هستند، ولی برخی ازآنها مصرف تجارتی نداشته و برخی دیگر ازآنها سمی وآتشگیر هستند مانند بنزن و دی سولفور کربن ـ به طور کلی سه نوع قیر مایع با سه حلال نفتی مورد نظر است که در زیر به شرح آنها پرداخته می شود.
قیرهای مایع زودبند یا RC (Rapid Curing ) :
حلالی که در تهیه این قیرهای مایع به کار برده می شود، سبک و فرار است. این نوع قیرهای مایع درمواردی به کار می روند، که ایجاد فیلمی ازقیر درکمترین مدت مورد نظر باشد. این فرآورده ها آتشگیر بوده وچون حلال آنها تبخیر شونده است، باید در ظرفهای سربسته نگهداری شوند.
قیرهای مایع نیم بند یا M C (Medium Curing ) :
قیرهای مایع نیم بند با استفاده ازحلالی چون نفت چراغ تهیه می شوند. نفت چراغ به سرعت تبخیر نمی شود و از این جهت قیرمایع نیم بند فرصت دارد که مواد پیرامون خود را خیس کرده در سوراخها و منافذ مواد معدنی نفوذ کند. به همین سبب دیرتر ازقیرهای مایع زودبند لخته می شود.
قیرهای مایع دیربند یا S C (Slow Curing ) :
این قیرها حلال تبخیر شونده نداشته ودرآنها ازحلالهایی چون نفت گاز سنگین استفاده می شود. این قیرها گاه از بازمانده های تقطیر نفت تشکیل شده به عنوان جاده (Road Oil ) برای جلوگیری ازگرد وخاک درجاده های خاکی ـ به کار می روند.
بطور کلی مورد مصرف اصلی قیرهای مایع در راهسازی است، و انتخاب هریک ازآنها بر پایه شکل ، اندازه ، نوع مواد معدنی ، دمای محیط و نوع مصرف صورت می گیرد.
امولسیون های قیر :
امولسیون قیر آمیزه ای است متشکل ازقیر، آب و مواد ممزوج کننده که در شرایط معمولی مایع روانی را می سازد. با پخش امولسیون قیر می توان لایه نازک و انعطاف پذیری از قیر بر سطحهای مورد نظر بوجود آورد ویا اگرنیاز باشد آن را با مواد معدنی هم آمیخت.
این امولسیون ها ممکن است قلیائی یا اسیدی باشند و این به نوع مواد ممزوج کننده آنها بستگی دارد. هریک از این امولسیون ها برتریهایی ویژه خود دارند.
در سیستم آنیونیک نمک اسیدهای چرب دارای یونهای RCOO- وna+ می باشند و بخشی از یون RCOO- درذرات قیر حل شده ، بخش دیگری که دارای بار الکتریکی منفی است ـ بیرون از ذره قیرـ درفاز آب باقی می مانند وبه ترتیب همه ذرات قیر دارای بار الکتریکی یکسان شده ، یکدیگر را دفع می کنند وتا هنگامی که این بار الکتریکی به سبب های گوناگون ازجمله تبخیر آب ـ خنثی نشود، امولسیون قیر شکسته نشده از قیر جدا نمی گردد.
در سیستم کاتیونیک نمک خالص ازچربیهای آمینه یونهای +[RNH3] وCL- داشته وبخشی ازآن یون [RNH3]+ در ذره قیرحل شده و انتهای دیگر آن که دارای بار الکتریکی است، در بیرون از ذره قیر و درفاز آب قرار می گیرد، در نتیجه ذرات قیر دارای بار مثبت شده یکدیگر را دفع می کنند.
این نوع امولسیون قیر درچسبانیدن و نگهداری بدترین نوع مواد معدنی به یکدیگر قدرت بسیار دارد وپس ازمصرف خیلی زود شکسته می شود. این ویژگی درعملیات راهسازی از اهمیتی بسیاربرخوردار است، زیرا نه تنها ذرات قیر پس ازمصرف بی درنگ با آب باران شسته نمی شوند، بلکه استفاده از راه خیلی زود ممکن می شود.
مواد ممزوج کننده معدنی نیز برای تهیه امولسیون قیر به کار می روند. این مواد دارای ترکیبات پیچیده ای هستند که بیشتر صابونی بوده از قدیم به عنوان ماده شستشو دهنده به کار رفته اند. با استفاده از این مواد می توان امولسیون رسی قیر ساخت. سیستم امولسیون رسی قیر را نیزباید چنین شرح داد که ذرات قیر در این سیستم در بالای ذره های کلوئیدی مواد معدنی قرار گرفته با دارا شدن بار الکتریکی یکسان، یکدیگر را دفع می کنند.
امولسیون آنیونیک و امولسیون رسی قیر تا هنگامی که آب خود را ازدست نداده اند، با آب شسته شده، چسبندگی کامل ندارند.
ویژگیهای امولسیونهای قیر:
ثبات وگرانروی ازمهمترین ویژگیهای امولسیون قیر بشمارمی رود. ثبات امولسیون قیر به عوامل گوناگونی چون گرانروی ، اندازه ذرات قیر، وضع ذرات قیر در امولسیون ، PH ، یخزدگی ، حرارت دادن بیش ازحدـ 65 درجه سانتیگراد ـ تماس با الکترولیت ها، به هم زدن شدیدهمراه با رخنه هوا در امولسیون و سرانجام کیفیت پایه قیر که دگرگونی یکی سبب دگرگونی دیگری نیز می شود بستگی دارد. ثبات امولسیون قیر بیشتر به این اصل بستگی دارد که ذرات قیر در سیستم امولسیون بسیار ریز بوده به صورت یکنواختی باقی بماند. روان بودن امولسیون قیر بیشتر به مقدار درصد قیر مقدار ماده ممزوج کننده ، اندازه ذرات و سرانجام شرایط تولید بستگی دارد.
انواع امولسیونهای قیر :
امولسیونهای قیر ازنظر روان بودن، دوام و سرعت شکسته شدن درسه گروه زیر قرار می گیرند :
امولسیونهای زودبند یا R.S. (Rapid Setting ) :
این فرآورده ها پس از مصرف خیلی زود شکسته می شوند، بنابراین بیشتر برای ایجاد فیلم بر سطحهای گوناگون به کار می روند.
امولسیونهای نیم بند ـ M.S. (Medim Setting ) :
فرآورده هایی هستند که دیرتر شکسته شده وبا مواد گوناگون آمیخته شده ، سطح آنها را می پوشانند ویا درآنها نفوذ می کنند.
امولسیونهای دیربند ـ S.S (Slow Setting )
امولسیونهای پایداری هستند که تاآب خود را ازدست ندهند، شکسته نمی شوند.
کاربرد امولسیونهای قیر:
امولسیونهای قیر کاربردی گسترده دارند که در زیر به موادردی ازآن اشاره می شود:
راهسازی :
تثبیت خاک یکی ازمهمترین مواردی است که از امولسیون قیر استفاده می شود. برای راههایی که محل گذر وسایل سنگین موتوری نباشد و همین طور مواردی که پوششهای کهنه نیاز به تعمیر و ترمیم داشته باشند، استفاده ازامولسیون قیر نتایجی خوب و دلخواه در پس خواهد داشت.
درمورد کاربرد آن برای تثبیت خاک جاده باید یادآوری شود که جاده ازنظر زیرسازی و نوع مواد معدنی بایستی در شرایطی مناسب قرار داشته باشد.
امولسیونهایی که در راهسازی به مصرف می رسند، بیشتر ازنوع کاتیونیک هستند به این شرح :
R S-1- با گرانروی پایین برای نفوذ و پوشش سطحی
R S-2- با گرانروی بالا برای پوشش سطحی
M S-1- با گرانروی پایین برای ترمیم پوشش های کهنه
M S-2- با گرانروی متوسط برای آمیختن با مواد نفتی معدنی در دستگاه تهیه آسفالت .
S S-1- با آمیختن مواد معدنی ریز برای پوشش ترکهای جاده
خشتهای آسفالتی :
امولسیون قیر برای تهیه مصالح ساختمانی ارزانی به نام خشت آسفالتی با موفقیت به کار رفته است. خشت های آسفالتی با قیر مایع زودبند و امولسیون آنیوتیک قیر ساخته شده است. کاربرد امولسیون رسی قیر درتهیه خشت های آسفالتی برای نخستین بار درکشور ما انجام گرفته است. تهیه خشت آسفالتی به دوصورت خام وپخته با نتایج دلخواهی همراه بوده است.
خشت خام در برابرآفتاب و خشت پخته پس ازحرارت دادن تهیه می شوند. تهیه خشت آسفالتی از راه حرارت دادن روش تازه ای است که امید می رود درآینده به مقیاسی تجارتی مورد استفاده قرارگیرد.
عایق کاری ساختمان :
کاربرد امولسیون قیر در عایق کاری سرد همیشه مورد نظر بوده و این امر با بهره از امولسیون رسی قیر 70/60 به عنوان پوشش اولیه بر سیمان و امولسیون رسی قیرهای دمیده برای پوشش نهایی، دشواری هایی عایق کاری را ازمیان برده است. آسانی کاربرد و ایمنی امولسیون ازمزیت های استفاده ازآن در عایق کاری است.
پخش امولسیون کاتیونیک قیر به عنوان مسدود کننده موقت بامهای کهنه حتی درهوای بارانی نیز رضایت بخش است.
کشاورزی :
بهره گیری ازامولسیون آنیونیک قیر درحفظ رطوبت خاک ، افزایش درجه حرارت خاک و درنتیجه زودرسی ، افزایش شمار جوانه ها ، کم شدن مصرف آب ، آبیاری و افزایش محصول در این سالها ، مورد آزمایش قرار گرفته است. از این طریق مصرف آب در برخی موارد به نصف کاهش یافته و افزایش محصول درآزمایشی که درمورد خیار شده تا47 درصد بوده است.
کاهش هدرروی آب :
کاربرد امولسیون های قیر برای کاهش هدرروی آب ، درکانالهای آبیاری ، مخازن آب و نفوذ ناپذیر بودن پایه های سیمانی و ….. با پیروزی همراه بوده است.
استفاده ازامولسیون کاتیونیک قیر در این زمینه بسیارمناسب وباصرفه خواهد بود.
پوشش محافظ فلزات :
کاربرد امولسیون قیر همراه با مواد پرکننده چون پنبه نسوز میتواند برای سطحهای درونی کولرها که باآب درتماس اند ـ وسطحهای بیرونی مخزنها اگر دربرابر آفتاب قرار نداشته باشند ـ پوشش عایق مناسبی باشد.
مزایای کاربرد امولیسیون قیر:
استفاده از امولسیونهای قیر بر بهره گیری ازقیرهای مایع و قیر برتریهای چند خواهد داشت و گمان می رود که با توجه به آن امتیازات ، در بیشتر موارد امولسیون قیر جایگزین دیگر فرآورده های آسفالتی گردد. در امولسیون قیر بجای حلالهای تبخیر شونده که درقیر مایع به کار می رفتند ازآب استفاده می شود. از این فرآورده هم بوی بد مواد نفتی را نخواهد داشت وهم بسیار ارزان تمام خواهد شد. برترینهای دیگری امولسیون چنین است :
آتشگیر نبودن بی نیاز ازحرارت بودن ، رقیق شدن با آب ، امکان به کار برده شدن درجاهای مرطوب سادگی وسایل پخش واستفاده ازآن وبالاخره پاک شدن وسایل کار آن با آب.
بخش 11- فرآورده های ویژه :
فرآورده های ویژه مشتقاتی ازترکیبات نفتی هستند که برای استفاده در صنایع گسترده امروزی در انواع گوناگون وبا مشخصاتی متفاوت تهیه می شوند. نوع این فرآورده ها به نیاز صنایع و نیز به روشهای تهیه فرآورده های نفتی بستگی دارد وگاه برخی ازآنها برای بیشتربه مصرف رسیدن مواد زائد نفتی و نیز کمتر آلوده شدن محیط از ضایعات نفتی ساخته می شوند.
برای این که فرآورده ها دارای مشخصات و ویژگیهای دلخواه شوند، باید مواد افزودنی که ممکن است غیرنفتی باشند به آنها اضافه کرد.
ازآنجا که این فرآورده ها انواعی گوناگون دارند، آنها را دسته بندی می کنند ولی درمورد همه آنها باید سه عامل تهیه، ویژگیها و کاربرد را درنظر گرفت.
در زیر از برخی ازفرآورده های ویژه نام رفته ، به کوتاهی شرح داده خواهند شد:
1- حلالهای آروماتیکی
2- اسیدهای نفتینیک
3- مایعات یا روغنهای هیدرولیک
4- ترکیبات سولفوناته
5- روغنهای مورد استفاده در صنعت بافندگی
6- روغنهای سفید
7- روغن های عایق
8- روغنهای مورد استفاده در صنعت فلزکاری
9- روغنهای محافظ
حلالهای آروماتیکی (Aromatic Extracts ) :
1- شیوه تهیه : درتهیه روغنهای مرغوب بوسیله استخراج با حلال به خاطر جدا کردن ترکیبات پارافینی ـ هیدروکربورهایی آروماتیکی به شکل مواد مواد اضافی بجا می مانند که حلال آروماتیک خوانده می شوند. در روش استخراج با حلال ممکن است ازحلالهایی چون انیدرید سولفورو ، فورفورال فنل وDUOSOL استفاده گردد. درهرمورد دستگاه ها و وسایل ، به گونه ای ساخته می شوند که حلال و مواد نفتی با هم برخورد کرده ، مواد اروماتیکی با حلال ازمحیط عمل بیرون رود، سپس از راههای گوناگون حلال و مواد آروماتیکی را ازهم جدا می کنند.
برای تهیه مواد آروماتیکی با درجه خلوصی بیشتر، باید که کار استخراج با حلال تکرار گردد ویا محصول با اسید سولفوریک و خاک جاذب (CLAY ) شسته شود.
2- ویژگیهای مواد آروماتیکی : مواد حلقه ای شامل هیدروکربورهای مایع و رزینی هستند که بخش بیشترآنها هیدروکربورهای حلقوی است. مقدار و نوع مواد استخراج شده با حلال به نوع ترکیبات شیمیایی ، برشهای روغنی و چگونگی کار استخراج بستگی دارد. نوع حلال و نسبت حلال به مواد روغنی و دما نیز عواملی مهمی هستند که باید درنظر گرفته شوند. مواد دیگری چون ترکیبات گوگردی و ازت دار ومواد اسیدی نیز بوسیله حلال جدا میگردند و درمواد حلقه ای باقی می مانند.
ازمهمترین ویژگیهای مواد حلقوی باید نیروی حلالی و میل به خشک شدن سریع آنها را نام برد. .ویژگی خشک شدن بیشتر مربوط به هیدروکربن های اشباع نشده می باشد.
3- کاربرد : مواد حلقه ای به سبب ویژگی خشک شدن سریع ، درتهیه رنگها جایگزین نسبتی از روغن بذرک شده است. این نسبت نباید از20 درصد بیشتر باشد، زیرا سبب شکننده شدن رنگ پس ازخشک شدن و خراب شدن آن درمجاورت هوا خواهد شد، همچنین درهنگام تجدید رنگ ، رنگ پیشین درحلال رنگ تازه حل خواهد گشت. روی هم رفته مواد حلقوی در بهبود ویژگی انتشار مواد رنگی و روان شدن رنگ ، جلا و شفاهی آن موثرند. مواد حلقوی درمورد دیگر فرآورده هایی که درتهیه آنها از روغن بذرک استفاده می شود مثل پارچه های مشمع نیز به کار برده می شوند.
در ساختن حشره کشهایی چون د.د.ت و هگزاکلروبنزن (Benzene Hexachloride ) نیز ازمواد حلقه ای به سبب نیروی حلالی بسیارشان استفاده می شود. همچنین درکاربرد پنتا کلروفنل (Pentachlorophenol ) برای جلوگیری ازفساد چوب ، ازترکیبات حلقه ای استفاده می شود.
درصنعت لاستیک سازی ترکیبات حلقوی جایگزین روغنهای نرم کننده دیگرچون (Pine Oil ) شده است و می تواند بخوبی دوده را پراکنده سازد.
به سبب مقاوم بودن مواد حلقوی در برابر حرارت ، ازآنها برای استقبال حرارت نیز استفاده می شود. کاربرد دیگر این مواد استفاده ازآنها درتهیه مواد حلقوی خالصی چون بنزن ، تولوئن و زایلین می باشد که اینها خود درتهیه استیرین (Styrene) ، فنل (Phenol) کلروبنزن (Chlorobenzene) ، سیکلوهگزان (Cyclohexane ) ، انیلین (Aniline ) و …. به کار می روند.
اسیدهای نفتینیک (Naphthenic Acids ) :
1- تهیه : اسیدهای نفتینیک عبارتند از اسیدهای کربوکزیلیک (Carboxilic Acids ) موجود در نفت خام که معمولاً ازمشتقات سیکلوپنتانها (Cyclopentanes ) و سیکلوهگزان ها (Cyclohexanes ) هستند، ووزن ملکولی آنها بیشتر از114 بوده و تا نزدیک به 1000 می رسد.
میان 200 تا370 درجه سانتیگراد دارند، تهیه می شوند و برخی از اسیدها از برشهای سبکتر چون نفت سفید یا برشهای سنگینتر چون روغن خام (Lube Cut ) بدست می آیند. اسید نفتینیک معمولاً در برش های سبکتر ازنفت سفید مثل بنزین موتور وجود ندارد و اسیدهای موجود درقیر و برشهای سنگین نیز استخراج شدنی نیستند.
نفتینیک اسید را معمولاً بوسیله شستشوی نفت با سود سوزآور رقیق استخراج می کنند. در این کار اسیدهای خیلی سنگین درلایه نفت به جا می مانند. سودحاوی اسید را سپس با مقداری نفتای سبک شستشو می دهند تا مواد نفتی آن بیرون رود، بعد سود را با اسید سولفوریک خنثی می کنند تا اسیدهای نفتینیک خالص بدست آیند، سپس با دمیدن هوا آن را خشک می کنند. اگر اسید بسیار خالص مورد نظر باشد، اسیدهای نفتینیک بدست آمده را درشرایط خلاء تقطیرکرده برای بهبودی رنگ ازخاک شوئی یا اسید شوئی استفاده می کنند.
2- ویژگیهای اسیدهای نفتنیک : اسید نفتینیک تجارتی مایعی تیره رنگ و بدبو است که روی فلزات اثر خورندگی دارد. وزن مولکولی آن معمولاً میان 180 تا350 است.
اسید نفتینیک با وزن مولکولی پایین خیلی کم درآب حل شده درفشار معمولی نیز تقطیر پذیر است. مثلاً اسیدی که وزن مولکولی آن 188 باشد، حدود نقطه جوش 10 درصد تا90 درصد آن 240 و300 درجه سانتیگراد خواهد بود. ارزش اسیدی (Acid Va.lue ) اسیدهای نفتینیک یا نقطه جوش برش نفتی آنها رابطه عکس دارد، بدین معنی که هرچه نقطه جوش برش نفتی بالاتر باشد، ارزش اسیدی نفتینیک اسید به دست آمده پایین ترخواهد بود. اسیدهای بدست آمده ازنفت گاز 170 تا230 و اسیدهای بدست آمده از برشهای روغنی 120 تا150 و اسیدهای موجود درقیر دارای ارزش اسیدی نزدیک به 80 می باشند. درصنعت نفت اسیدهای نفتینیک به نام اسیدهای نفتی (Petroleum Acid ) نیز خوانده می شود.
3- کاربرد : این فرآورده بیشتر در صابون سازی به مصرف می رسد. درلاستیک سازی نیز به عنوان نرم کننده مورد استفاده قرارمی گیرد.
صابونهای تهیه شده از این فرآورده مصارفی گوناگون دارند، مثل صابون پتاسیم که به عنوان ضد باکتری و صابونهای منگنز و سرب و کبالت و روی که به عنوان خشک کننده رنگ به کار می روند. صابون سرب به مقدار بسیار در روغنهای روان کننده به مصرف می رسد و مقاومت آنها را در برابر فشار افزایش می بخشد. صابون کلسیم نیز برای بخشیدن ویژگی پاک کنندگی به روغن به آن اضافه می شود. املاح مس و روی این اسیدها به عنوان ضدحشره و ضدقارچ به مصرف می رسند. همچنین ترکیب مس آن به مقدار زیاد به عنوان ماده ضد فساد بافتنی ها وچوب به کار برده می شود.
درسالهای اخیر ازاملاح این اسیدها به عنوان کاتالیست در اکسید اسیون مواد آلی و نیز به عنوان ماده افزودنی در نفتکوره نیز استفاده شده است.
نمک کبالت این اسیدها به عنوان کاتالیست درتهیه الکلهای سنگین از الفین ها به مصرف می رسد. نمک منگنز نیز درتهیه اسیدهای آلی دو ظرفیتی از مومهای پارافینی به کار برده می شود.
برای جلوگیری ازتشکیل رسوبات درسوختهای دیزل و نفتکوره میتوان مقداری از املاح مس ، روی . منگنز ، کلسیم و سدیم این اسیدها را به سوخت اضافه کرد تا سیستم سوخت پاش تمیز بماند. نمک سرب این اسیدها از اثرخوردگی مواد گوگردی جلوگیری می کند. ازنمکهای این اسیدها درتهیه روغنهای ضد زنگ نیز استفاده می شود. مثلاً آمونیم نفتنات (Amnonium Naphthenate ) به عنوان ماده ضد خورندگی در محیطهایی که بخارات اسیدی وجود داشته باشند، به مصرف می رسد. نمک آلومینیم نیز در تهیه روغن جلاء به کار برده می شود. ( درجنگ جهانی دوم از این نمک برای تهیه بمبهای آتش زاـ به عنوان ماده ژله کننده استفاده می شد.)
روغنهای هیدرولیک (Hydraulic Fluids ) :
1- تهیه : درگذشته برای این منظور بیشتر ازآب استفاده می شد، ولی بعدها مقداری مواد روغنی حل شونده درآب نیز برای جلوگیری از زنگ زدگی و خشک شدن بخشهای چرمین به آن افزودند.
در وسایل امروزی از روغنهای نفتی با گرانروی پایین استفاده می شود. درمواردی که بیم آتش گرفتن مواد نفتی درمیان باشد ازمایعات دیگری که با روشهایی ویژه تهیه می شوند استفاده می گردد. این مایعات ممکن است اصولاً غیر نفتی باشند.
روغنهای هیدرولیک غیرقابل اشتعال معمولاً محلول روغن وآب یا محلول گلایکول درآب Clycol Water یا آمیزه هیدروکربورهای کلردار و اترهای فسفاته هستند. ازخود اترهای فسفاته نیز به تنهایی می توان استفاده کرد.
2- ویژگیها : این فرآورده ها باید ویژگیها و مشخصات زیررا دارا باشند:
1- مقاومت در برابر اکسیده شدن
2- خوب جدا کنندگی
3- محافظت از زنگ زدگی
4- نمایه گرانروی بالا
5- خاصیت ضد سائیدگی
6- جلوگیری ازتولید کف
3- کاربرد: نیروی هیدرولیک کاربردی روزافزون دارد ، زیرا که استفاده ازآن بسیار آسان است. گذشته نیروی هیدرولیک تنها بوسیله تلمبه های کم سرعت و ساده تهیه می شد و فقط آب به عنوان مایع هیدرولیک مورد استفاده قرار می گرفت، ولی امروزه مایعات هیدرولیک گوناگون با ویژگی های متفاوت تهیه و به مصرف می رسند. این مایعات در سیستم ترمزخودروها ، بالابرها ، دستگاههای تولید فشار و… به کار برده می شوند.
ترکیبات سولفوناته (Petroleum Sulphonates ) :
1- تهیه : درهنگام تصفیه روغنهای روان کننده و روغنهای سفید بوسیله اسید سولفوریک ، واکنشهای شیمیایی گوناگونی میان برخی مواد موجود در روغن خام و اسید سولفوریک روی میدهد، که یکی ازآنها سولفوناسیون (Sulphonation ) مواد حلقوی و ترکیبات پارافینی است. دراین کار مقدار زیادی ازمواد حلقوی بصورت لجن های اسید (Acid Sludge ) ، استخراج می شود.
ترکیبات سولفوناته در انواع گوناگون تهیه می شود که بیشتر به صورت اسید سولفونیک هستند ودر فاز روغن و اسید پخش می گردند. نوع و انتشار آنها دو دوفاز بستگی به غلظت اسید ، دمای واکنش ، مقدار آب موجود و نوع ترکیبات روغنی دارد. بطور کلی می توان گفت اسید سولفونیک ها بازمانده در فاز روغن تولید صابونهای نمک سدیم حل شونده در روغن ، واسید سولفونیکهای بازمانده در فاز روغن را به وسیله محلول سود الکل جدا می کنند و سپس الکل وآب را بوسیله تقطیر خارج می کنند. اگر هیدروژنه شدن روغن خام پیش ازتصفیه با اسید انجام گیرد، مقدار سولفوناتهای بدست آمده بیشتر و رنگ آن مرغوبتر خواهد بود. در این حال مقدار لجن نزدیک به 70 درصد کمتر و مقدار محصول 80 درصد بیشتر خواهد شد. روشهای دیگری نیز برای بهبود کیفیت و افزایش محصول هست. مثلاً می توان گاز ایندرید سولفوریک (SO3 ) را با یک گاز بی اثر در زیر فشار با روغن آمیخت ویا مقداری آب به آمیزه اسید و روغن اضافه کرد.
بطورکلی دونوع سولفونات سدیم ازنفت بدست می آید :
دسته نخست دارای وزن مولکولی پایین و دسته دوم دارای وزن ملکولی بالا هستند. وزن مولکولی این دو دسته میان 400 تا550 تغییر می کند و می توان آنها را با به کار بردن اثرنفتی (Petroleum Ether ) ازهم جدا کرد. روش دیگرجدا کردن سولفوناتها حل کردن آنها در پنتان و گذراندن از یک بسترخاک جاذب (Attapulgus Clay ) است که نخست سولفوناتهای سبک بیرون رفته و سپس سولفوناتهای سنگین بوسیله الکل متیلیک از برج خارج می شود. با این کار سولفوناتهای سبک با وزن ملکولی 400 و سولفوناتهای سنگین با وزن ملکولی نزدیک 530 بدست می آید.
سولفوناتهای سنگین بوسیله الکل متیلیک از برج خارج می شود. با این کار سولفوناتهای سبک با وزن ملکولی 400 و سولفوناتهای سنگین با وزن ملکولی نزدیک 530 بدست می آید.
سولفوناتهای کلسیم و منیزیم بوسیله ترکیب اسیدهای بدست آمده با املاح کلرور کلسیم و اکسید منیزیم در شرایط معینی بوجود می آیند. صابونهای بدست آمده ازفاز اسید ارزش زیادی ندارند ولی می توان آنها را بوسیله الکل بدست آورد. رنگ آنها را نیز می توان در زیر شرایطی ویژه بوسیله هیپوکلریت مرغوبتر کرد.
2- ویژگیها : سولفوناتهای حل شونده درفاز روغن بیشتر یک ظرفیتی هستند و فرمول کلی آنها Cn H2n-10 SO 3H است، این سولفوناتها ازهیدروکربورهای حلقوی ، نفتینی با زنجیرهای کناری بلند بدست می آیند.
سولفوناتهای موجود در فاز اسید نیز ازهمان نوعند. ولی زنجیرهای کناری آنها کوتاه است. البته ممکن است که این سولفوناتها دو ظرفیتی یا حتی بدون زنجیرهای کناری نیز باشند.
سولفوناتهای موجود در فاز اسید نیز ازهمان نوعند. ولی زنجیرهای کناری آنها کوتاه است. البته ممکن است که این سولفوناتها دو ظرفیتی یا حتی بدون زنجیرهای کناری نیز باشند.
سولفوناتهای نمک سدیم بدست آمده از روغن ترانسفورماتور و روغنهای سفید دارای وزن ملکولی 400 تا450 هستند و سولفوناتهای نمک سدیم بدست آمده از روغنهای داروئی دارای وزن ملکولی 500 تا553 می باشند.
سولفوتانهایی که وزن مولکولی آنها نزدیک به 450 است، خاصیت ضدزنگ خوبی دارند، و سولفونات هایی سبکتر خاصیت امولسیون (Emulsifying Properties ) خوبی دارند.
3- کاربرد : صابونهای سولفوناته با وزن ملکولی کم به مقدار زیادی برای تهیه روغنهای محلول در فلزکاری ، نساجی ، کشاورزی و صنعت تهیه پوست به کار برده می شوند.
از ویژگی های مهم روغنهای محلولی که از سولفوناتها بدست می آیند. مقاومت بسیارآنها در برابر آبهای سخت است و صابونهای سولفوناته با وزن ملکولی زیاد بیشتر درتهیه مواد ضد زنگ به کار برده می شوند و نیز درتهیه مواد افزودنی روغنها که به روغنهای خاصیت پاک کنندگی می بخشد، مورد استفاده قرار می گیرند.
سولفوناتهایی که ازفاز اسید بدست می آیند کاربردی کمتر دارند و بیشتر در باغبانی برای خاصیت سمی شان به کار برده می شوند.
روغنهای مورد استفاده در صنعت بافندگی :
1- تهیه : این روغنها که درصنعت بافندگی به کار برده می شوند، درشرایط ویژه ای ازترکیبات نفتی ساخته می شوند. روغنهای بافندگی دونوع است، یکی برای روغنکاری ماشینها است که ازنوع روغنهای روان کننده نفتی بوده و به گونه ای تهیه می شوند که درصورت برخورد با الیاف بتوان آنها را پاک کرد. چنان که اثری ازخود برپارچه نگذراند و دیگر روغنهایی هستند که درتهیه نخ وآماده سازی الیاف به کار برده می شوند و از اهمیتی بسیار برخوردارند.
درگذشته بیشتر از روغنهای نباتی ( اولئین و بادام زمینی Arachis ) استفاده می شد، ولی امروزه بیشتر از روغنهای معدنی یا ازآمیزه ای ازچند نوع گوناگون آنها استفاده می گردد.
این روغنها باید خاصیت امولسیونی خوبی داشته باشند، از این رو مقداری از سولفوناتهای نفتی چربیهای سولفوناته به آنها افزوده می شود.
2- ویژگیها : ازآنجا که درکار آماده کردن و شستشوی الیاف روغن طبیعی آنها ازمیان می رود و خشک و شکننده می شوند، باید به آنها روغن بافندگی اضافه کرد. این روغن باید چنان باشد که به خوبی جایگزین روغن طبیعی شده، کمبودهای پیش آمده را رفع کند و سپس زیادی آن به آسانی ازمحیط کار بیرون رود.
چون ممکن است الیاف آماده شده مدتها در انبار بماند، باید روغنی مورد استفاده قرارگیرد که در برابرنور و اکسیژن پایدار بوده ، تولید رسوب نکند.
3- کاربرد: امروزه درصنعت ریسندگی و بافندگی مصرف الیاف مصنوعی بسیار زیاد است ولی البته هنوز هم با مصرف پشم و پنبه قابل مقایسه نیست.
ازآنجا که کارهای ریسیدن ، تنیدن و بافتن الیافکاری مکانیکی است، فرآورده های گوناگون نفتی درآن نقش مهمی دارند، چه ازنظر روغنکاری ماشینها وچه ازنظر تهیه الیاف.
الیاف چه حیوانی وچه گیاهی بیشتر رشته های کوتاهی هستند که باید آنها را به گونه ویژه ای با هم تابید تا به صورت نخ درآیند. برای این کار نخست باید الیاف را شست و سپس آنها را دریک جهت قرار داد و درهم تابید. این کار به ظاهر ساده می آید درحالیکه بسیار دشوار و مهم است، زیرا باید دقت گردد که نخ درتمام در ازای خود یکنواخت و به اندازه بوده ، مقاومت لازم را نیز داشته باشد.
برای تهیه چنین نخی باید الیاف بتوانند با آسانی روی هم بلغزند، بی آن که به آنها آسیبی برسد ، بنابراین باید موادی برای ازمیان بردن اصطکاک آنها به کار برده شود، که این همان روغن بافندگی یا روغن دوک است. این روغن باید به گونه ای باشد که بتوان آن را به سادگی ازمحیط کار دور کرد، مثل شستشو با آب وصابون یا وسایل دیگر.
روغنهای سفید (White Oils ) :
1- تهیه : نام روغن سفید (White Oil ) درگذشته به دو گروه ازفرآورده های نفتی گفته می شد وآنها یکی چکیده های بیرنگ طبیعی مثل انواع بنزین موتور و حلالهای سفید (White Spirits ) بودند و دیگر فرآورده هایی که بوسیله عملیات بیرنگ شده بودند، مثل برخی از روغنهای نفتی.
ولی امروزه نام روغنهای سفید به روی فرآورده های مخصوصی گذاشته شده است. این فرآورده ها در شرایط بسیار دقیق ، بوسیله اسید سولفوریک تصفیه شده و رنگ و گرانروی شان درحد دلخواه کنترل می شوند. دسته ای از این روغنها صنعتی و دسته ای دیگر ازآنها داروئی اند. پیدا است که این دسته اخیر به خاطر مصرف خود نیازمند تصفیه ای دقیق تر و بهتر هستند.
روغنهای سفید را می توان ازهرنوع نفت خامی تهیه کرد، ولی شرایط پالایش و مقدار محصول متفاوت خواهد بود.
برای تهیه این روغن باید که مواد حلقوی و دیگر مواد زائد را خارج کرد. در زیر مراحل تهیه روغنهای سفید آمده است.
2- ویژگیها : روغنهای سفید صنعتی به سبب مصارف مانند کاربرد درماشینهای بافندگی و صنایع غذایی ، باید بخوبی بیرنگ باشند و ازخود هیچ لکه ای به جا نگذارند، یا درمواد غذایی بو و مزه ای ایجاد نکنند.
روغنهای سفید داروئی نیز باید بی بو ، بی طعم و خالی ازمواد گوگردی باشند، مواد حلقوی آنها نیز نباید بیش از1/0 باشد.
روغنهای سفید باید در شرایط عادی اکسیده نشده ، در تمامی مدت نگهداری تغییر رنگ ندهند. برای اطمینان قابلیت اکسیده شدن این فرآورده ها بوسیله آزمایشهای ویژه ای اندازه گیری می گردد.
به روغنهای سفید داروئی نباید چیزی ازمواد افزودنی اضافه کرد.
3- کاربرد: روغنهای دسته نخست یعنی روغنهای سفید صنعتی در روغنکاری ماشین های بافندگی و نیز ماشینهای تهیه مواد غذایی به مصرف می رسند، همینطور برای حفظ طعم خشکبار و نگهداری تخم مرغ به کار برده می شوند.
روغنهای سفید داروئی درتهیه مواد دارویی و نیز مصرف داخلی بعنوان مسهل بکاربرده می شوند.
روغنهای عایق :
برخی ازفرآورده های نفتی درکار عایق سازی به کار برده می شوند. روغنهایی که برای این منظور مورد استفاده قرار می گیرند، اینها هستند :
روغن ترانسفورماتور
روغن عایق سازی کابل
روغن خازن
روغن سویچ
1- روغن ترانسفورماتور :
1- تهیه : روغن ترانسفور ماتور بیشتر ازچکیده های نفتنیکی که آب و مواد مومی آنها بخوبی خارج شده اند، تشکیل شده است. البته روشهای دیگری چون کار هیدروژنه کردن و موم گیری بوسیله اوره نیز ممکن است به کار برده شوند.
روغن بدست آمده از استخراج با حلال را پیش ازجدا کردن کامل آب ، از روی خاک جاذب می گذرانند ( برای جدا کردن آب استفاده ازخلاء بهتر از صاف کردن است) مقدار آب این فرآورده از40 بخش در میلیون کمتر است وباید که با نصب مواد جاذب آب از ورود رطوبت به مخزنهای روغن جلوگیری کرد، برای جلوگیری از اثر اکسیژن می توان با پوششی ازگاز ازت مخزنهای آن را محافظت کرد، همینطور می توان مقداری مواد افزودنی ضد اکسید اسیون به آن اضافه کرد.
2- ویژگیهای : این روغن ها باید که دارای قدرت الکتریکی زیادی باشند. کمترین حد این مقاومت 100 کیلو وات در سانتیمترمی باشد.
برای نگهداری این مقاومت لازم است که روغن ازمواد معلق و رسوبات وآب خالی باشد.
نقطه اشتعال این فرآورده باید هرچه ممکن است بالا، دست کم 130 درجه سانتیگراد و نقطه ریزش آن باید پایین باشد. بیشترین حد30 درجه سانتیگراد ـ مواد گوگردی زیانبخش نباید در این روغنها وجود داشته باشد. در ترانسفورماتورهای تازه به خاصیت مقاومت الکتریکی (Resistivity ) و نیز Loss TANGENT روغن اهمیتی بسیار داده می شود. کمترین مقدار مقاومت (10) اهم در سانتیمتر و بیشترین مقدار آن LOSS TANGENT در90 درجه سانتیگراد برابر 005ر0 می باشد.
( درآلمان این مقدار را به 004ر0 کاهش داده اند عمر روغنهای ترانسفورماتور نزدیک به 15 سال است وبه این مرغوبیت روغن بستگی دارد. باید پیش بینی های لازم انجام شود تا روغن بر اثر اکسیژن فاسد نگردد وبا زنگ آهن و مس برخورد نکند. مقدار اسید روغن ممکن است بر اثر کار به تدریج زیاد شود اگر مقدار اسید به یک میلی گرم KOH/gm برسد، عمر روغن پایان یافته است).
3- کاربرد: روغن ترانسفورماتور چنان که ازنامش پیداست در ترانسفورماتورها مورد استفاده قرار میگیرد. این روغنها برای توزیع یکنواخت حرارت و ایجاد عایق به کار برده می شوند.
2- روغن های عایق سازی کابل :
1- تهیه : بطور کلی این روغنها در دو نوع تهیه می شوند، یکی روغنهای با گرانروی بالا تا 220 سانتی استوک در60 درجه سانتیگراد، ودیگر روغنهای سبکتر با گرانروی پایین -4 سانتی استوک در60 درجه سانتیگراد.
روغنهایی که دارای گرانروی بالا هستند، ازهم آمیزی هیدروکربورهای همسان شده تهیه می شوند و رطوبت و مواد سبک آنها را در زیر شرایط خلاء و دمای 105 تا130 درجه سانتیگراد خارج می سازند.
روغنهایی که سبکتراند و گرانروی پایین تری دارند ، از تصفیه دقیق بوسیله اسید بدست می آیند وباید توجه کرد که صابونهای قلیایی خاکی که بر اثر خنثی کردن اسید پدید می آیند در روغن به جا نماند. روغنهایی که از نفتینها تشکیل شده باشند از روغن های پارافینی مناسبتر هستند. برای LOSS TANGENT یا تانژانت زاویه افت عبارت است از تانژانت تفاوت زاویه فاز خازن محتوی روغن مورد آزمایش با زاویه فاز خازن استاندارد.
جلوگیری از اکسیده شده به روغنهای با گرانروی بالا ماده روزین که ماده ای است اشباع نشده وبه روغنهای باگرانروی پایین مقداری مواد آروماتیکی بدست آمده از استخراج با حلال می افزاید.
2- ویژگیها : این روغنها گذشته ازگرانروی شان باید مشخصاتی ویژه نیز داشته باشند، ازجمله LOSS TANGENT آنها باید پایین ( کمتر از001ر0) و مقاومت آنها بالا باشد نزدیک به 15 (10) اهم در سانتیمتر و در اثر جریان قوی تجزیه نشده و بر اثر برخورد با اکسیژن نیز اکسیده نگردد.
روغنهای با گرانروی پایین باید دارای نقطه ریزشی پایین نزدیک به 50 درجه سانتیگراد باشند.
2-کاربرد : این روغنها به عنوان عایق درکابلهای فشار قوی به کار برده می شوند. روغنهایی که دارای گرانروی بالا هستند، برای اشباع کردن کاغذهایی که دور سیمهای هادی پیچیده می شوند، به کار برده می شوند. روغنهای با گرانروی پایین برای پرکردن مجرای طولی کابلهایی که میان آنها خالی است بکار برده می شوند. این کابلها را درفاصله های معینی نزدیک به یک میل ازمخزنهای روغن برای تامین روغن مزبور وصل می شوند.
3- روغن خازن (Capacitor Oil )
1- تهیه : این روغنها همانند روغنهای ترانسفورماتور بوده و از تصفیه روغنهای معدنی بدست می آیند. درتهیه آنها شرایط ویژه ای درنظر گرفته می شود تا فرآورده LOSS TANGENT پایینی داشته باشد.
2- ویژگیها : این روغنها ویژگیهای چون روغنهای ترانسفورماتور با گرانروی پایین دارند. ولی گرانروی اینها کمی بالاتر ازآن روغنها است. مقاومت الکتریکی این روغنها باید بالا بوده وLOSS TANGENT آنها پایین باشد و بر اثر جریان های برق قوی تجزیه نشوند، همینطور مقاومت آنها در برابر اکسید اسیون باید خوب باشد.
3- کاربرد : چنان که ازنام این روغنها پیدا است ، درخازن های برقی به کار برده می شوند و نیز برای تهیه عایق های کاغذی مورد استفاده قرار می گیرند.
4- روغن سوئیچ :
1- تهیه : این روغنها ازنوع روغنهای ترانسفورماتور با گرانروی پایین هستند که شیوه تهیه آنها پیش از این گفته شد.
2- ویژگیها : این روغنها همان ویژگیهای روغنهای ترانسفورماتور با گرانروی پایین را دارند و ازخاصیت عایق بودن آنها استفاده می گردد. از این روغنها می توان به عنوان خنک کننده نیز سود جست.
3- کاربرد: این روغنها در سوئیچ های برقی و دستگاههای قطع و وصل جریان های برقی ( کنتاکتورها ) مورد استفاده قرار می گیرند. به سبب نوع کار سوئیچ ها ممکن است مقداری مواد ذغالی بر اثر تجزیه روغن پدید آید که میتوان با صاف کردن روغن آنها را خارج کرد وباز از روغن استفاده کرد.
روغنهای مورد استفاده در صنایع فلزی :
1- تهیه : روغنهایی که درصنعت فلزکاری به کار برده می شوند به سه گروه تقسیم می شوند :
روغنهایی که در برش فلزات و صافکاری مورد استفاده قرارمی گیرند.
روغنهایی که درشکل دادن فلزات به کار برده می شوند.
روغنهایی که درپخت فلزات (Temoering ) موثرند.
روغنهای گروه سوم ازنوع روغنهای نفتی بوده و درکار تصفیه ویژه ای بدست می آیند. این محصول را می توان از برشهای هیدروژنه شده نیزتهیه کرد.
2- ویژگیها : این روغن ها به سبب مصرف ویژه ای که دارند، باید دارای نقطه اشتعالی بالا بوده دست کم 600 درجه فارنهایت واز مواد گوگردی و دیگر موادی که ممکن است بر فلز اثر نامطلوب داشته باشند ، خالی باشند. درصنعت فلزسازی ازخاصیت سرد شدن تدریجی این روغنها استفاده می کنند. گرانروی این روغنها نزدیک به 33 سانتی استوک در100 درجه فارنهایت است.
3- کاربرد : ساختمان ملکولی فولاد به دگرگونیهای حرارت درهنگام تولید بستگی دارد، مثلاً اگر فولاد را زیاد حرارت داده و بگذاریم به آرامی سرد شود، فولادی نرم بدست خواهد آمد واگر آن را به سرعت سرد کنیم فولادی سخت تولید خواهد شد. پیداست که فولاد سخت را می شود حرارت داد وازآن فولادی نرم تهیه کرد، این کار ( نرم کردن Tempering ) خوانده می شود. فرآورده های نفتی در این مورد به مقدار زیاد مصرف می شوند. زیرا سرد شدن آنها به آرامی صورت می گیرد.
روغنهای محافظ :
1- تهیه : این روغنها ازچکیده های خام روغنی تشکیل شده و نوع آنها به سبب مصرفهای گوناگونی که دارند از روغنهای سبک با گرانروی پایین تا گریسهای نفتی ممکن است تغییر کند.
در تهیه این روغنها لازم است که ازآلودگی آنها به مواد زیان بخش مثل اسیدها و برخی از ترکیبات گوگردی جلوگیری گردد.
برای این که نیروی جلوگیری از فساد فلزات این روغنها افزایش یابد ، میتوان مقداری ازمواد افزودنی ویژه به آنها اضافه کرد.
2- ویژگیها : این روغنها بطورکلی برای جلوگیری از نفوذ رطوبت و مواد فاسد کننده به فلز به کار برده می شوند. بنابراین باید که از ترکیبات زیان ور گوگردی یا مواد اسیدی خالی باشند.
3- کاربرد: ازآنجا که بسیاری از فلزات به سبب زنگ زدگی و خوردگی ازمیان می روند، باید که به شیوه های گوناگون از بروز این ضایعات جلوگیری کرد. در این راه بهرگیری ازفرآورده های نفتی می تواند نقش موثری داشته باشد، بدین شکل که اگر مصنوعات فلزی را پس از ساخته شدن با لایه نازکی ازفرآورده های نفتی بپوشانیم ، آنها از زنگ زدگی و فساد ایمن خواهند ماند.
واحد بارگیری :
این واحد نیز درسه قسمت می باشد :
1- واحد بارگیری مواد نفتی
2- واحد بارگیری قیرکارتنی و بشکه ای
3- واحد کنترل کیفی
واحد بارگیری مواد نفتی : در این واحد با استفاده از سکوهای بارگیری مواد نفتی داخل تانکرهای حمل مواد نفتی پر می شود که سکوهای موجود برای بارگیری عبارتند از :
1- سکوی نفت گاز
2- سکوی نفت کوره
3- سکوی نفت سفید
4- سکوی نفت جت
5- سکوی بنزین جت
6- سکوی بنزین معمولی
7- سکوی قیر 70.60
8- سکوی گازمایع
برای کنترل میزان بارگیری توسط مقدارآن برحسب لیترمشخص می گردد و توسط پمپها مواد نفتی ازمخازن مربوطه کشیده می شود و به تانکرهای حمل مواد نفتی پرمی شود.
برای کنترل کردن میزان گازمایع نیز برحسب ظرفیت تانکرهای حمل حدود 85% ظرفیت تانکر پر می شود و مقدارهوا نیز با درصد مشخص داخل تانکر فرستاده می شود ویا درصورت زیاد بودن حجم هوای موجود داخل تانکر ازآن کشیده می شود.
درline حاوی قیر با بخار داغ آنرا گرم نگه می دارند تا ازمنجمد شدن در داخل لوله ها جلوگیری شود. ضمناً برای بارگیری گوگرد نیز از بیل های مکانیکی استفاده شده ودر باسکول مقدار آن مشخص می گردد.
3- واحد کنترل کیفی : این واحد وظیفه دارد تانکرهای حمل مواد نفتی راکه بارگیری کرده اند کنترل نماید تا درنوع ماده بارگیری اشتباهی صورت نگیرد و درصورت وجود آب درمواد نفتی داخل تانکرهای حمل مطلع کردند وبه واحد مربوطه گزارش نمایند.
4- واحد قیر کارتنی و بشکه ای 90.15. در این واحد قیر که توسط بخار داغ در لوله ها گرم نگه داشته می شود و در ظرفهای استوانه ای شکل کارتنی ویا بشکه ای پر می شود وپس از سرد شدن در انبار ذخیره شده ویا به فروش می رسد.
ضمناً مخازنی که حاوی قیر می باشند توسط هیترهای بخاری قیر داخل مخزن گرم نگه داشته می شود تا ازمنجمد شدن جلوگیری بشود.
بخش 3- سرویسهای وابسته :
پالایشگاه نفت برای انجام عملیات پالایش به انرژی حرارتی، آب یا هوای خنک کننده و نیروی برق نیازمند است. مثلاً یک پالایشگاه بزرگ روزانه به طور متوسط 1800 تن سوخت، 40 مگاوات برق و 000/750 تن آب خنک کننده مصرف می کند. وسایل و دستگاههایی که این نیازها را برآورده می سازد، سرویسهای وابسته و کمکی نامیده می شوند.
سیستم سوخت پالایشگاه :
مصرف سوخت یک پالایشگاه معمولاً میان 4 تا10 درصد وزنی مقدار نفت خامی است که درپالایشگاه تصفیه می شود. مصرف سوخت یک واحد تقطیر نفت خام درفشار آتمسفر نزدیک به دو درصد همه سوخت مصرفی پالایشگاه را تشکیل میدهد. عملیات متعدد تصفیه درمراحل بعدی درپالایشگاه های پیچیده (بخش اول ) مصرف سوخت را بالاتر می برد. مثلاً یک واحد تبدیل حرارتی نزدیک به پنج درصد وزنی خوراک آن واحد و تبدیل با کاتالیزور هشت تا نه درصد خوراک واحد، سوخت به مصرف می رسانند. این سوخت درکوره های متععد برای حرارت دادن خوراک و گرم کردن دوباره جریانهای گوناگون نفتی به مصرف می رسد. کوره یک واحد ممکن است بیش از200 میلیون بی تی یو حرارت تولید کند، این خود برابر 60 مگاوات نیروی برق است.
برای مصرف داخلی پالایشگاه از سوختهای گوناگون استفاده می گردد ولی همیشه کوشیده می شود تا ازفرآورده هایی که قابل عرضه به بازار نیستند ویا ارزش کمی دارند استفاده گردد و در برابر تولید فرآورده های قابل فروش به بیشترین حدممکن برسد.
سوختهایی که درپالایشگاه مصرف می شوند، اینها هستند : گازطبیعی ، گاز پالایشگاه ، فرآورده های زائد و کناری و نفتکوره سنگین.
برای آن که نفتکوره سنگین با گرانروی بالا درکوره ها قابل مصرف باشد، معمولاً نفتکوره را در مخزن حرارت داده و درجه حرارت آن را در نقطه مصرف در مشعلها چنان تنظیم می کنند که بهترین گرانروی را برای گردپاش کردن ( Atomization ) سوخت در مشعلها بدست آورند.
هرپالایشگاه دارای شبکه های ویژه توزیع سوخت و نفتکوره به همه واحدها است و نفتکوره پیوسته در مدارهای سوخت رسانی درگردش بوده ، لوله های نفت رسان بوسیله بخار گرم شده در شرایط مطلوبی نگاهداری می شوند.
مصرف برق وسایر گونه های نیرو در پالایشگاه ها زیاد است، زیرا استفاده از تلمبه ها و کمپرسورهای بزرگ تا نیروی 800 تا 1200 اسب بخار بسیار متداول است.
در پالایشگاه ها ازچهار منبع انرژی استفاده می گردد وآنها نیروی برق ، بخار، موتورهای دیزل و گازسوز و توربینهای درون سوز هستند. البته این که یک پالایشگاه همه انرژی مورد نیازش را خود تولید کند ویا بخشی ازآن را ازخارج تامین نماید، مطلبی است که به سیاست هرکشور و امکانات محلی هرپالایشگاه بستگی دارد. درکشور ما سیاست کلی براین بوده است که پالایشگاهها انرژی مورد نیاز را خود تامین کنند و تنها در شرایط اضطراری مقدار کمی نیروی برق ازشبکه سراسری دریافت دارند. درمواردی که یک پالایشگاه به برق شبکه خارج متکی است، لازم است با نصب چند شبکه تغذیه نیروی برق امکان قطع کامل نیروی برق را که موجب خسارات هنگفتی می گردد به کمترین حدممکن رساند، هرچند که باز هم امکان قطع برق پالایشگاه ازمیان نخواهد رفت ولی پالایشگاه هایی که به نیروی برق خود متکی هستند از این نظر در شرایط بهتری قراردارند.
برای گردندان تلمبه ها و کمپرسورها موتور برق بر دیگر وسائل گرداننده برتری دارد، ولی آن ازنظر سرعت کیفیت دلخواه را ندارد. بیشترین حدسرعت یک موتور 50 سیکل 3000 دور در دقیقه است ، درحالیکه برای کار تلمبه های گریز ازمرکز چند مرحله ای (Pumps Multi- stage eentrifugal ) و کمپرسورهای بزرگ درحجم مناسب و بازدهی دلخواه سرعتی میان 5000 تا 12000 در دقیقه لازم است.
بنابراین در این موارد توربین بخار از این نظر بر موتور برق برتری دارد، به ویژه که این توربینها از قابلیت اعتماد بیشتری نیز برخوردارند. زیرا که به طور کلی امکان قطع جریان بخار در پالایشگاه بسیار کمتر ازامکان قطع جریان برق است ، ازهمین رو است که پالایشگاهها به هردو شبکه توزیع برق و بخار مجهزند.
در شبکه های توزیع بخار نکته ای که از اهمیتی بسیار برخوردار است. این است که بخار پیوسته درجهت های گوناگون در لوله های توزیع جریان داشته و درمسیر لوله ها تله های بخار Steam traps به شمار و ظرفیت کافی نصب شده باشند، تا ازجمع شدن آب در لوله ها و درنتیجه ورود آنت به توربینها که سبب زیانهای بسیار خواهد شد جلوگیری گردد.
اگر پالایشگاهی در نزدیکی یک میدان نفتی و منابع گاز قرار گرفته باشد میتواند برای مصرف درمولدهای گازسوز و توربینهای گاز ازگاز طبیعی ارزان استفاده کرده مصرف برق و بخار خود را به کمترین حدممکن برساند.
در تاسیسات و وسایلی که در فاصله زیادی ازپالایشگاه قرارگرفته اند، به جای انتقال برق یا بخار به آنها که بسیار پرهزینه خواهد بود، از دیزل ژانراتور یا توربین گاز برای گرداندن وسایل و تولید انرژی استفاده می شود.
بخار گذشته ازگرداندن مولدهای برق ، برای حرارت دادن جریانهای نفتی در عملیات پالایش نیزبه کار می رود، به ویژه در برخی ازواحدها که به سبب ملاحظات ایمنی نصب کوره به صلاح نمی باشند، در بیشتر پالایشگاهها نخست بخار با فشاری برابر1500 پوند بر اینچ مربع تولید می شود که پس از مصرف در توربینهای مولد برق و کاهش فشار آن به 250 پوند بر اینچ مربع در عملیات پالایش برای گرداندن تلمبه ها و ماشین ها بکار می رود. روشن است که فشار بخار در واحدها بر پایه نوع مصرف و نیاز متغیر است.
در پالایشگاه های شرکت ملی نفت ایران بخار650 پوندی برای توربینهای مولد برق، کمپرسورها و تلمبه های چند مرحله ای ، بخار 300 پوندی برای گرم کردن مبدلهای حرارتی و گرد پاش نمودن سوخت کوره ها (Fuel Atomization ) و بخار 60 پوندی برای گرم نگهداشتن لوله های حامل مایعات نفتی و مخازن نفت تولید و به مصرف می رسد.
پیدا است که هر پالایشگاه برای تولید و مصرغ انرژی راه و وروشی ویژه دارد، ولی تصمیم گیری درمورد طراحی این تاسیسات متکی به مطالعات و بررسیهای فنی و اقتصادی فراوانی است و کمترین اشتباه در این کار ممکن است زیانهای جبران ناپذیری به بار آورد.
صرف آب در پالایشگاه :
تا پیش از سال 1955 کمتر پیش آمده بود که پالایشگاهی برای سردکردن جریانهای نفتی به جزآب رودخانه یا آب دریا از وسیله دیگری استفاده کند.
آب رودخانه یا دریا به صورت یک طرفه Once Through در مبدلهای واحدها مورد استفاده قرار می گرفت، یعنی پس از یک بار گذر ازخنک کننده ها و چگالنده ها به رودخانه یا دریا بازگردانده می شود خوبی کار در این بود که آب با درجه حرارت پایین وبا بهای ارزان بدست می آمد. ولی بهره گیری ازآب شور دریا نیازمند به کار رفتن فلزات گرانبها در مبدلها برای مبارزه با خورندگی آب بود وبالا رفتن هزینه های سرمایه ای را درپی داشت.
از سوی دیگر با توجه به مسائل حفظ سلامت محیط زیست به کار بردن مستقیم و یک طرفه آب دریا و رودخانه مجاز نمی توانست بود، از این رو در پالایشگاه های امروزی خنک کننده های هوایی جانشین خنک کننده های آبی شده اند و نزدیک به 80 درصد عملیات خنک کردن و چگالیدن بوسیله هوا انجام می شود. خنک کننده های هوایی نیاز به سطح بیشتری دارند که این هزینه های سرمایه ای را بالا خواهد برد. ولی هزینه عملیاتی بسیارکمی خواهند داشت، درضمن این خنک کننده ها کمتر دچارنقص فنی می شوند. اگر دمنده های هوایی این خنک کننده ها مثلاً به سبب قطع جریان برق یا علت های مکانیکی ازکار بیافتد، بازدهی آنها به50 درصد کاهش می یابد، که باز در شرایط اضطراری برای حفظ ایمنی دستگاه ها کافی است و نیازی نیست که به خاطر قطع جریان آب خنک کننده احتیاط های زیاد و پرخرجی در طراحی و اداره عملیات واحدها رعایت شود. بنابراین امروزه در پالایشگاه مصرف آب به کمترین حدممکن کاهش یافته، آنها به جای استفاده یکطرفه در مدار بسته ای جریان داشته پس ازگذر ازچگالنده ها و گرفتن حرارت به برج خنک کننده آب رفته حرارت آن به حرارت نخستین کاهش می یابد تنها مقدار کمی آب دربرج خنک کننده بخار شده به هدر می رود که به جای آن آب تازه ریخته می شود.
بویلرها :
آب مورد نیاز بویلرها ابتدا در واحد تصفیه آب از انواع سختیها اعم از دائم و موقت عاری شده و پس از وارد برج هوا زدائی شده دومین برج بخار Supperhet به آب زده می شود تا اکسیژن نوزاد و col آن گرفته شود بعد از این مرحله آب توسط لوله ای به بویلرها وارد می شود این لوله دارای سوراخهایی است و آب وارد یک BRULM که در بالای بویلر قرارگرفته می کند این سوراخها به دو دلیل تعبیه شده است :
1- جلوگیری از کف کردن
2- جلوگیری ازتلاطم آب
قبل از اینکه وارد بویلرشود به آن مواد افزودنی دیگری از قبیل فالکو ، سولفیت سدیم ، فسفات سدیم اضافه می گردد. فالکو برای جلوگیری ازکف کردن آن وهم چنین ایجاد لایه ژلاتین درلوله ها جهت جلوگیری از رسوب دادن املاح معدنی ، سولفیت سدیم برای جذب اکسیژن نوزاد جهت جلوگیری ازخورندگی و فسفات سدیم مانع از رسوب دادن سلیس می گردد. آب پس ازdrum بالای توسط لوله های که به آن down co mmer می گویند به drum پایین ریخته می شود و در این drum رسوباتی که در آب وجود دارد ته نشین شده و برای عادی کردن drum از رسوبات هرچهارساعت یکبارتوسط biow dowm تخلیه می شود. آب پس ازdrum پایینی دارد و لوله های که درriser نامیده می شود به صورت loep مانند به طرف drum بالایی هدایت می گردد که درحین این هدایت توسط حرارت موجود در داخل بویلر برحسب بخار اشباع درآمده و وارد brum بالایی می گردد که درآنجا یعنی درbrurm بالای دما مایع و بخار را داریم. درضمن در سر راه این بخار یک عدد قرار داده شده است که مایع اشباع به آن برخورد کرده که بخار از این متن عبور کرده ولی فطرت آب به هم چسبیده و توسط نیروی وران به پایین drum سقوط می کنند. پس بخار اشباع توسط لوله از بالای drurm خارج شده و وارد Super heater می گردد و درآنجا توسط گازهای داغ ناشی ازسوختن سوخت ها گرم شده و به بخار Super heot تبدیل می گردد.
نکاتی که باید درمورد بویلرها به آن توجه داشت :
1- نباید آب وارد Super heot شود چون باعث ایجاد پدیده hammerinj می شود زیرا وقتی که آب به آنجا وارد می شود حجم آن هزاربرابر شده که این برز بویلرها و سایر دستگاهها خطرناک است. این پدیده باعث ایجاد تنش و خستگی در دستگاهها و نهایتاً سوراخ شدن و ترکیدن آنها می شود.
2- در drum باید همیشه سطح آب داشته باشیم چون اگر آب وارد لوله های riser شود به دلیل بالا بودن درجه حرارت داخل بویلر لوله ها ذوب می شوند.
انواع سوخت مورد استفاده در بویلرها :
1- fueleil
2- notunal
3- Gatoline
گاز طبیعی بدلیل ویسکوزیته پایین بخوبی درBurner می سازد اما Fuelerl وaros dllne به دلیل خاصیت چسبندگی Lvslosity بالا باید ابتدای آنها را گرم کرد وسپس به burner فرستاد این سوخت ها به خاطر اینکه به راحتی بسوزند توسط بخار به پودر بنزین می کشد یا به حسب Speay درمی آورند و بخار باعث می شود که سوخت را به صورت پودر در بیاورد و در دو درجه حرارت سوخت راهم بالا ببرد در ضمن باید نسبت هوا به سوخت را تنظیم نمود که اگر این نسبت میزان باشد سوخت به طور کامل می سوزد.
مسائل خورندگی فلزات و حفاظت تاسیسات فلزی :
یکی از مسائل مهم علمی ، فنی و اقتصادی که بیش ازنیم قرن است توجه گروهی از دانشمندان ، پژوهندگان ، مهندسان و صاحبان صنایع را بخود جلب کرده و زمینه پژوهشهای ارزشمندی شده ، مساله خوردگی فلزات (Corrosion of metals ) و حفاظت وسایل و تاسیسات فلزی است.
بررسی مبحث خوردگی چندان ساده نیست وبا همه پژوهشهای ژرمنی که بویژه در این بیست ساله انجام گرفته ، هنوز علل و عوامل آن به درستی شناخته شده است.
مکانیزم واکنشهای خوردگی بیشتر به صورت شیمیایی و الکتروشیمیایی است.
خوردگی چیست ؟
بیشتر جنس تصور می رفت که خوردگی تنها یک علل الکتروشیمیایی است ویا تنها با محلولهای آبی همراه است درحالیکه عواملی دیگر چون ایندرید کربنیک ، مایعات آلی، نمکها و فلزات مذاب و گازهای گوگردی نیز ممکن است سبب خوردگی شوند.
هم جسمهای جامد چون فلزات ، پلاستیکها ، لاستیکها ، شیشه ، مواد متراکم ( بتن و شفته ) ، چوب و… را می توان ازنظر خوردگی بررسی کرد ولی در اینجا ما تنها خوردگی فلزات را بررسی می کنیم پس آنرا به عبارت زیر تعریف می کنیم : " خوردگی عبارت است از تخریب ناشی از واکنشهای شیمیایی میان فلز و محیط پیرامون آن ".
تخریب و نابودی ناشی ازعوامل فیزیکی و مکانیکی خوردگی نامیده نمی شود. این پدیده ها زیر عنوانهای ساییدگی Galling ، رفتگی Erosinn ، خراشیدگی Frettiny ، پوسیدگی wear و غیره بررسی می شوند.
گاهی خوردگی با تخریب های فیزیکی و مکانیکی همراه است که براین صورت با عنوانهای چون خوردگی ، رفتگی Erosian Cnrrosion به خوردگی خراشیدگی Frettiny Corresion ، خوردگی تنشی Stress Corrosinn بررسی می شوند.
اساس خوردگی :
برای نشان دادن مکانیزم واکنشهای خوردگی و بعنوان یک مثال ساده می توان یک پیل را درنظر گرفت. این پیل از یک الکترون مرکزی ازکربن و الکترود دیگری ازفلز روی (Zn ) که دیواره پیل است تشکیل شده. الکترولیت آن محلول کلرور آمونیوم NH4CL می باشد. به این دلیل لامپی وصل شده و انرژی الکتریکی بوسیله واکنشهای شیمیایی الکترودها ظاهر می شود.
در الکترود کربن عمل احیا و در الکترود روی عمل سوختار انجام می گیرد که درنتیجه آن فلز روی به یونهای هیدراته nh2o وzn++ تبدیل می شود.
هرچه جریان در پیل بیشتر باشد، مقدار فلز خورده شده بیشتر خواهد بود. این نسبت بوسیله فاراده نشان داده شده و قانون فاراده نامیده می شود:
که درآن باید آمپر ، t به ثانیه ،m به گرم وk عدد ثابتی است به نام معادل الکترو شیمیایی که به واحدگرم بر کولمب می باشد.
در داخل الکترولیت جریان بوسیله حاملهای مثبت و منفی که یون نامیده می شود، منتقل می گردند.
یونهای منفی با آنیونها بار الکتریکی منفی داشته درهنگام برقراری جریان درپیل به سوی آند حرکت می کنند مانند cl- ،oh-، so4 = ، یونهای مثبت یا کاتیونها بار الکتریکی مثبت داشته به سوی کاتد حرکت می کنند مانند H+ ، Fe 2+ ،Zn2+ .
بطورکلی آند و کاتد چنین تعریف می شوند :
کاتد الکترودی است که درآن عمل احیا انجام می گیرد مثلاً :
H+ +e → H2
Cu 2+ + 2e→ Cu
وآند الکترودی است که درآن عمل اکسید اسیون روی می دهد ، مثلاً :
Zn+ 2e → zn 2+
Al+ 3e → Al3+
درفلزات خوردگی همیشه درآند صورت می گیرد.
مکانیزم خوردگی :
ازآنجا که کنش و واکنشهای بیشتر فلزات با اکسیژن با آب به کاهش انرژی آزاد آنها منجر می شود این پرسش پیش می آید که چرا فلزات در اثر استعمال به سرعت ازمیان نمی روند ؟
Fe → Fe 2+ + 2e درآند ( اکسید اسیون )
H+ +e → H2 درکاتد ( احیاء )
اکسیژن موجود درمحیط مناسب تسریع واکنشهای کاتدی شده و با اتمهای هیدروژن در سطح آهن ترکیب می گردد.
2H+ + o2 + o2 + 2e-→H2o
سبب آن این است که فیلم جامدی که درنتیجه خوردگی فلز پدید می آید سطح فلز را می پوشاند و از تاثیر عامل خورنده جلوگیری می کند، ولی هنگامی که محصول خوردگی درمحیط و عامل خورنده حل شده یا ازمحیط عمل خارج شود، خوردگی با سرعت بسیار ادامه خواهد یافت.
درهنگام خوردگی ، فلز درمنطقه آندی با ازدست دادن الکترون به صورت یونهای مثبت درآمده ( اکسید اسیون ) و در مناطق کاتدی واکنشهای احیا صورت می گیرد که بنا به یونهای هیدروژن با گرفتن الکترون نخست به هیدروژن اتمی و سپس به هیدروژن مولکولی تبدیل شده معمولاً ازمحیط عمل خارج می شوند.
در این صورت بنا به واکنش زیر هیدروکسید آهن نامحلول Fe(oh)2 پدید می آید که :
Fe + H2o + o2 → Fe (oh)2
آن در نتیجه جذب و نفوذ اکسیژن به اکسید فریک هیدراته " زنگ زرد رنگ " تبدیل خواهد شد.
2Fe (OH)2+ H2O + O2 → 2Fe (OH)3
پوسته های اکسیدی که در سطح آهن پدید می آیند، نقش کاتد را داشته وآهن زیری به عنوان آند عمل خواد کرد و در نتیجه خوردگی ادامه خواهد یافت.
انواع خوردگی :
خوردگی بیشتر زنگ زدن و کدر شدن پنداشته می شود، درحالیکه خوردگی به شکلهای گوناگون روی می دهد که درنتیجه سبب ترک خوردن ، گسستن ، ازمیان رفتن مقاومت یا انعطاف پذیری فلز می شود، با توجه به شکل ظاهری با ویژگیهای فیزیکی مختلف ، فلز معایب گوناگونی پدید می آید که در زیر به برخی ازآنها اشاره می شود :
خوردگی یکنواخت : umiform corrosion
این نوع خوردگی شامل زنگ زدن آهن یا تیرگی نیکل ، کدرشدن نقره و اکسید اسیون فلزات در درجه حرارت های بالا و غیره می باشد. در این حال همه سطح فلز به طور یکسان و یکنواخت مورد حمله قرار گرفته و درنتیجه ضخامت آن کاهش یافته سرانجام شکسته می گردد.
خوردگی گالوانیکی Galvanic Corrosion یا خوردگی دو فلزی Teo-metal corrosion :
این نوع خوردگی هنگامی روی می دهد که دوفلز ناهمجنس درمحیط خورنده قرار گیرند، چه به یکدیگر متصل باشند وچه در اتصال الکتریکی قرار داشته باشند. اختلاف پتنسیل موجود میان فلزات سبب می شود تا فلزی که مقاومت کمتری دارد بیشتر خورده شود یا به دیگرسخن به صورت آند درآمده و فلز دیگر به عنوان کاتد عمل نماید.
خوردگی حفره ای Pitting :
این خوردگی گریزای حمله موضعی است که درآن تمرکز و شدت خوردگی دربرخی از نقاط فلز بیشتر شده وسبب پیدایی سوراخهای در سطح فلز می گردد.
خوردگی رفتگی : Erosion Corrosion
این خوردگی عبارت است از افزایش میزان خوردگی درفلز به سبب حرکت نسبی میان سیال خورنده و سطح فلز در این حالت فلز یا از سطح آن به صورت یونهای محلول خارج شده ویا محصولات جامد خوردگی را تولید کرده به طور مکانیکی از سطح فلز کنده می شود. رفتگی با پیدایی شیارها ، موجها ، سوراخها و فرو رفتگیهایی در سطح فلز مشخص می شود.
سبب پدید آمدن این گونه خوردگی محیطهای خورند اند که ازآن جمله گازها و محلولهای آبی را میتوان نام برد.
بیشترخرابی ها از برخوردها و تصادم ها ناشی می شوند. نابودی فلزات به ویژه در نقاطی که جهت جریان سیال تغییر میکند شدت می یابد. مانند زانویی ها ، سه راهی ها ، تیغه های توربینهای بخار و غیره.
ترک خوردگی Crackiny :
ترک خوردگی فلزات علل گوناگونی دارد. ازجمله اگر بخش هایی از یک دستگاه یا تاسیسات که تحت تاثیر نقش قرار گرفته نسبت به دیگر بخش ها ویژگی آندی بیشتری یافته است. در برابر محیط خورنده قرارگیرد، خوردگی درآن نقاط شدت گرفته ترکهایی ایجاد می کند، این حالت را ترک خوردگی نقشی نامند. (Stress corrosion cracking ).
خوردگی خستگی Corrosion Fatigue :
این خوردگی زمانی پدید می آید که فلز زیر تاثیر نقشهای متناوب یا مکرر بوده بوده در برابر محیطهای خورنده قرارگیرد. به این حالت لایه محافظ از میان رفته سبب تشکیل محصولات خوردگی گشته و سوراخهای ریزی ایجاد می شود که نقطه شروع ترکهای ناشی ازخستگی است.
فساد هیدروژنی Hydroyen Edamage :
فلز براثر نفوذ هیدروژن درآن فاسد می گردد. این فساد شکلهایی گوناگون می یابد : تاول هیدروژنی Hydrogen blisteriny که سبب تغییر شکل موضعی در فلز شده وسرانجام آن را ازمیان می برد. شکنندگی هیدروژنی Hydrogen embrittlement که کشش پذیری و مقاومت فلز را کاهش می دهد. جدایی کربن Decarburization که بر اثر خارج شدن کربن از فولاد بوسیله هیدروژن مرطوب به ویژه در درجه حرارت های بالا پدید می آید و مقاومت کششی آنرا کاهش می دهد.
حمله هیدروژنی Hydrogen attack که در نتیجه واکنش میان هیدروژن و برخی ازترکیبات آلیاژها در درجه حرارتهای بالا پدید می آید، مثل خرد شدن بین اکسیژن وارد درمحیط هیدروژن .
واحدهای اندازه گیری میزان خوردگی :
برای اندازه گیری میزان خوردگی واحدهای گوناگون بکارمی رود ، مانند :
Py ، عمل نفوذ خوردگی به اینچ در سال (Inches penetryation Per year) mdd وزن فلز خورده شده میلگرم در میلیمتر مربع در روز( Milligrams Per Square Decimeter Perduy ) mpy میانگین نفوذخوردگی بنابر هزارم اینچ درسال ( Mils Penetration Pre year ) = PF یا عامل حفره دار شدن که در اندازه گیری خوردگی حفره ای بکار می رود ودرآن گودی ژرفترین حفره و میانگین نفوذخوردگی می باشد.
راههای مبارزه با خوردگی و حفاظت تاسیسات فلزی :
برای جلوگیری و مبارزه با خوردگی و خطرات ناشی ازآن بطورکلی دو روش وجود دارد :
روشهای پیشگیری (Preventive ) و روشهای درمانی (Curative ) در روش پیشگیری برای مبارزه با فساد و پیدایی خطرات خوردگی کارهایی انجام می شود تا از بروز آن جلوگیری شود.
در روش درمانی این مبارزه هنگامی آغاز می شود که پدیده خوردگی ایجاد شده باشد. گرچه بیشترکارهایی که امروزه در این زمینه انجام می شود کارهای درمانی است ولی همیشه باید پیشگیری لزوم انجام این کارها را کاهش داد. تصمیم گیری برای گزینش هرشیوه مبارزه با مساله خوردگی هرچند که ازنظر تئوری کاملاً امکان پذیر باشد با توجه به جنبه های اقتصادی آن انجام خواهد شد. شیوه های بساری هست که می توان به یاری آنها بر مشکلات ناشی از مسائل خوردگی پیروز شد ولی ازنظر اقتصادی نمی توان آنها را عملی دانست. مثلاً شیوه حفاظت کاتدی بسیار پرهزینه خواهد بود و تنها وقتی می شودآن را برگزید که ازمیان رفتن فلز زیانهایی هنگفت و جبران ناپذیر در پی داشته باشد.
بطور کلی شیوه هایی که به کار می روند عبارتند از:
طراحی تاسیسات ، بکارگیری مواد و مصالح مناسب ، عایق کاری ، دخالت در الکترولیت و محیط خورنده ، پوشش دادن حفاظت کاتدی ، به حال خود گذاشتن.
این شیوه ها از نظر اجرایی با توجه به گروه بندی روشها چنین دسته بندی می شوند :
روشهای پیشگیری
روشهای درمانی
طراحی تاسیسات
به کارگیری مواد مناسب ( محدود)
به کارگیری مواد مناسب
عایق کاری
دخالت درالکترولیت و محیط خورده
پوشش دادن
پوشش دادن
پوشش دادن
حفاظت کاتدی
حفاظت کاتدی
به حال خود گذاشتن
چنانکه دیده می شود شیوه هایی که درگروه روشهای پیشگیری قرار دارند بیشتر از شیوه هایی موجود درگروه روشهای درمانی است و این نشانگر امکان بیشتر در ازمیان بردن و مبارزه با خوردگی درمرحله پیشگیری است.
حفاظت کاتدی Cathodic Protection
حفاظت کاتدی عبارت است از به کارگیری جریان الکتریکی برای جلوگیری ازخوردگی یا کاهش میزان آن در داخل الکترولیت که درآن فلز نقش کاتد را دارد.
سبب اصلی خوردگی واکنشهای الکتروشیمیایی است که ازتشکیل پیلها ناشی شده و سبب خوردگی در مناطق آندی می گردد.
از فلزاتی که به عنوان آند ازمیان رونده مصرف می شوند، میتوان از منیزیم و آلیاژهای آن ، روی آلومنیوم نام برد. ازروش حفاظت کاتدی در شبکه های لوله کشی زیرزمینی یا داخل آب ، مخازن آب ، منابع آب گرم ، مبدلهای حرارتی ، چگالنده ها، مخازن آب نمک و مواد شیمیایی و بدنه کشتیها استفاده می شود.
پوشش ها:
بطورکلی پوششها به سه دسته تقسیم بندی می شوند : پوششهای فلزی ، پوششهای معدنی ، پوشش های آلی .
الف : پوششهای فلزی :
این پوششها ازنظر خوردگی به دوگروه تقسیم بندی می شوند. گروه اول پوششهایی که نسبت به فلز زیری مقاوم ترند، مانند پوششهای نیکل ، نقره ، مس ، سرب ، کرم بر روی فولاد.
گروه دوم پوششهایی که نسبت به فلز زیری ازمیان رونده ترند ، مانند پوششهای روی ، کارمیم و گاهی آلومنیوم و قلع در روی فولاد.
ب : پوشهای معدنی :
این پوششها ، به سه گروه تقسیم بندی می شوند، لعابهای شیشه ای ، سیمانی که در برابر ضربه های مکانیکی و حرارتی حساسیت دارند و پوششهای تبدیل شیمیایی که درنتیجه واکنش مواد شیمیایی با سطح فلز ایجاد می شوند. مانند پوشش های فسفاته اکسیدی و کروماته .
ج : پوششهای آلی :
این پوششها عبارتند از زنگها ، لاکها ، لاستیکها و پلاستیکها از این مواد از تفلون یا تترا فلوئور اتیلن، فئویون Neoprene و نیبل ها vinyls ، صمغهای اپوکسی Epoxy resins ، کلرو و نیپلیدبن vinylidene chloride و پلی اتیلن Polyylene را می توان نام برد.
کند کننده ها : Inhibitors و روئین کننده ها Passivators :
کند کننده ها مواد و ترکیباتی شیمیایی هستند که با افزودن مقدار کمی ازآنها به محیط خورنده میزان خوردگی فلز به طور محسوسی کاهش می یابد. اگر این مواد ازواکنشهای آندی جلوگیری کنند آنها راکند کننده های آندی و اگر از واکنشهای کاتدی جلوگیری می کنند آنها را کندکننده های کاتدی گویند.
کند کننده های آندی موثرتر و بیشتر ازکند کننده های کاتدی هستند ولی اگر به مقدار کافی مصرف نشوند سبب کم شدن سطح موثر شده و به شدت خوردگی خواهند افزود. از این ترکیبات می توان از کربنات سدیم ، فسفات سدیم ، سیلیکات سدیم و کرومات سدیم نام برد.
کند کننده های کاتدی به خوبی نوع آندی عمل نمی کنند. یکی از این مواد بی کربنات کلسیم است که در نتیجه بالا رفتن PH محیط ( محصول واکنش کاتدی ) جدار فلز را قشری ازکربنات کلسیم می پوشاند.
روئین کننده ها نیز ترکیباتی هستند که وقتی به محیط خورنده یک فلز اضافه شوند، سبب بی اثر شدن یا روئین سازی آن فلز شده پتانسیل خوردگی را درجهت مقاوم شدن یا کاتدی تغییر می دهند. کند کننده های کاتدی این خاصیت را ندارند ولی کند کننده های آتدی همانند روئین کننده ها عمل می کنند. کروماتها ، نیترفلتها . مولبید اتمها و تنگستنها از روئین کننده ها هستند.
درمحیط های اسیدی ازکند کننده های خاصی استفاده می شود. برخی از این ترکیبات با اکسیژن موجود درمحیط ترکیب شده آنرا خارج می سازند ، ماتدسولفات به سدیم و هیدرازین .
کند کننده ها موثر در فاز بخار ترکیباتی هستند که دارای فشار بخارکم ولی و موثر بوده و بیشتر درهنگام حمل و نقل و انبار کردن مصنوعی فلزی بکار برده می شوند.
درپالایشگاهها بیشتری دشواریها وسائل خوردگی به مواد معدنی چون آب ، هیدروژن سولفوره ، انیدرید کربنیک ، اسید سولفوریک ، کلرورها ، اسیدهای نفتنیک و سیانورها مربوطند.
آب همراه با نفت خام است که به عنوان الکترولیت عمل کرده و نیز دیگر مواد بویژه کلروها را تجزیه می کند و در نتیجه سبب ایجاد اسید کلریدریک شده، خسارات فراوانی به بار می آورد. از املاح کلروهایی که در نفت خام دیده می شوند، کلروسدیم ، کلرو منیزیم و کلروکلسیم را می توان نام برد.
انیدرید کربنیک یکی ازمهمترین عوامل خوردگی است که بویژه همراه با گازهای نفتی دیده می شود.
هیدروژن سولفوره و مرکاپتانها در بیشتر نفتها هستند و معمولاً تا آخرین مراحل پالایش ازآنها بیرون نمی رود. ازت نیز در نفت خام وجود دارد و در بیشتر شرایط آمونیاک و سیانور ایجاد می کند که برای مبدلهای حرارتی بویژه ازجنس آلیاژ مس خطراتی بسیار در بر دارد.
برای بیرون کردن هیدروژن سولفوره و نیز خنثی کردن کلریدریک بیشتر از سود سوزآور و آمونیاک استفاده می شود.
گزینش فلز :
یکی از مهمترین راههای مبارزه با خوردگی و کاهش زیانهای نامش ازآن گزینش و کاربرد مناسب فلزات وآلیاژها در محیط های خورنده است.
از رایجترین وبا صرفه ترین مواد مقاوم در برابر خوردگی فولادهای ضد زنگ Stainless steels هستند. البته این فولادها همیشه و درهمه شرایطی مقاوم نیستند و اصولاً نمیتوان آنها را در برابرخوردگی مقاومترین فلز شمرد. این فولاد که معمولاً شامل نزدیک به 1105 تا30 درصد کرم و ازصفر تا22 درصد نیکل اند ، بیشتر درشرایط ویژه ای چون محیطهای حاوی کلرورها و تاسیسات زیر نقش مقاومتی کمتر از فولدهای معمولی دارند. همچنین در برابر خوردگیهای موضعی چون ترک خوردگی تنشی و خوردگی حفره ای از فولادهای معمولی حساس شوند. فولادهای ضد زنگ دسته ای ازآلیاژ های مقاوم در برابر خوردگی مقاوم در برابر خوردگی هستند که به نسبت مقاومتشان در برابر خوردگی از نظر اقتصادی با صرفه اند.
درگزینش فلزات وآلیاژها ، میان فلز و محیط خورنده وابستگی ویژه ای هست و فلزی باید انتخاب شود که ضمن مقاوم بودن در برابر خوردگی از نظر اقتصادی نیز با صرفه باشد.
آلیاژ کردن روش موثری است که بدان وسیله می توان مقاومت فلزات را در برابر محیطهای خورنده چه در درجه حرارتهای بالا وچه در درجه حرارتهای معمولی بهبود بخشیدند.
منابع آلوده کننده هوا در پالایشگاه ها :
منابع آلوده کننده هوا در پالایشگاه هایی که از دستگاه های گوناگون پالایش برخوردارند بسیار متفاوتند، ولی در اینجا کوشش ما بر آن است تا منابع کننده هوا در پالایشگاه های کهنه بررسی شود. در پالایشگاه ها برای جلوگیری از انتشار آلوده کننده هایی چون اکسیدهای گوگرد، هیدروکربورها ، گرد و غبار کاتالیزور و غیره ، روشهای گوناگونی به کار برده می شود.
گوگرد که به صورت سولفیدها ، مرکاپتان ها ، پلی سولفیدها و تیوفن ها در نفت خام وجود دارد، یکی از مهمترین منابع آلودگی محیط است. وچون نوع نفت خام های جهان از نظر ترکیبات گوگردی و مقدار
آلوده کننده های هوا
اکسیدهای گوگرد
منابع انتشار آلوده کننده ها
کوره ها ، دیگهای بخار، برجهای احیاء کننده کاتالیزور واحدهای شکستن ، واحدهای تصفیه با مواد شیمیایی ، برجهای مشعل و عملیات ذغال زدایی کوره های واحدها .
هیدرو کربورها : تاسیسات بارگیری ، بستن و به کارانداختن واحدها ، نمونه گیری مخازن حوضچه های جدا کننده نفت ازآب ، سیستم تخلیه فشار ، احیا کننده های کاتالیزور ، تلمبه ها ، کمپرسورها ، شیرفلکه ها و دریچه های اطمینان ، برج های خنک کننده آب ، جتهای خلاء، چگالنده های بارومتریک ، عملیات دمیدن هوا درقیر سازی و تصفیه شیمیایی ، برجها و ظرفهای پالایش .
اکسیدهای نیتروژن : دیگها بخار، کوره ها ، موتورهای گاز سوز، کمپرسورها ، احیا کننده های کاتالیزور و برجهای مشعل .
گرد وغبار : احیا کننده های کاتالیزور ، دیگهای بخار ، کوره ها، عملیات ذغال زدایی کوره ها و کوره های زباله سوز.
آمونیاک ، آلدهیدها مواد بودار : احیا کننده های کاتالیزور :
واحدهای تصفیه شیمیایی ، عملیات دمیدن هوا در واحدهای قیرسازی و تصفیه شیمیایی ، چگالنده های بارومتریک ، زیرآبها و پسابهای واحدها، جتهای خلاء و حوضچه های جدا کننده نفت ازآب .
مونواکسید کربن : عملیات احیاء کردن کاتالیزور ، ذغال زدائی کوره ها ، موتورهای گازسوز کمپرسورها و کوره ها زباله سوز " Incinerators "
آنها متفاوتند لازم است تا فرآینده ها و مراحل گوناگون پالایش بنا بر کیفیت نفت خام مصرفی هر پالایشگاه طرح ریزی شوند.
برای این که انتشار اکسیدهای گوگرد در پالایشگاه ها به کمترین حدممکن برسد باید گاز هیدروژن سولفوره H2S ازگازهای سوخت پلایشگاه کنار گذاشته شده وبرای سوخت کوره ها و دیگهای بخار ازگاز طبیعی استفاده گردد. اگر نفتکوره به عنوان به عنوان سوخت به مصرف می رسد باید سعی شود که نفتکوره از برشهای نفتی کم گوگرد ساخته شود ویا گازهایی که از سوختار پدید می آیند، پیش از انتشار درهوا تصفیه شوند. وجود یک دستگاه بازیاب گوگرد برای گوگرد زدائی گازهای نفت در هرپالایشگاه ضروری است.
انتشار اکسیدهای گوگرد :
در تمامی مراحل پالایش ، گازهای نفتی همراه با هیدروژن سولفوره و دیگر ترکیبات گوگردی با وزن مولکولی کم تولید می شوند. بیشتر این گازها در فرآیندهای شکستن حرارتی ، شکستن کاتالیستی ، گوگرد زدایی و شکستن ملکولی بوسیله هیدروژن تولید می شوند. این گازها پس ازگذشتن ازمرحله گوگرد زدایی به مصرف سوخت درکوره ها و دیگهای بخار می رسند ولی اگر هنوز ترکیبات گوگرد زیادی درآنها بازمانده باشند به صورت اکسیدهای گوگرد از دودکشهای کوره ها و دیگهای بخار درهوا پراکنده شده محیط را آلوده می سازند. بنابراین پالایشگاه ها نیز مانند دیگر صنایعی که از سوختهای فسیلی استفاده می کنند با مسائل تولید و پراکنندگی اکسیدهای گوگرد روبرو هستند. اگرچه روشهای تازه ای برای زدودن اکسید گوگرد (SO2) ازگاز دودکشها پدید آمده است ، ولی این روشها به دلایل افتصادی و عملیاتی قابل استفاده نیستند.
بهترین راه زدودن اکسیدهای گوگرد ازگاز دودکشها روش گوگرد زدایی نفت خام است. ولی این روش هم به سبب پرهزینه بودن چندان عملی نیست، درحالی که گوگرد زدایی از برشهای میان تقطیر مانند نفت سفید و نفت گاز روشی عملی و اقتصادی است. هرچه این برشها سنگینتر شود غلظت گوگرد درآنها بیشتر و کارگوگرد زدایی دشوارتر و هزینه آن گرانتر خواهدشد. ولی باکم کردن مقدار گوگرد در برشهای میان تقطیر وآمیختن این برشها با ته مانده برج تقطیر درخلاء می توان نفت کوره ای با یک درصد وزنی گوگرد بدست آورد. این مقدار گوگرد برابر استنداردی است که درحال حاضر برای نفت کوره آمریکا تعیین شده است.
لجنهای اسیدی که ازمصرف اسید سولفوریک در دستگاه های الکیلاسیون و شستشوی شیمیایی برشهای نفتی بدست می آیند یا به مصرف سوخت کوره ها می رسند ویا با استفاده ازفرآیندهای بازیابی اسید دوباره به اسید سولفوریک تازه تبدیل می شوند دردو حال مقداری اکسیدهای گوگرد و مواد بدبو درهوا پراکنده می شوند.
دستگاههای تصفیه آبهای آلوده به مواد گوگردی نیز یکی از دیگر منابع اکسیدهای گوگرد است.
انتشار هیدروکربور از مخزنها :
مخزنهای نفت خام و فرآورده های نفتی یکی ازمنابع مهم انتشار هیدروکربورها درهوا است بخارهای نفتی که در فضای خالی مخزنها هست درهنگام پرشدن مخزنها به بیرون رانده می شوند. بنابر این هرچه کار خالی شدن و پرشدن مخزنها بیشتر تکرار شود آمیختن هوا با بخارهای بالای سطح مایع مخزنها و پراکنده شدن آنها در فضا شدیدتر می شود. البته عوامل دیگری چون فشار بخار و فراریت مواد نفتی و درجه حرارت محیط نیز در مقدار تبخیر مواد سبک نفتی موثرترند، بنابراین برای این که پراکندگی هیدروکربورها به سبب تبخیر ویا تنفس مخزنها به کمترین حدممکن کاهش یابد، مخزن های گوناگون چون مخزنهای سقف ثابت ، سقف شناور ، مخزنهای فشاری با سیستم بازیابی بخار، مورد استفاده قرار می گیرند. به طور کلی فرآورده هایی که فشار بخار آنها از5/1 پوند بر اینچ مربع مطابق درحرارت 100 درجه فارنهایت تجاوز نکند درمخازن سقف ثابت انبار می شوند ولی برشهای نفتی سبک که فشار بخار آنها از5/1 پوند بر اینچ مربع مطلق بالاتر باشد در مخزنهای سقف شناور نگاهداری شوند.
نفت خام ، بنزین موتور ، بنزین هواپیما و بنزینهای جت ازفرآورده هایی هستند که باید مخزن های سقف شناور انباشته شوند.
نفت جت و نفت سفید با آنکه از فرآورده های گروه نخست بوده و نگاهداریشان در مخزنهای سقف ثابت از نظر تبخیر و انتشارات جوی مانعی ندارد ولی از نظر خطر آتش سوزی و جلوگیری ازخطر الکتریسته ساکن بنا به استاندارد جهانی باید در مخزنهای سقف شناور نگهداری شوند تا از ورود هوا به مخزنها و آمیختن آن با بخارهای نفت پدید آمده شرایط انفجار جلوگیری گردد.
بنابر این با بهره گیری از مخزنهای سقف شناور و مخزنهایی که با سیستم بازیابی ، بخار مجهزند می توان پراکندگی هیدروکربورها را ازمخزنها به کمترین حدممکن رسانید، مشروط بر این که این مخزنها در شرایط مکانیکی خوبی نگاهداری شوند به ویژه که از نظر اقتصادی و ایمنی نیز حفظ این شرایط بسیار ضروری بوده از هدر رفتن فرآورده های سبک نفتی جلوگیری می کند.
پیشگیری ازآلودگی هوا :
در پالایشگاه های امروزی سعی می شود تا با گزینش روشهای نوین پالایش و پیش بینی و پیشگیری از منابع احتمالی آلوده کننده هوا از انتشار آلوده کننده ها جلوگیری گردد. برای رسیدن به این هدف عوامل زیر در طرح ریزی و اداره عملیات پالایشگاه ها مورد توجه قرار می گیرند.
استفاده بیشتر ازگاز طبیعی برای سوخت پالایشگاه
استفاده ازفرآیندهای گوگرد گیری نفت خام و سوختهای سنگین
نصب وسایل سوختار کامل و دودکشهای بلند روی کوره ها و دیگهای بخار
استفاده ازکوره های زباله سوز برای سوزاندن گازهای زائد
حفظ شرایط مطلوب مکانیکی همه وسایل ، ماشینها و دستگاههای کنترل با استفاده از بهترین مصالح و تکنیک و نیز آموزش کترکنان پالایشگاه ها برای سالم نگهداشتن محیط کار و جلوگیری از ریخت و پاش مواد نفتی و شیمیایی .
بنای پالایشگاه ها در محلهای با شرایط جوی و جغرافیایی مناسب و دور از مناطق مسکونی ، ایجاد جنگل و فضای سبز درپیرامون پالایشگاه ها برای پاکسازی هوا.
آلودگی آب در پالایشگاه ها :
منظور ازآلودگی آب غلظت مواد آلوده کننده و حجم مقدار آبهای خروجی Effluent Water و پس آبهای صنعتی Waste Water است که از یک پالایشگاه بیرون می روند.
پالایشگاه هایی که دور از سواحل دریا با مصب رودخانه قرار دارند نسبت به پالایشگاه هایی که از این امکانات بهره مندند از نظر مسائل آلودگی آب وضع دشوارتری دارند، زیرا پس آبهایی که از این پالایشگاهها بیرون می روند باید ازمواد نفتی عاری باشند. به عبارت دیگر باید مقدار نفت آنها به 20 تا30 قسمت در میلیون و در برخی جاها به کمتر از5 در میلیون و غلظت مواد شیمیایی آنها نیز به سطح ایمن و بی خطر رسیده باشد.
مقدار مجاز غلظت مواد شیمیایی در مناطق گوناگون متفاوت است. در برخی نقاط مقررات محلی ایجاب می کند که حتی برای پس آبهای صنعتی دستگاه های تصفیه نصب شود.
مواد شیمیایی این پس آبها همیشه سمی نیستند ولی این خطر را دارند که بیشترآنها به سرعت اکسیده شده اکسیژن آب را جذب کرده سبب نابودی موجودات آبزی می شوند.
نبودن اکسیژن درآب کار اکسیده شدن پس آبهای مواد آلی را که یک عمل طبیعی تصفیه آب است متوقف کرده سبب تشدید واکنشهای تخمیر کننده این مواد می شود.
درجه حرارت پس آبهای خروجی پالایشگاه ها نیز بسیار مهم است زیرا بالا بودن درجه حررات آنها سبب مرگ ماهیها و دیگر آبزیان می شود. بنابراین کیفیت آبهای خروجی پالایشگاه ها از نظر درجه حرارت ، مقدار نفت و مقدار BOD (Biological Oxygen Demand ) با اکسیژن مورد نیاز آبزیان کنترل می شود.
جداکردن مواد نفتی ازآب از ضروریات عملیاتی هر پالایشگاه است و وسایلی که برای این منظور به کار برده می شود نیازمند صرف هزینه سرمایه ای قابل توجهی است. درپس آبهای یک پالایشگاه همیشه نفت موجود است و احتمال نشت نفت درآب خنک کننده نیز همیشه هست.
پالایشگاههای بندری گذشته ازپس آبهای تولیدی خود آبهای آلوده نفتکشهای اقیانوس پیما را نیز از طریق آب مصرفی از دریا دریافت می کنند لذا نفتکشهای دریایی مجالز نیستند که آب مخزنهای خود Ballast Water را در دریا بریزند.
دستگاههای جدا کننده نفت آبهای آلوده Uil-Water-Separators مواد نفتی را که درآب حل نشده و به صورت گلبول آزاد درآب معلق می باشند جدا می کنند.
نقش آزمایشگاه در صنایع :
اگر با کمی دقت به محیط اطراف خود نگاه کنیم ، جهان را همچون آزمایشگاه می بینیم که کلیه موجودات جاندار پرسنل آن محسوب می شوند. به موشی که از سوراخ بیرون می آید و پس ازسرک کشیدن مسیری را تعیین و بسوی آن خرکت می کند توجه کنید یا به طفلی که شیئی تازه را پیدا کرده وآن را تکان می دهد تا صدایی ازآن بشنود یا آن را بدهان می برد تا مزه اش را بچشد ، این هردو نقش یک آزمایشگر را بازی می کنند و همینطور وقتی کفش یا لباسی را برای اولین بار می پوشیم و مناسب بودن یا نبودن آن را مورد توجه قرار می دهیم یا وقتی برای انتخاب هندوانه تلنگری به آن می زنیم بطور ناخودآگاه یک آزمایش انجام می شود. بنابراین معلوم می شود که موجودات زنده بودن آزمایش است. از شیئی یا ماده ای را نمی پذیرند. اما همه می دانیم که حواس پنجگانه تا حدود معین و طبیعی می توانند در تشخیص و بررسی اشیاء مفید واقع شوند بعد ازآن وسایل کمکی لازم می شود مثلاً ما نمی توانیم مستقیماً با این حواس نوع خون کسی را تشخیص دهیم یا استحکام و مناسب بودن آلیاژ فولادی را که در ساخت فلان راکتور بکار می رود ارزیابی نماییم و از این روست که با پیشرفتی که انسان در شناخت رموز و امکانات طبیعت و مواد نهفته درون آن و تبدیل این مواد به اشیاء جدید مورد نیاز با این پیشرفتها بدست آورده است وجود وسایل کاملتر و دقیقتر را لازم دانسته و در طول زمان آنها را تدارک دیده است.
شاید شما این مثل معروف را که می پرسد مرغ زودتر بوجود آمد یا تخم مرغ ؟ را شنیده باشید که ظاهراً لاینحل به نظر می رسد. اما در مورد اینکه ابتدا صنعت بوجود آمد یا آزمایشگاه جای هیچ شکی نیست. البته همه صنایع و علوم ابتدا سر از آزمایشگاه درآورده اند ومطمئناً نمی توان گفت که آزمایشگاه ما در صنایع و علوم و اختراعات به حساب می آید و از این رو بتدریج به اهمیت آزمایشگاه وآنها در توسعه زندگی پی می بریم و اینکه چرا کشورهای پیشرفته صنعتی آنچنان بودجه های عظیمی را درآزمایشگاه بکار می گیرند تا بتوانند به تکنیکها و ابداعات تازه دست یابند.
ادامه بحث آزمایشگاه آنقدر وسیع است که در این مختصر نمی گنجد و فقط شامل خلاصه ای در مورد آزمایشگاههای مربوط به صنعت خودمان ( پالایشگاه نفت ) می باشد. این آزمایشگاه ها معمولاً شامل دو هستند که بخش عظیم آنها خدماتی است و کار اصلی این آزمایشگاه این است که پالایشگاه را سرپا نگهداشته و قدم به قدم آن را کنترل و هدایت کنند و بطور خلاصه شامل این موارد می شود. آزمایش و کنترل آب ، هوا، سوخت و مواد شیمیایی مورد مصرف در پالایشگاه.
2-آزمایش نفت خام و کنترل کیفیت آن ازجهت سبک و یا سنگینی و ناخالصی های مربوط مخصوصاً مواد کلر دار و گوگردی ، زیرا عدم شناخت دقیق و روزانه مقادیر این مشخصه ها با توجه به طراحی دستگاههای پالایشگاه مخصوصاً برج تقطیر موجب صدمات اساسی شده و نظم دستگاه ها را به هم زده عمرآنها را کم می کند.
3-آزمایش بر روی رسوبات و فرسودگی های حاصله درکارخانه ها مخصوصاً هنگام تعمیرات برای محلول شناخت عوامل فرساینده و مخرب وچاره جویی های لازم.
4- آزمایش و کنترل فرآورده های پالایشگاه و مخازن مربوطه و صدور برگ گواهی کنترل کیفیت درهر مورد هر نفتکش که ازپالایشگاه خارج می شود.
دسته دوم آزمایشات پزوهشی هستند که در رابطه با تغییر برنامه های یک پالایشگاه مثلاً یا کم کردن مقدار یک فرآورده یا تهیه فرمول برای فرآورده های جدید نسبت به نیازهای مصرفی کاووش در رفع اشکال احتمالی در واحدهای پالایشگاه مورد استفاده قرار می گیرند. این دسته آزمایش ها گاهی (Special Tesinig ) هم نامیده می شود.
نکته مهم و اساسی درمورد فرآورده های نفتی این است که برای هرکدام ازآنها فهرست مشخصات مواد سنگین استانداردهایی وجود دارد که درتمامی پالایشگاهها تطابق این مشخصات با محصول نهایی قبل از عرضه به بازار لازم الجراء می باشد که این مشخصات مطابق پژوهشهای آزمایشی ثبت شده بوسیله سازمانهای بین المللی معتبر استوار است که مهمترین این سازمانها عبارتند از :
Amercan Standard for Testing and Materials (ASTM)
Instituie of Petroleum (IP)
Unted Oll Produclion (U.O.P)
Blitish Standnrds (B.S)
که در موسسه اول بیشتر حاوی دستور العملهای آزمایشی برای محصولات نهایی و دو موسسه آخر دستورالعملهای آزمایشی برای مواد میان تقطیر و مسائل مربوط به کارخانه ها و مواد شیمیایی حاشیه ای می باشد.
دسته بندی آزمایشات :
1- دسته آزمایشاتی که بوسیله خنثی سازی (Titration ) انجام می شوند.
2- الف ) مواردی که مستقیماً مورد خنثی سازی قرار می گیرند مانند اندازه گیری درصد قلیائیت و یا اسیدی یک محلول.
ب ) آنهاییکه ابتدا عملیات شیمیایی و آماده سازی بر رویشان انجام شده و بعد عملیات خنثی سازی در یعمل می آید. مانند اندازه گیری مواد گوگردی احتراقی مثلاً در مورد مواد سبک ، نمونه بوسیله شعله سوخته و مواد گوگردی تبدیل به گاز انیدرید سولفوره شده و بعد جذب آب اکسیژنه می شود.
S+ O2 → So2 , So2 +H2O2 → H2So4
Hcso4 +2 Naoh → Na2 So4 + 2H2O
S ~ 2NaOH
ویا مواد سنگین که ابتدا مواد گوگردی در کوره با حرارت بال تبدیل به So4 گشته و درمحیط اسیدی با معرف نشاسته بوسیله محلول ید خنثی شده و بعد محاسبه می شود.
دسته آزمایشاتی که بوسیله وزن سنجی (cyravimettic ) اندازه گیری می شوند که شامل آنهاییکه مستقیماً و بطور ساده انجام می شوند مانند اندازه گیری وزن مخصوص که بوسیله چگالی سنجها انجام می شود.
نکته مهم در مورد این آزمایشات نقش درجه حرارت است.
ب) ناخالصی هایی که در مواد موجودات و باید آنها را طبق روش آزمایش از نمونه بوسیله فیلتر معینی جدا کرده و بعد محاسبه نود که در این آزمایشات اغلب نیاز به مقداری خلاء (Vacvllm ) می باشد مانند آزمایش مواد معلق در نفت .
آنهایی که قبلاً طبق شرایط آزمایش بصورت رسوبات نمکی درآمده اند و بعد محاسبه می شوند مانند آزمایش اندازه گیری گوگرد بر روی نفت خام .
دسته آزمایشاتی که بوسیله حرارت سنج (thrmometer ) انجام می شوند مانند آزمایشات تقطیر ، نقطه اشتغال ، نقطه ریزش و غیره .
3- دسته آزمایشاتی که بر وسیله رنگ سنجی (Colourimetelic ) انجام می شوند.
4- الف ) آنهاییکه مستقیماً بوسیله دستگاههای رنگ سنجی اندازه گیری می شوند.
مانند اندازه گیری رنگ مواد نفتی که دارای دستگاه ساده با یک چرخاننده رنگی (disk ) هم یک نور تابنده هستند و معمولاً دارای دو اتاقک (Cell) می باشند که یکی برای تهویه و دیگری برای مشاهده (Reference ) می باشند.
ب) آنهاییکه قبلاً عملیات آماده سازی بر رویشان انجام شده و بعد بوسیله نور سنج آزمایش می شوند مانند اندازه گیری آهن درآب .
5- دسته آزمایشاتی بوسیله دستگاههای طیف سنجی (Spectrometry) انجام می شوند که انواع معرفی آن با لامپ تنگستن و انواع کامل آن با اشعه های مادون قرمز (Infrared ) و با مادون بنفش Ultraviolet می باشند.
6- دسته آزمایشاتی که بوسیله اختلاف مقاومت الکتریکی انجام می شوند (Potentiometry ) تحت آزمایشاتی از این نوع که مستقیماً بطور مقاومت الکتریکی انجام می گیرد. مانند اندازه گیری در نفت خام که البته دستگاه برای اینکار طیق روش آزمایش درجه بندی شده است و مراجعه به منحنی تهیه شده آزمایش می گردد.
ب ) آزمایشاتی که با استفاده ازPotentiometer و به کمک خنثی سازی انجام می شود مانند مرکاپتان درمواد نفتی و در سوداهای حاوی مرکاپتاید که در شیرین سازی بوسیله Mera2 انجام می شودآزمایش می گردد.
ج) دستگاههای کامل و پیچیده جذب اتمی Alomit Absorption که محلول رقیق یک بوسیله شعله مخصوصی سوخته می شود و لامپ مربوطه نور به آن می تاباند و دستگاه مقدار آن را در صورت موجود بودن تعیین می کند.
7- دسته آزمایشاتی که بوسیله دستگاه های گاز کروماتوگرافی Gas Chromatography انجام می شود که بر اساس خواص فیزیکی مخصوص عناصر از قبیل رسانایی حرارتی که موجب یونیزه اسیون شعله ای و غیره انجام می شود وجود دارد.
8- آزمایشات متفرقه و جداگانه مانند آزمایش اندازه گیری درجه آرامسوزی گرانروی ( بطور همزمان مقاومت حرارتی و نفوذ پذیری که اولی روی بنزن های اتومبیل و هواپیما می شود معمولاً برروی روغنها و سومی هم بر روی مواد قیری انجام می شود.
46