طراحی واحد ترموسیفون برج تقطیر در خلاء واحد تولید فورفوران

این مقاله به طراحی ترموسیفون برج تقطیر در خلاء واحد فورفوران پرداخته و نقش آن را در بهینه سازی عملکرد فرآیندهای صنعتی منطقه «ب» تحلیل می کند.

الف) واحد تولید ازت :
ازت گازی، یک گاز خنثی با واکنش پذیری بسیار پایین است که در شرایط عادی وارد ترکیب های شیمیایی نمی شود. به همین دلیل، در واحدهای مختلف صنعتی برای کاربردهای متنوعی مورد استفاده قرار می گیرد. از جمله این موارد می توان به استفاده از آن به عنوان گاز پوششی در مخازن هیدروکربنی برای جلوگیری از ورود هوا یا اکسیژن، به کارگیری در واحدهای کاتالیستی در زمان احیای کاتالیست به عنوان گاز گردشی، استفاده در فرآیند راه اندازی واحدهای هیدروژن و هیدروکراکر، و همچنین مصرف پیوسته آن در عملیات احیای مداوم کاتالیست در واحد پلاتفرمر تبدیل کاتالیستی اشاره کرد.

با توجه به اینکه حدود ۷۹ درصد هوای جو از ازت تشکیل شده است، هوا بهترین منبع تأمین این گاز محسوب می شود. از همین رو، واحدی جهت تولید ازت طراحی و راه اندازی شده است. این واحد قادر به فشرده سازی و مایع سازی هوا و جداسازی اکسیژن و ازت از آن می باشد. محصول نهایی این واحد شامل ازت گازی و ازت مایع با درجه خلوص بسیار بالا، معادل ۹۹٫۹۹۹ درصد است.

ب) واحد تبدیل کاتالیستی :
واحد CCR شرکت با هدف ارتقاء کیفیت برش های بنزین کم اکتان و تبدیل آن ها به بنزین با عدد اکتان ۱۰۰ طراحی و راه اندازی شده است. این واحد دارای ظرفیت عملیاتی معادل ۲۱٬۶۰۰ بشکه در روز می باشد. طراحی فرآیند به گونه ای انجام شده که بتواند به طور کامل خوراک HSRG را از واحد تقطیر در جو، با محدوده ای مشخص از نقطه جوش ابتدایی تا انتهایی، تأمین نماید. همچنین، این واحد قابلیت دریافت خوراک ترکیبی شامل ۱۷٬۱۵۹ بشکه در روز از واحد تقطیر و ۴٬۴۴۱ بشکه در روز نفتای سنگین (HN) حاصل از واحد هیدروکراکر، با محدوده های مشخص نقطه جوش، را دارا می باشد.

این واحد مشتمل بر سه قسمت می باشد :
– واحد تصفیه نفتا (Naphtha Hydrotreating – NHT) با هدف حذف ترکیبات آلی حاوی نیتروژن، گوگرد، اکسیژن، هیدروکربن های غیراشباع (اولفینی) و همچنین آلاینده های مضری نظیر آرسنیک و سرب که برای عملکرد مناسب واحد پلاتفرمر زیان آور هستند، طراحی شده است. این فرآیند در حضور کاتالیستی با نام تجاری S-12 که محصول مشترک شرکت UOP و متشکل از فلزات فعال کبالت و مولیبدن بر پایه آلومینا می باشد، به همراه گاز هیدروژن انجام می گیرد.

– واحد پلاتفرمر (Platformer) وظیفه دارد نفتای تصفیه شده را در حضور کاتالیستی حاوی فلز فعال پلاتین بر پایه آلومینا، به فرآورده هایی شامل بنزین با درجه آرام سوزی بالا، گاز مایع و یک مخلوط گازی غنی از هیدروژن تبدیل کند. گاز حاصل، به عنوان خوراک به واحد تولید هیدروژن ارسال می شود.

– بخش احیاء مداوم کاتالیست، به منظور بازسازی مداوم کاتالیست های مورد استفاده در واحد پلاتفرمر، در مجاورت این واحد نصب شده است. در این فرایند، بخشی از کاتالیست از انتهای بستر راکتور پلاتفرمر برداشت شده و وارد بخش احیاء می شود. پس از سوزاندن کک و آماده سازی مجدد، کاتالیست از بالای راکتورها به واحد پلاتفرمر بازمی گردد. این چرخه مداوم، پایداری شرایط عملیاتی واحد را در طول بهره برداری تضمین می کند.

ج) واحد هیدروژن :
واحد تولید هیدروژن با هدف تأمین هیدروژن مورد نیاز واحد هیدروکراکر، با درجه خلوص ۹۹٫۹٪، طراحی و راه اندازی شده است. بخشی از هیدروژن مورد نیاز از طریق واکنش های ریفرمینگ در کوره (راکتور) این واحد تأمین می شود. در این فرآیند، خوراک هیدروکربنی با بخار آب در دمای بالا و در حضور کاتالیستی با فلز فعال نیکل بر پایه آلومینا واکنش داده و گاز هیدروژن تولید می کند. خالص سازی این گاز توسط واحد PSA شماره ۱ انجام می گیرد.

خوراک ورودی به واحد می تواند شامل گاز طبیعی، گازهای تصفیه شده هیدروکربوری از واحد آمین یا پروپان باشد، با این حال به دلیل سهولت دسترسی، گاز طبیعی رایج ترین گزینه برای خوراک این واحد است. بخش دیگری از هیدروژن از خالص سازی گازهای غنی از هیدروژن تولیدی در واحد تبدیل کاتالیستی و توسط واحد PSA شماره ۲ تأمین می گردد.

گازهای ناخالص خروجی از PSA شماره ۱ که حاوی هیدروژن، دی اکسید کربن و منوکسید کربن هستند، در کوره های واحد مصرف می شوند. همچنین، گازهای ناخالص خروجی از PSA شماره ۲ که ترکیبی از هیدروژن و گازهای سبک هیدروکربنی است، به سیستم سوخت گازی پالایشگاه تزریق می گردد.

د) واحد هیدروکراکر :
واحد هیدروکراکر پالایشگاه شازند اراک با هدف تبدیل برش سنگین نفتی موم دار (Waxy Distillate) که از واحد تقطیر در خلاء به دست می آید و با نام ایزوفید (Isofeed) شناخته می شود، به محصولات با ارزش و کیفیت بالا طراحی و احداث شده است. ایزوفید به علت ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاص خود، به صورت خام قابل عرضه به بازار مصرف نیست.

ظرفیت طراحی شده برای خوراک این واحد معادل ۲۴٬۵۰۰ بشکه در روز از ایزوفید با بازه مشخص نقطه جوش ابتدایی و نهایی می باشد. عملیات فرآیندی در این واحد تحت شرایط دمایی و فشاری بالا و در حضور گاز هیدروژن با خلوص ۹۰ تا ۹۳٫۲ درصد و کاتالیست مخصوص انجام می شود. در این شرایط، واکنش های هیدروکراکینگ و هیدروتریتینگ موجب تبدیل ایزوفید به فرآورده هایی نظیر گازوئیل، نفت سفید، سوخت هواپیما، نفتای سنگین، نفتای سبک، گاز مایع و گازهای سبک هیدروکربوری می گردد.

گازهای سبک هیدروکربوری تولیدشده، در واحد تصفیه گاز با آمین پالایش شده و پس از حذف ناخالصی ها، به سیستم سوخت گازی پالایشگاه تزریق می شوند و در کوره های پالایشگاه به عنوان سوخت مورد استفاده قرار می گیرند.

از نفتای سبک به عنوان خوراک واحدهای پتروشیمی استفاده می شود، در حالی که نفتای سنگین به منظور تولید بنزین با عدد اکتان بالا به طور مستقیم به واحد CCR فرستاده می شود یا در مخازن TK-2007 و TK-2008 ذخیره سازی می گردد.

کاتالیست مورد استفاده در این واحد با نام تجاری KF-1015 و ساخت شرکت معتبر AKZO NOBEL هلند می باشد.

1- هدف و دامنه کاربرد
این روش اجرایی با هدف تبیین ساختار فرآیندی، کنترل های عملیاتی و نحوه تعاملات بین واحدی در منطقه «ب» شرکت پالایش نفت شازند اراک تدوین گردیده است. اهداف اصلی این دستورالعمل به شرح زیر می باشد:

• تشریح کامل فرآیندهای عملیاتی واحدهای منطقه «ب» از مرحله دریافت خوراک تا دستیابی به محصولات نهایی؛
• توضیح نحوه پایش و کنترل کمی و کیفی متغیرهای فرآیندی به منظور تولید محصولات در انطباق کامل با شرایط طراحی هر یک از واحدها؛
• تعیین چارچوب های ارتباطی مؤثر و اصولی با سایر واحدها و ادارات مرتبط که در بهبود عملکرد منطقه «ب» نقش دارند.

دامنه کاربرد این دستورالعمل، کلیه واحدهای تحت پوشش منطقه «ب» در محدوده عملکردی شرکت پالایش نفت شازند اراک را در بر می گیرد و مبنای اجرای دقیق فرآیندها، کنترل ها و تعاملات سازمانی قرار می گیرد.

فهرست مطالب
الف) واحد تولید ازت : ۲
ب) واحد تبدیل کاتالیستی : ۲
ج) واحد هیدروژن : ۳
د) واحد هیدروکراکر : ۴
۱- هدف و دامنه کاربرد. ۵
۲- تعاریف.. ۵
۳- مسئولیت اجرا ۱۲
۴- شرح روش : ۱۲
۴-۱- واحد ازت.. ۱۲
۴-۱-۱- شرح فرآیند : ۱۲
۴-۱-۲- نحوه کنترل عملیات در شرایط عادی : ۱۴
۴-۱-۲-۱- کنترل عملیات (نقاط کلیدی واحد) : ۱۵
۴-۱-۲-۱-۱- خوراک ورودی واحد : ۱۵
۴-۱-۲-۱-۲- کنترل سطح مایع در H.P.C : ۱۶
۴-۱-۲-۱-۳- کنترل LEVEL در L.P.C : ۱۶
۴-۱-۲-۱-۴- کنترل LIQUID SEPARATOR LEVEL : ۱۶
۴-۱-۲-۱-۵- کنترل جریان گاز احیاء : ۱۷
۴-۱-۲-۲- کنترل سیستم های سرویس دهنده : ۱۷
۴-۱-۲-۳- کنترل شرایط عملیاتی دستگاه های دوار : ۱۷
۴-۱-۲-۴- کنترل کیفی عملیات : ۱۸
کنترل کیفی خوراک : ۱۸
کنترل کیفی محصول : ۱۸
۴-۲- واحد تبدیل کاتالیستی.. ۱۸
۴-۲-۱- شرح فرآیند : ۱۸
۴-۲-۱-۱- شیمی فرآیند. ۱۸
۴-۲-۱-۱-۱- شیمی فرآیند تصفیه نفتا : ۱۹
۴-۲-۱-۱-۲- شیمی فرآیند پلت فرمینگ : ۲۰
۴-۲-۱-۲- شرح عملیات واحد : ۲۰
۴-۲-۲- نحوه کنترل عملیات در شرایط عادی : ۲۶
۴-۲-۲-۱- کنترل عملیات (نقاط کلیدی واحد) : ۲۷
۴-۲-۲-۱-۱- خوراک واحد یونیفاینر. ۲۷
۴-۲-۲-۱-۲- گاز گردشی واحد یونیفاینر : ۲۸
۴-۲-۲-۱-۳- کنترل درجه حرارت خروجی کوره H-201. ۲۸
۴-۲-۲-۱-۵- کنترل فشار H.P.S (V-202). ۲۹
۴-۲-۲-۱-۶- نحوه کنترل LIC-2001. ۳۰
۴-۲-۲-۱-۷- کنترل خوراک قسمت پلاتفرمر: ۳۰
۴-۲-۲-۱-۸- گاز گردشی قسمت پلاتفرمر : ۳۰
۴-۲-۲-۱-۹- نحوه عملکرد FIC-2517.. ۳۱
۴-۲-۲-۱-۱۰- نحوه کنترل فشار مراحل C-252A/B/C.. ۳۲
نحوه عملکرد PIC-2502. ۳۲

نحوه عملکرد PIC-2503.. ۳۳
نحوه عملکرد PIC-2504.. ۳۴
۴-۲-۲-۱-۱۱- کنترل فشار برج تثبیت کننده. ۳۵
۴-۲-۲-۳- کنترل شرایط عملیاتی دستگاه های دوار. ۳۵
۴-۲-۲-۴- کنترل مواد شیمیایی.. ۳۶
۴-۲-۲-۵- کنترل کیفی عملیات مشتمل بر چند بخش است.. ۳۶
۴-۳- واحد هیدروژن.. ۳۸
۴-۳-۱- شرح فرآیند : ۳۸
۴-۳-۱-۱- شیمی فرآیند : ۳۸
۴-۳-۱-۱-۱- گوگرد زدایی خوراک : ۳۸
۴-۳-۱-۱-۲- تبدیل با بخار آب (STEAM REFORMING) : ۳۸
۴-۳-۱-۱-۳- تبدیل CO به CO₂ : ۳۹
۴-۳-۱-۱-۴- خالص سازی تحت فشار توسط جذب سطحی (PSA) : ۳۹
۴-۳-۱-۲- شرح عملیات واحد : ۴۰

سیستم سوخت گازی کوره H-701. ۴۴
قسمت تبدیل H.T.S.C.. ۴۵
۴-۴- واحد ایزوماکس (هیدروکراک) : ISOMERATION MAXIMUM… ۴۶
۴-۴-۱- شرح فرآیند : ۴۶
شرایط نگهداری خوراک واحد هیدروکراکر در مخازن ISO FEED ۵۱