به نام خدا
موضوع پروژه: تقطیر نفت خام
نفت به صورت خام یا فراوری نشده خیلی مفید نیست و به صورتی که از دل زمین بیرون آمده کاربرد چندانی ندارد. با اینکه نفت شیرین (با لزجت کم و نیز با گوگرد کم) به صورت تصفیه نشده در وسایل محرکه با قوه بخار به کار برده می شد، گازها و سایر محلول های سبک تر آن معمولاً داخل مخزن سوخت جمع شده و باعث بروز انفجار می گردید. غیر از مورد گفته شده برای استفاده از نفت، برای تولید محصولات دیگر مانند پلاستیک، فوم ها و … نفت خام به طور حتم باید پالایش گردد. فراورده های سوختی نفتی در گستره وسیعی از کاربردها، سوخت کشتی، سوخت جت، بنزین و بسیاری دیگر موارد استفاده می شود. هر کدام از مواد یادشده دارای نقطه جوشی متفاوت می باشند از این رو می توان آنها را توسط فرایند تقطیر از همدیگر جدا نمود.
پالایشگاه آناکورتس در غرب آمریکا
از آنجائیکه تقاضای زیادی برای اجزای مایع سبک تر وجود دارد از این رو در یک پالایشگاه مدرن نفتی هیدروکربن های سنگین و اجزای گازی سبک در طی فرایندهای پیچیده و انرژی بری به مواد با ارزش تری تبدیل می شوند.
نفت به خاطر دارا بودن هیدروکربن هایی با وزن و طول های مختلف مانند پارافین، آروماتیک ها، نفتا، آلکن ها، دین ها و آلکالین ها می تواند در موارد متعددی مفید واقع گردد. هیدروکربن ها مولکول هایی با طول های متفاوت هستند که تنها از هیدروژن و کربن تشکیل شده اند، ساختارهای مختلف به آنها خواص متفاوتی می دهد. فن پالایش نفت در واقع عبارت است از جداکردن و بالابردن درجه خلوص اجزا تشکیل دهنده نفت از هم.
همینکه اجزا از هم جدا گردیده و خالص شدند می توان ماده روغنکاری یا سوخت را به طور مستقیم روانه بازار مصرف کرد. می توان با ترکیب مولکول های کوچک تر مانند ایزوبوتان و پروپیلن و یا بوتیلن طی پروسه هایی همانند آلکالنین کردن یا دیمرازسیون می توان سوختی با اکتان موردنظر تهیه نمود. همچنین درجه اکتان بنزین را می توان طی فرایند بهسازی توسط کاتالیزور بهبود بخشید که طی آن هیدروژن از هیدروکربن جداشده و هیدروکربن آروماتیکی تشکیل می گردد که درجه اکتان بسیار بیشتری دارد. تولیدات میانی برج جداکننده را می توان طی پروسه های کراکینگ گرمایی، هیدروکراکینگ و یا کراکینگ کاتالیزوری سیالی به محصولات سبک تری تبدیل نمود. مرحله نهایی در تولید بنزین ترکیب مواد هیدروکربن مختلف با درجه های اکتان متفاوت با همدیگر است تا به مشخصات محصول موردنظر دست یابیم.
معمولاً پالایشگاه های بزرگ توانایی پالایش از صدهزار تا چندین صدهزار بشکه نفت در روز را دارا می باشند. به دلیل ظرفیت بالای مورد نیاز، بسیاری از پالایشگاه ها به صورت دائم برای مدت طولانی از چندین ماه تا چندین سال بطور مداوم کار می کنند.
پالایشگاه های نفت بسته به نوع خوراکی که بر مبنای آن طراحی شده اند دارای پیچیدگی های متفاوتی هستند که بر اساس آن میزان و نوع محصولات متفاوتی تولید می کنند. میزان سرمایه گذاری برای احداث یک پالایشگاه با پیچیدگی متوسط بین ۱۸ تا ۱۹ هزار دلار به ازای هر بشکه ظرفیت پالایش است و با افزایش درجه پیچیدگی گاه تا ۲۴ تا ۲۵ هزار دلار در هر بشکه سرمایه گذاری نیاز دارد.
محصولات
نفت خام در برج تقطیر گرما داده می شود و با تقطیر جزء به جزء فراورده های آن بر اساس نقطه جوش از هم جدا می شوند.
تولیدات پالایشگاه به ترتیب سبک به سنگین عبارتند از:
گاز مایع (ال پی جی)
بنزین
نفتا (برشی که بین بنزین و نفت سفید قرار می گیرد و خصوصیات آن ترکیبی از این دو است)
نفت سفید و سوخت های جت مرتبط به آن
گازوئیل (نفت گاز) و به طور کلی سوخت های دیزل
نفت کوره معروف به مازوت یا نفت سیاه
روغن های نفتی
واکس پارافین
آسفالت و قیر
کُک نفتی
گوگرد
در شکل بالا پروسس های معمول در یک پالایشگاه نفت نشان داده شده است. پالایشگاه های نفت شامل واحدهای پروسس مختلفی است که در ذیل به توضیح مختصر هر یک از موارد می پردازیم:
واحد نمک زدایی(Desalter Unit) (طی عملیات شستشو قبل از آنکه نفت خام به واحد جداسازی اتمسفریک منتقل گردد نمک از نفت جدا می گردد.).
واحد جداسازی اتمسفریک (Atmospheric Distillation Unit) (نفت خام به برش های مختلف تقطیر می شود).
واحد جداسازی خلا (Vacuum Distillation Unit) (باقیمانده مواد از واحد جداسازی اتمسفریک بیشتر از هم جدا می گردند).
واحد بهبود هیدروتریتور نفتا (Naphta Hydrotreator Unit) (با استفاده از هیدروژن از نفتای حاصل از برج تقطیر گوگردزدایی می شود).
واحد اصلاح کاتالیستی (Catalytic Reformer Unit) (این واحد دارای کاتالیست می باشد که برای تبدیل رنج تبخیر نفتا به محصولات بهینه با اکتان بالا استفاده می گردد. یکی از تولیدات جانبی واحد اصلاح کاتالیستی هیدروژن می باشد که در هیدروتریتور و هیدروکراکر استفاده می گردد).
واحد هیدروتریتور چگالشی (Distillate Hydrotreator) (سوخت دیزل چگالیده را پس از برج جداکننده گوگردزدایی می کند).
واحد شکافت کاتالیستی سیالی (Fluid Catalytic Cracking Unit) (برش های سنگین تر برج تقطیر را به برش های سبک تر و با ارزش تر ارتقا می دهد).
واحد شکافت هیدروکراکر (Hydrocracker Unit) (با استفاده از هیدروژن برش های سنگین تر را به برش های سبک تر با ارزش بیشتر تبدیل می کند).
واحد اصلاح مرکس (Merox Treater) (در برخی موارد ویژه همانند اصلاح سوخت جت یا یک پروسه مرکس برای اکسیداسیون مرکاپتان ها به مواد آلی استفاده می گردد).
فرایند کک سازی (Caking Process) (طی این پروسه آسفالت به بنزین و سوخت دیزل تبدیل می شود و کک به عنوان باقی مانده می ماند).
واحد آلکالیشن (Alkylation Unit) (برای پروسه ترکیب و اختلاط اجزایی با عدد اکتان بالا تولید می کند).
واحد دیمرزاسیون (Dimerization Unit)
واحد ایزومریزاسیون (Isomeration Unit) (مولکول های خطی را به مولکول های حلقوی که دارای اکتان بالاتری می باشند تبدیل می کند و محصول جهت اختلاط به درون واحد الکالیشن و یا بنزین هدایت می گردد).
واحد تغییر بخار (Steam Reforming Unit) (هیدروژن مورد نیاز برای واحدهای هیدروکراکر و هیدروتریتور را تامین می کند).
واحدهای گاز مایع شده پروپان و سوخت های گازی مشابه (این واحدها به صورت مدور می باشند تا توانایی تامین سوخت های مزبور را به صورت مایع داشته باشند).
مخازن ذخیره نفت خام و فراورده های پالایش شده.
تاریخچه
پالایشگاه میسیسیپی در نزدیکی نیو اورلئان آمریکا
اولین پالایشگاه جهان در پولشیتی، رومانی در سال ۱۸۵۶ ساخته شده، تا قبل از اشغال رومانی توسط نازی ها چندین پالایشگاه دیگر نیز با سرمایه گذاری شرکت های آمریکایی در همان محل تاسیس گردید. اکثر این پالایشگاه ها در طی بمباران نیروی هوایی آمریکا در عملیات تیدال ویو در ۱۹۴۳ از کار افتادند. پس از این حادثه این پالایشگاه ها دوباره سازی گردیده اند. پالایشگاه قدیمی دیگر پالایشگاه Oljeon می باشد که هم اکنون به عنوان موزه در میراث جهانی یونسکو به عنوان سایت انگلسبرگ (Engelsberg) ثبت شده است. این پالایشگاه در ۱۸۷۵ افتتاح گردیده است. پالایشگاه های اولیه درایالات متحده تنها نفت سفید را پالایش می کردند و مابقی محصولات پالایش نشده به نزدیک ترین رودخانه تخلیه می گردید. با اختراع اتومبیل پالایشگاه ها به سمت تولید بنزین و سوخت دیزل هدایت شدند که تا به امروز به عنوان اصلی ترین فراورده پالایشگاه شناخته می شوند. پس از نیمه دوم قرن بیستم در ایالات متحده سازمان های محیط زیست قوانین بسیار محدودکننده ای برای احداث پالایشگاه های جدید (از نظر آلودگی های آب و هوا) وضع نموده اند.
این شرایط احداث پالایشگاه های جدید در آمریکا را بسیار محدود و پرهزینه کرده است بطوریکه آخرین پالایشگاه نفت احداث شده در ایالات متحده مربوط به سال ۱۹۷۶ می باشد. تشخیص اینکه کدام پالایشگاه هم اکنون بزرگ ترین پالایشگاه جهان است کار مشکلی است. زمانی ادعا می شد پالایشگاه راس التانورا در عربستان سعودی متعلق به آرامکو صاحب این عنوان است. با این حال می توان ادعا نمود که در قرن بیستم پالایشگاه آبادان واقع در ایران بزرگ ترین پالایشگاه جهان بوده است. این پالایشگاه در طی جنگ ایران و عراق متحمل خسارات فراوانی شد. هم اکنون کتاب ثبت رکوردهای گنیس (اکتبر ۲۰۰۶) پالایشگاه BP Ameco واقع در تگزاس ایالات متحده را به عنوان پالایشگاه دارای بیشترین ظرفیت پالایش (با ظرفیت ۴۳۳،۰۰۰ بشکه در روز) ثبت کرده است.
پالایشگاه های نفت ایران
پالایشگاه نفت آبادان
پالایشگاه نفت تهران
پالایشگاه نفت اصفهان
پالایشگاه نفت شیراز
پالایشگاه نفت تبریز
پالایشگاه نفت کرمانشاه
پالایشگاه نفت جزیره لاوان
پالایشگاه نفت بندر عباس
پالایشگاه نفت امام خمینی (شازند)
انواع برش های نفتی:
برش های نفت خام را به ۳ دسته کلی تقسیم می کنند:
برش نفتی گازی
برش نفتی مایع
برش نفتی جامد
برش نفتی گازی چیست؟
در این برش نفتی هیدروکربن های سبک ۱ تا ۴ کربنه که نقطه جوش پایینی دارند جدا می شوند.
گازهای متان، اتان، پروپان و بوتان در برش نفتی گازی به دست می آیند.
برش نفتی مایع چیست؟
در این برش نفتی هیدروکربن هایی با مولکول های ۵ تا ۲۰ کربنه جدا می شوند. دراین هیدروکربن ها نیروی ربایش بین مولکولی و نقطه جوش از برش گازی بیشتر است.
انواع برش نفتی مایع:
برش سبک شامل بنزین و نفت سفید
در این برش هیدروکربن های ۵ تا ۱۶ کربنه جدا می شوند.
برش میانی شامل گازوئیل
در این برش هیدروکربن های ۱۵ تا ۱۸ کربنه جدا می شوند.
برش سنگین شامل روان کننده ها مثل روغن
در این برش هیدروکربن های ۱۶ تا ۲۰ کربنه جدا می شوند
برش نفتی جامد چیست؟
در این برش نفتی هیدروکربن هایی با مولکول های بزرگ که ۲۰ کربنه و بیشتر هستند، جدا می شوند.
پارافین، موم ها و قیر از جمله موادی هستند که از این برش نفتی به دست می آیند.
منابع: کتاب انتقال جرم www.shimiiltf.rozblog.com www.shimiiltf.blogfa.com www.filekadeh.farafile.com
پایان