تعریف: کراکینگ و آلکلاسیون و رفرمینگ و عدد اکتان در بنزین

[محمــد 4,415]

کراکینگ

 

شکستن مولکولهای بزرگتر و تبدیل آنها به مولکولهای کوچکتر به وسیله گرما

 

 

در سال 1913 شیمیدانها فرایند کراکینگ را برای شکستن مولکولهای نفت چراغ به مولکولهای کوچکتر(در اندازه ی مولکول های بنزین) طراحی کردند.

در این فرایند نفت چراغ تا حدود 700 درجه سانتیگراد گرم می شود. برای نمونه ممکن است یک مولکول با 16 اتم کربن شکسته شود و دو مولکول با8 اتم کربنب به وجود آید.

 

معادله شیمیایی کراکینگ بصورت زیر می باشد:

 

 

C16H34(g) 700C C8H16(g) + C8H18(g)

 

 

در عمل می توان مولکول های بزرگ را که از 1 تا 14 یا تعداد بیش تری اتم کربن دارند از راه کراکینگِ مولکول های بزرگتر به دست آورد.

مولکولهایی که 5تا 12 اتم کربن دارند برای استفاده در بنزین سود مند هستند. در بالایشگاه مقداری از مولکولهای دارای 1تا 4 اتم کربن را که در فرایند کراکینگ تشکیل می شوند بی درنگ می سوزانند و به این ترتیب دمای یالای مورد نیاز برای اجرای فرایند کراکینگ را تامین می کنند.

به طور معمول بیش از یک سوم نفت خام کراکینگ می شود بازده این فرایند را با افزودن کاتالیزگرهای مناسب مانند اکسید ( AL2O3) بالا برده اند

 

 

 

 

آلکلاسیون

 

الکیلاسیون یعنی افزایش یک گروه آلکیل به یک ترکیب آلی ولی در اصطلاح بالایش نفت عبارت است از واکنش یک اولفین سبک با یک ایزوبارافین.

 

 

واحدتوليد اتيل بنزن داراي سه راكتوربستر ثابت و همينطور چهار برج تقطير مي باشد . دردوراكتور واكنش آلكيلاسيون ودر يك راكتور نيز واكنش هاي ترانس آلكيلاسيون انجام مي يابد . در راكتورهاي آلكيلاسيون واكنش مهمي كه انجام مي شود عبارتست از تركيب يك مول اتيلن با يك مول بنزن اين واكنش به نام واكنش آلكيلاسيون معروف مي باشد . علاوه برواكنش آلكيلاسيون واكنش توليد دي اتيل بنزن نيز دراين راكتور انجام مي شود . دراين واكنش دومول اتيل بنزن با يكديگر تركيب شده و يك مول دي اتيل بنزن توليد مي گردد . دي اتيل بنزن توليدي در راكتور آلكيلاسيون به عنوان يك محصول جانبي مي باشد كه مي بايد به مواد مناسب تبديل گردد. اين عمل درراكتور ترانس آلكيلاسيون انجام مي گيرد . دراين راكتور يك مول دي اتيل بنزن را به یك مول بنزن وحاصل شدن يك مول اتيل بنزن .علاوه براين موادي مانند تري اتيل بنزن و دي فنيل اتن نيز در راكتور ترانس آلكيلاسيون توليد ميگردد .

رفرمینگ

 

رفرمینگ کاتالیزوری یکی از واحدهای اساسی هر بالایشگاه است که هدف آن افزایش عدد اکتان است

 

 

برای تولید آروماتیكها به منظور مصارف پتروشیمیایی، میتوان از فرایند رفرمینگ كاتالیزی با شدت بالاتر، در مقایسه با روش معمول در تولید بنزین موتور، استفاده كرد. استفاده از مواد اولیه غنی از نفتنها نیز در بالا بردن بهرهتولید آروماتیكها موثر است، زیرا هیدروژنزدایی از نفتنها موثرترین واكنشی است كه انجام میگیرد و بیشترین مقدار آروماتیكها را تولید میكند. جدول (۱) اثر افزایش شدت عملیات رفرمینگ كاتالیزی بر افزایش بهره تولید آروماتیكها را نشان میدهد. (عدد اكتان پژوهشی بدون سرب ( RON )، معیار سنجش شدت عملیات است.) آروماتیكهای ۸ C -۶ C (بنزن، تولوئن، زایلن، و اتیل بنزن) حجم عمده آروماتیكهای مصرفی در صنایع پتروشیمیایی را به خود اختصاص میدهند و بنزن، در معرض بیشترین تقاضا است. فرآوردة رفرمینگ كاتالیزی، تمامی این آروماتیكها را در بر دارد، این مواد به وسیله تركیبی از فرآیندهای استخراج با حلال، تقطیر و تبلور، به صورت مواد خالص، جدا میشوند. به علاوه، به دلیل تقاضای خیلی بیشتر برای بنزن، مقادیر اضافی تولوئن و زایلنها كه فراتر از نیاز بازار میباشند به روش آلكیلزدایی با هیدروژن به بنزن تبدیل میشوند. استخراج آروماتیكها با حلال: در روشهای جداسازی امروزی برای بازیافت آروماتیكها از جریانهای هیدروكربنی، از فرآیند استخراج مایع- مایع با حلال به منظور جداسازی بخش آروماتیك از سایر هیدروكربنها استفاده میشود. در غالب فرآیندهای مورد استفاده در پالایشگاه امریكا از پلی گلیكولها یا سولفولان به عنوان حلال استخراج، استفاده میشود. فرآیندهای پلی گلیكول، عبارتند از: فرایند Udex كه به وسیله بخش داوكمیكال طراحی شده و UOP آن را به ثبت رسانیده است; و فرایند تترا كه بخش لینده یونیون كارباید به ثبت رسانیده است. حلالهای مورد استفاده عبارتند از: تترااتیلن گلیكول برای فرایند تترا و معمولا دی اتیلن گلیكول برای روش Udex . همچنین میتوان از دی پروپیلن گلیكول و تری اتیلن گلیكول استفاده كرد. فرایند سولفولان را، در آغاز گروه شل داچ رویال طراحی كرد كه بعدا به وسیله UOP در سطح جهان به ثبت رسید. حلال مورد مصرف این فرایند سولفولان (تتراهیدروتیوفن ۱-۱ دیوكسید) ا

 

عدد اکتان

 

عدد اکتان مقیاسی است برای نشان دادن مقاومت بنزین و یا دیگر سوخت‌ها در مقابل احتراق خود بخود (بدون جرقه). به ایزو اکتان (2،2،4-تری متیل پنتان) عدد 100 و به نرمال هپتان عدد صفر داده میشود.عدد اکتان بنزین عبارت است از درصد ایزواکتان در نرمال هپتان که که دارای خاصیت ضد کوبشی برابر با بزنین مورد آزمایش در شرایط آزمون استاندارد باشد. به زبان ساده هر چه عدد اکتان یک سوخت بیشتر باشد آن سوخت در مقابل پدیده احتراق مخرب مقاوم تر است

 

 

زمانی که نفت خام در پالايشگاهها تصفيه می شود ، زنجيره های هيدروکربن با طولهای متفاوت بدست می آيد و اين زنجيره های جدا از هم با ترکيب شدن با يکديگر سوختهای متفاوتی چون بنزين ، گازوئيل ، نفت سفید و غيره را حاصل مينمايند . بطور مثال حتما نامهای متان ، پروپان و بوتان را شنيده ايد که همگی هيدروکربن هستند ؛ متان دارای يک اتم ، پروپان ۳ اتم و بوتان ۴ اتم ، کربن ميباشند . برخی دیگر از هيدورکربنها نيز شامل پنتان با ۵ اتم ، هگزان با ۶ اتم ، هپتان با ۷ اتم و اکتان با ۸ اتم کربن می باشند . آزمايشات مختلف نشان داد هپتان دارای خاصيت متراکم شدن بسيار ضعيفی است و در مقابل اکتان قابليت متراکم شدن بسيار بالايی دارد . پس اگر بنزينی دارای مقادير بسيار بالايی از اکتان يا همان Iso Octane , 2,2,4 Trimethyl Pentane باشد ؛ بنزين بسيار خوبی از نظر مقاومت در برابر خودسوزی محسوب می شود . اما در مقابل ، هپتان بسیار سريع در اثر تراکم ناچيز ، محترق خواهد شد پس با توجه به اينکه اين ۲ هيدروکربن از لحاظ خواصی چون نقطه جوش و تبخير تقریبا يکسان بودند ، بعنوان مبنايی برای مقاومت خودسوزی سوخت در برابر متراکم شدن انتخاب شدند ، و با دادن عدد ۱۰۰ به اکتان و ۰ به هپتان نسبتی به نام عدد اکتان بدست آمد . بطور مثال بنزينی با عدد اکتان ۸۷ ؛ دارای نسبت ۸۷ اکتان به ۱۳ هپتان می باشد . اما ساخت سوختی که متشکل از اين ميزان اکتان باشد هزينه توليد بسيار بالايی خواهد داشت و اين ۲ ماده در حال حاضر تنها تشکيل دهنده های بنزين نيستند و مواد و افزودنيهای ديگری کار بالابردن عدد اکتان يا همان مقاومت در برابر خودسوزی يا کوبش موتور را برعهده دارند ؛ و نسبت هپتان - اکتان تنها برای ايجاد يک مبنای مقايسه ای و بعنوان يک بنزين ايده آل برای مشخص نمودن عدد اکتان مورد استفاده قرار می گيرد