مقاله تولید بنزین و فرآورده‌های میان تقطیر از مایعات گازی

[mim-shimi 25,686]

در این نوشتار نمونه ای از مایعات گازی ارزیابی و با توجه به محدوده جوش و كیفیت آن، فرآورده‌های مختلفی از جمله بنزین، نفت سفید، حلال و سوخت جت تهیه شده و مشخصات آنها با هم مقایسه گردید كه از این مقایسه، نتایج خوبی حاصل شد. در نهایت یك پالایشگاه با دو نوع خوراك مایعات گازی و نفت خام از نظر سرمایه‌گذاری و سوددهی مقایسه شده، با توجه به اینكه در یك پالایشگاه مایعات گازی، تمام محصولات، قابل استفاده و دارای ارزش اقتصادی نسبتا بالایی هستند، واضح است كه ساخت پالایشگاههایی با خوراك مایعات گازی بسیار اقتصادی و مقرون به صرفه است.

بخش اعظم مایعات گازی در محدوده بنزین و نفت سفید می‌باشد. تقریباً 50 درصد كاندنسیت در محدوده جوش بنزین است. بنابراین با تبدیل كاندنسیت به بنزین نیاز به واردات كاهش خواهد یافت. همچنین می‌توان فرآورده‌های دیگر مانند سوخت جت، حلال و دیزل نیز از آن تولید نمود . بطوریكه با احداث پالایشگاه كاندنسیت، می توان تمام خوراك را به محصولات سبك و میان تقطیر تبدیل نمود، بدون اینكه محصولات دیگری مانند نفت كوره و باقیمانده‌های تقطیر تولید شود. در حال حاضر بخشی از مایعات گازی به خوراك پالایشگاهها اضافه می‌شود، بخشی دیگر در صنایع پتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرد و قسمتی از آن نیز صادر می‌شود.

 

نتایج ارزیابی یك نمونه كاندنسیت

 

به منظور مقایسه مایعات گازی با نفت خام، یك كاندنسیت و نفت خامی با درجه PI حدود 33 به عنوان نمونه انتخاب شدند. قسمت اعظم این كاندنسیت در محدوده جوش بنزین و نفت سفید است. حدود 80 درصد حجم آن تا دمای 200 درجه سانتیگراد تقطیر می‌شود.

بنزین ماشین مخلوطی از جریان‌های مختلف پالایشگاه و بنزین تقطیر مستقیم ( (‌SR است. بنزین تقطیر مستقیم شامل پنتان تا هیدروكربن‌های سنگین تر با نقطه جوش حدود 195 درجه سانتی‌گراد، است. برای بهبود رفتارهای احتراقی، ضدضربه بودن، وزن مخصوص، مشخصه‌های تقطیر، فشار بخار، میزان سولفور، مقاومت در برابر اكسیداسیون و خوردگی، بنزین تقطیر مستقیم را با جریان‌های دیگر پالایشگاه مانند ایزومرات، ریفرمیت، آلكیالات، بنزین FCCU مخلوط می‌كنند تا به خواص موردنظر برسند. همچنین افزودنی‌هایی به منظور بهبود هر چه بیشتر این خواص نیز به این فرمولاسیون اضافه می‌شود

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

پارامترهای مهم

 

عدد اكتان؛ این پارامتر مقیاسی برای مشخص كردن كیفیت احتراق سوخت است. دو نوع عدد اكتان اندازه گیری می‌شود. عدد اكتان پژوهش (Research Octane Number)‌ در شرایط سرعت كم و رانندگی در شهر و عدد اكتان موتور (Motor Octane Number)‌ هنگام رانندگی در جاده با سرعت زیاد اندازه گیری می‌شود.

حساسیت یك سوخت از اختلاف RON و MON بدست می‌آید و این اختلاف معمولاً بین 10 تا 6 است

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

فراریت(Volatility)‌؛ فراریت بنزین بسیار اهمیت دارد و توسط دو خاصیت فشار بخار (RVP) و تقطیر (ASTM) مشخص می‌شود.

محدوده جوش بنزین به سه قسمت تقسیم می‌شود و هر قسمت گویای خاصیتی از بنزین است. قسمت اول كه تا 25 درصد ابتدای بنزین است نشانگر كیفیت روشن شدن اتومبیل است، قسمت دوم تا 50 درصد تقطیر قدرت سوخت و ارزش حرارتی آن را نشان می دهد و از 50 تا 90 درصد تقطیر قسمت سوم منحنی مشخص‌كننده میزان تركیبات سنگین در بنزین است و نشان می‌دهد چه مقدار از تركیبات سنگین ممكن است در اثر حرارت موتور تجزیه شود. ناخالصی‌های بنزین؛ میزان ناخالصی‌ها از جمله گوگرد و مواد اكسیژنه در بنزین، موجب آلودگی در محیط زیست می‌شوند كه روز به روز میزان آنها محدودتر می‌شود. اغلب كاندنسیت‌ها سولفید هیدروژن و مركپتان بالایی دارند بنابراین محصولات آنها نیاز به فرایندهای تصفیه با هیدروژن و مركپتان زدایی دارند. نكته قابل توجهی كه از این مقایسه نتیجه می‌شود میزان بنزین تولیدی از كاندنسیت است كه در اینجا سه برابر بنزین تولیدی از نفت خام است بنابراین ضرورت احداث پالایشگاه كاندنسیت افزایش می یابد

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

سوخت جت

 

نفت سفید به عنوان اولین سوخت موتورهای توربینی مورد استفاده قرار گرفت. اما بعد از جنگ جهانی دوم، آمریكا استفاده از سوخت با محدوده وسیع تر )Wide-Cut( كه از نظر هیدروكربن‌ها، محدوده بنزین و نفت سفید را در بر می گرفت، را شروع كرد. اما این سوخت به علت سبك بودن در طی حمل و نقل، افت جرمی و خطر آتش گیری زیادی داشت و بیشتر برای استفاده در مناطق سردسیر چون كانادا و آلاسكا مناسب بود. یكی از پارامترهای مهم در سوخت جت نقطه یخ زدگی است. این پارامتر به شدت به شكل مولكول ها وابسته است. در یك عدد كربن معین با تغییر گروه هیدروكربنی، تغییر زیادی در این پارامتر مشاهده می‌شود. همچنین با افزایش عدد كربن در یك گروه هیدروكربنی، نقطه یخ زدگی افزایش می یابد.

دانسیته و ارزش حرارتی نیز با افزایش عدد كربن افزایش می یابند. به طور كلی پارافین‌ها خواص ضعیفی در دمای پایین از خود نشان می‌دهند اما ارزش حرارتی بالایی دارند.

آروماتیك‌ها خواص بسیار خوبی در دمای پایین دارند اما كیفیت سوختن بدی دارند. خواص ایزوپارفین‌ها و نفت‌ها بین این دو گروه قرار دارد.

 

سوخت دیزل

 

پایه سوخت دیزل، محصولات تقطیر مستقیم نفت خام است. امروزه با فرآیندهای مختلف كراكینگ، ممكن است محصولات تقطیر شده از این فرایندها نیز در فرمولاسیون آن دخالت داشته باشد. بنابراین مخلوط دیزل با توجه به خواصی چون فراریت، جرقه زدن، كیفیت، ویسكوزیته، گراویته و پایداری تهیه می‌شود. معمولاً محدوده جوش سوخت دیزل 380-150 درجه سانتی گراد است. تركیب آن مخلوطی از پارافین‌ها، نفتن‌ها و آروماتیك هاست. بسیاری از خواص مهم این سوخت مستقیماً به ساختار هیدروكربنی آن بستگی دارد. مثلاً سوختی با پارافین بیشتر، خواص جرقه زدن و احتراق بهتری نسبت به سوختی با آروماتیك بیشتر دارد، اما سوخت پارافینی در دمای پایین تولید واكس می‌كند كه این مساله در سوخت‌هایی كه آروماتیك بیشتری دارند، به دلیل نقطه ریزش پایین تر، وجود ندارد.

دانسیته این سوخت در دمای 15 درجه سانتی‌گراد در محدوده kg/m 860ـ820 است.

ویسكوزیته سوخت دیزل در دو دمای 20 و 40 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌شود. محدوده بالای ویسكوزیته، اطمینانی بر جاری شدن سوخت در زمان روشن شدن، كه دما پایین است می‌باشد و محدوده پایینی برای زمان داغ شدن موتور هنگام دوباره روشن كردن ماشین است.

فراریت سوخت توسط منحنی تقطیر )ASTM(‌ نشان داده می‌شود. این منحنی نیز به سه قسمت، به ترتیب دمای 10 درصد، 50 درصد و 90 درصد تقطیر تقسیم می‌شود.

سوخت دیزل بین 280-230 درجه سانتی گراد است. اگر بالاتر از 300 باشد در دور بالای موتور دوره ایجاد می‌شود و اگر كمتر از 200 درجه سانتی گراد باشد، ویسكوزیته و انرژی لازم جهت كار كردن موتور موجود نمی باشد. میزان گوگرد دیزل بین 50/0 تا 5/1 درصد متغیر است. طبق استانداردهای جدید، میزان گوگرد باید بین 10 تا 50 ppm باشد. اما در استاندارد NIOC این مقدار هنوز یك درصد است. عدد ستان سوخت دیزل كیفیت جرقه زدن را نشان می‌دهد. زمان شعله زدن سوخت باید كوتاه باشد و عدد ستان تعیین‌كننده این فاكتور است. عدد ستان با مقایسه سوخت با نرمال ستان كه كیفیت شعله‌ور شدن آن 100 و هپتامتیل نونان با عدد ستان حدود 15 تعیین می‌گردد. سوخت با عدد ستان بالا در موتور باعث سریع روشن شدن ماشین و همچنین دوده كمتر و مصرف بهتر می‌شود. طبق استاندارد جدید، عدد ستان باید 51 باشد.

 

حلال‌ها

 

حلال‌های نفتی، برش‌های سبكی هستند كه از نفت خام تهیه شده، دارای هیدروكربن‌های پارافینی، نفتنی و آروماتیكی با نسبت‌های متفاوت هستند. این حلال‌ها معمولاً بی رنگ بوده، در آب حل نمی‌شوند، در صنایع رنگ‌سازی، چسب‌سازی، لاستیك و پلاستیك‌سازی به كار می‌‌روند.

بر حسب نوع كاربرد، حلال‌های نفتنی باید دارای ویژگی‌هایی خاص باشند.

ساختار هیدروكربنی حلال‌ها تأثیر زیادی بر روی حلالیت آنها دارد. آروماتیك‌ها بیشتر قدرت حلالیت و نفتن‌ها حلالیت متوسطی دارند، بنابراین میزان آروماتیك ها در یك حلال نشانگر حلالیت آن است. فراریت حلال نیز از پارامترهای مهم است كه به وسیله منحنی تقطیر (ASTM)‌ مشخص می‌شود. آتش گیری نیز در حمل و نقل حلال ها و بارگیری آنها محدودیت‌های خاصی را اعمال می‌كند. میزان ناخالصی‌های حلال ها مخصوصاً گوگرد در كاربرد آنها تأثیر می‌گذارد، بنابراین باید در محدوده خاصی باشد.

 

فرایندهای لازم در پالایشگاه مایعات گازی

 

مایعات گازی از هیدروكربن‌های سبك و میان تقطیر تشكیل شده است، اغلب آنها دارای هیدروژن سولفید و مركپتان نسبتاً بالایی هستند. بنابراین بعد از تقطیر و تهیه فرآورده‌ها نیاز به فرایندهای پالایشی جهت كاهش گوگرد و مركپتان دارند. از طرف دیگر جهت افزایش عدد اكتان بنزین تولیدی لازم است بخشی از نفتا توسط فرآیند ریفرمر به بنزین با عدد اكتان بالا تبدیل شود تا با مخلوط سازی با بنزین تقطیر مستقیم، بنزین با عدد اكتان قابل قبول تهیه شود. با تجهیز پالایشگاه به فرایند ریفرمینگ كاتالیستی (CCR)‌، علاوه بر تهیه ریفرمیت، هیدروژن لازم نیز جهت فرایند تصفیه تهیه می‌شود. برای بازیافت گوگرد از فرایندهای تصفیه بنزین نیاز به فرآیند تصفیه با آمین می باشد. بدین ترتیب تمام محصولات این پالایشگاه قابل استفاده و دارای ارزش افزوده بالایی می باشند.

 

فرایندهای تصفیه با هیدروژن

 

هدف از عملیات تصفیه با هیدروژن، حذف یا كاهش ناخالصی‌هایی مانند تركیبات گوگردی، نیتروژنه، اكسیژن دار و فلزات می باشد. این تركیبات نقش مهمی در آلودگی محیط زیست، مسمومیت كاتالیزورها و خوردگی دستگاهها دارند. این فرایند برای كلیه محصولات سبك و سنگین قابل استفاده است. در این فرایند خوراك بدون تغییر زیاد در محدوده جوش، ناخالصی‌هایش را از دست می‌دهد. ناخالصی‌های گوگردی به ناخالصی‌های نیتروژنه و هم زمان تركیبات اشباع نشده مانند اولفین‌ها و آروماتیك ها نیز اشباع می‌شوند.

 

ریفرمینگ كاتالیستی

 

ریفرمینگ كاتالیستی یكی از واحدهای هر پالایشگاه بوده و هدف آن افزایش عدد اكتان بنزین است. خوراك این واحد، بنزین سنگین با محدوده جوش بین 210ـ80 درجه سانتیگراد می باشد. خوراك مخلوطی از هیدروكربن‌های پارافینی، نفتی و آروماتیكی است. از خوراك های نفتنی در شرایط یكسان، محصولی با عدد اكتان بالاتر تولید می‌شود. همچنین برای كراكینگ خوراك های پارافینی نیاز به شرایط سخت تری است. در این واحد، كاتالیست، پلاتین بر پایه آلومین است كه نسبت به ناخالصی‌ها بسیار حساس است، به طوری كه میزان گوگرد خوراك باید كمتر از ppm 30 باشد و نیتروژن آن نیز نباید از ppm 2 تجاوز كند. بنابراین قبل از این فرآیند خوراك باید از فرایند تصفیه با هیدروژن عبور نماید.

 

ضرورت احداث پالایشگاه مایعات گازی

 

در پالایشگاه مایعات گازی با نصب یك برج تقطیر و چند فرآیند تصفیه و ریفرمینگ كاتالیستی می توان به محصولات با ارزش بیشتری نسبت به یك پالایشگاه نفت خام دست یافت. در سال 1999 یك پالایشگاه كاندنسیت در امارات متحده عربی با ظرفیت 120 هزار بشكه در روز احداث شد، كه بدین ترتیب 60 درصد به ظرفیت پالایشگاه‌های این كشور افزوده شد. هزینه این پالایشگاه بالغ بر 500 میلیون دلار برآورد شده است. خوراك این پالایشگاه از قطر، ایران و استرالیا تأمین می‌شود.

یك پالایشگاه با ظرفیت 57 هزار بشكه در روز نیز در سال 2001 در قطر احداث شده است. بنابراین با توجه به حجم تولید مایعات گازی در كشور و بهره برداری فازهای جدید پارس جنوبی، احداث پالایشگاههای مایعات گازی بسیار ضروری است.

با مقایسه فرآورده‌های حاصل از نفت خام و مایعات گازی، نتایج زیر بدست می آید:

در پالایشگاه مایعات گازی، میزان تولید بنزین بیش از دو برابر بنزین تولیدی در پالایشگاه نفتی است.

در این پالایشگاه، نفت كوره تولید نمی‌شود و مشكلات ناشی از تولید این فرآورده وجود ندارد.

در این پالایشگاهها با احداث نیمی از تجهیزات موجود در پالایشگاه‌های نفت خام، محصولات باارزش بیشتری تولید می‌شود.

هزینه تولید در این نوع پالایشگاه، بسیار پایین تر از پالایشگاه نفت خام است.

میزان سرمایه گذاری برای احداث پالایشگاههایی كه در آن مایعات گازی به عنوان خوراك استفاده می‌شود حدوداً نصف میزان سرمایه گذاری لازم برای احداث پالایشگاه نفت خام است.

منبع: lamerdshimi.blogfa.com