هدف پالایش نفت خام چیست؟

نفت خام به منظور تبدیل آن به طیف وسیعی از محصولات مفید برای صنعت و مصرف کنندگان نیاز به پالایش دارد. با استفاده از مینی پالایشگاه فاطر اویل امکان پالایش نفت خام در ابعاد کوچک وجود دارد.

نفت مخلوط پیچیده ای از مایعات آلی به نام نفت خام و گاز طبیعی است که به طور طبیعی در زمین وجود دارد و میلیون ها سال پیش تشکیل شده است. نفت خام از میدان نفتی به میدان نفتی دیگر از نظر رنگ و ترکیب متفاوت است، از مایع زرد کم رنگ با ویسکوزیته کم تا قوام سیاه و سفید سنگین.

نفت خام و گاز طبیعی از زمین، در خشکی یا زیر اقیانوس‌ها، با غرق کردن یک چاه نفت استخراج می‌شوند و سپس با خط لوله و/یا کشتی به پالایشگاه‌ها منتقل می‌شوند، جایی که اجزای آنها به فرآورده‌های تصفیه‌شده تبدیل می‌شوند. نفت خام و گاز طبیعی در حالت خام کاربرد کمی دارند. ارزش آنها در چیزی است که از آنها ایجاد می شود: سوخت، روغن های روان کننده، موم، آسفالت، پتروشیمی و گاز طبیعی با کیفیت خط لوله.

پالایشگاه نفت یک آرایش سازمان یافته و هماهنگ از فرآیندهای تولید است که برای تولید تغییرات فیزیکی و شیمیایی در نفت خام به منظور تبدیل آن به محصولات روزمره مانند بنزین، گازوئیل، روغن روان کننده، نفت کوره و قیر طراحی شده است.

از آنجایی که نفت خام از چاه به دست می آید، حاوی مخلوطی از ترکیبات هیدروکربنی و مقادیر نسبتاً کمی از مواد دیگر مانند اکسیژن، نیتروژن، گوگرد، نمک و آب است. در پالایشگاه، بیشتر این مواد غیر هیدروکربنی حذف شده و روغن به اجزای مختلف آن تجزیه شده و به محصولات مفید تبدیل می شود.

گاز طبیعی از چاه، در حالی که عمدتا متان است، حاوی مقادیری هیدروکربن های دیگر – اتان، پروپان، بوتان، پنتان و همچنین دی اکسید کربن و آب است. این اجزا از متان در یک کارخانه تقسیم گاز جدا می شوند.

هدف پالایش نفت خام

بنزین یا گازوئیلی که در ماشین خود می گذاریم، نفت کوره ای که برای گرم کردن خانه هایمان در زمستان می سوزانیم و گاز طبیعی که برای پختن استفاده می کنیم، همگی سوخت ها و منابع گرمایی هستند که از نفت و گاز استخراج شده از ذخایر در سراسر جهان به دست می آیند.

به طور کلی، نفت خام “مخلوطی” از همه این محصولات انرژی است. برای برآوردن نیازهای کاربر، باید در فرآیندی به نام پالایش جدا، تبدیل و درمان شود.

اگر فقط انواع موتورها و دیگ های مناسب داشته باشیم، آیا می توان نفت خام را مستقیماً استفاده کرد؟ پاسخ منفی است، زیرا هر نفت خام بسیار متفاوت است و از تعداد زیادی مولکول هیدروکربن تشکیل شده است.

سبک ترین مولکول ها، گازهای محلول، دارای 1 تا 4 اتم کربن هستند، در حالی که سنگین ترین مولکول ها دارای بیش از 20 اتم هستند. برخی از مواد تشکیل دهنده نفت خام سیاه و چسبناک هستند و حاوی مقدار زیادی مولکول سنگین هستند.

بقیه قهوه ای، روان تر و روشن تر هستند. همچنین هر کدام حاوی مقدار معینی گاز محلول و محصولات بسیار خورنده مانند گوگرد یا اسیدها هستند که گاهی اوقات می توانند سمی باشند.

به دلایل مختلف، ایجاد دیگ یا موتور جهانی که قادر به کار بر روی تمام نفت خام باشد، غیرممکن است.

راه حل هایی که تقاضای مصرف کننده را برآورده می کند

تقاضا برای فرآورده های نفتی از اواسط قرن بیستم به طور قابل توجهی تغییر کرده است. در کشورهای صنعتی، توسعه حمل‌ونقل جاده‌ای و هوایی سرعت گرفته است که منجر به تقاضای قوی‌تر برای محصولات سبک مانند سوخت شده است. در عین حال، مصرف نفت کوره سنگین کاهش یافته است زیرا سایر منابع انرژی مانند گاز و انرژی هسته ای برای گرمایش و تولید برق مورد استفاده قرار می گیرند.

امروزه تقاضای جهانی برای فرآورده های نفتی تقریباً به شرح زیر است:

• 40% برای تقطیرهای سبک (سوخت).
• 40% برای تقطیرهای میانی (روغن کوره، گازوئیل).
• 20% برای تقطیرهای سنگین (موم، آسفالت).

تنها نفت خامی که کم و بیش با این درصدها قبل از پالایش مطابقت دارد، مخلوط سبک صحرای الجزایر است. تمام نفت خام های دیگر حاوی درصد بیشتری از محصولات سنگین هستند. میانگین تجزیه عرقیات حاصل از جداسازی نفت خام به طور قابل توجهی با تجزیه تقاضا متفاوت است:

• 25 درصد برای تقطیرهای سبک.
• 35 درصد برای تقطیرهای میانی.
• 40% برای تقطیرهای سنگین.

بنابراین برای همسویی تولید با تقاضا، لازم است برخی از محصولات سنگین قبل از عرضه به بازار به محصولات سبک تبدیل شوند. این محصولات سبک تر از نفت خام گران تر هستند، زیرا قیمت آنها شامل هزینه های پالایش می شود.
برای به دست آوردن محصولاتی که تقاضای فعلی مصرف کننده و صنعت را برآورده می کند، واحدهای تولید و تبدیل ویژه طراحی شده با فرآیندهای نوآورانه پالایش ساخته شده است.

فرآیند پالایش نفت خام

هر پالایشگاهی با جداسازی نفت خام به بخش های مختلف با تقطیر شروع می شود. در این فرایند از انواع برج تقطیر استفاده می شود.

این فراکسیون ها بیشتر برای تبدیل آنها به مخلوطی از محصولات قابل فروش مفیدتر با روش های مختلف مانند کراکینگ، اصلاح، آلکیلاسیون، پلیمریزاسیون و ایزومریزاسیون پردازش می شوند.

سپس این مخلوط از ترکیبات جدید با استفاده از روش هایی مانند شکنش و استخراج با حلال جدا می شوند. ناخالصی ها با روش های مختلفی حذف می شوند، به عنوان مثال. آبگیری، نمک زدایی، حذف گوگرد و تصفیه آب.

فرآیندهای پالایشگاهی در پاسخ به تقاضای تغییر بازار برای محصولات خاص توسعه یافته اند. با ظهور موتور احتراق داخلی، وظیفه اصلی پالایشگاه ها تولید بنزین شد. مقادیر بنزین موجود از طریق تقطیر به تنهایی برای برآوردن تقاضای مصرف کننده کافی نبود. پالایشگاه ها به دنبال راه هایی برای تولید بنزین بیشتر و با کیفیت تر بودند. دو نوع فرآیند توسعه یافته است:

• شکستن مولکول های هیدروکربنی بزرگ و سنگین
• تغییر شکل یا بازسازی مولکول های هیدروکربن.

تقطیر در فرایند پالایش نفت خام

از آنجایی که نفت خام مخلوطی از هیدروکربن‌ها با دمای جوش متفاوت است، می‌توان آن را با تقطیر به گروه‌هایی از هیدروکربن‌ها تقسیم کرد که بین دو نقطه جوش مشخص می‌جوشند. دو نوع تقطیر انجام می شود: اتمسفر و خلاء.

تقطیر اتمسفر در یک ستون تقطیر با فشار اتمسفر یا نزدیک به آن انجام می شود. نفت خام تا دمای 350 تا 400 درجه سانتیگراد گرم می شود و بخار و مایع به ستون تقطیر وارد می شود. مایع به پایین می‌افتد و بخار بالا می‌آید و از یک سری سینی‌های سوراخ‌دار (سینی‌های غربالی) عبور می‌کند.

حتما بخوانید: انواع سینی در برج های تقطیر

هیدروکربن های سنگین تر سریع تر متراکم می شوند و در سینی پایینی می نشینند.

پالایشگاه ها و محیط زیست

هوا، آب و زمین همگی می توانند تحت تأثیر عملیات پالایشگاه قرار گیرند. پالایشگاه ها به خوبی از مسئولیت خود در قبال جامعه آگاه هستند و فرآیندهای مختلفی را برای حفاظت از محیط زیست به کار می گیرند.

فرآیندهایی که در زیر توضیح داده می شود، آنهایی هستند که توسط پالایشگاه شل در جیلونگ در ویکتوریا استفاده می شود، اما همه پالایشگاه ها از تکنیک های مشابهی در مدیریت جنبه های زیست محیطی پالایش استفاده می کنند.

حفظ کیفیت هوا در اطراف یک پالایشگاه شامل کنترل انتشار گازهای گلخانه ای زیر است:

• اکسیدهای گوگرد
• بخارات هیدروکربنی
• دود
• بوها

گوگرد در خوراک نفت خام وارد پالایشگاه می شود. Gippsland و بیشتر نفت‌های خام استرالیا دارای محتوای گوگرد کم هستند، اما نفت‌های دیگر ممکن است تا 5 درصد گوگرد داشته باشند. برای مقابله با این پالایشگاه ها از یک واحد بازیابی گوگرد استفاده می شود که بر اساس اصول توضیح داده شده در بالا عمل می کند.

بسیاری از محصولات مورد استفاده در یک پالایشگاه بخار هیدروکربن تولید می کنند. از خروج بخارات به اتمسفر با روش های مختلف جلوگیری می شود. سقف های شناور برای جلوگیری از تبخیر و به گونه ای که فضایی برای تجمع بخار در مخازن وجود نداشته باشد در مخازن تعبیه می شود. در جاهایی که سقف های شناور قابل استفاده نیستند، بخارات مخازن در یک سیستم بازیابی بخار جمع آوری شده و دوباره به جریان محصول جذب می شوند. علاوه بر این، پمپ ها و شیرها به طور معمول از نظر انتشار بخار بررسی می شوند و در صورت مشاهده نشتی تعمیر می شوند.

دود زمانی تشکیل می شود که مخلوط در حال سوختن حاوی اکسیژن کافی نباشد یا به اندازه کافی مخلوط نشده باشد. سیستم های کنترل کوره مدرن از این اتفاق در هنگام کار عادی جلوگیری می کند.

بوها سخت ترین انتشار برای کنترل و ساده ترین تشخیص هستند. بوی پالایشگاه به طور کلی با ترکیبات حاوی گوگرد همراه است، جایی که حتی تلفات جزئی برای ایجاد بوی قابل توجه کافی است.