پالایش نفت خام و فرآیند های آن

پالایش نفت خام و فرآیند های آن در واقع مجموعه از تغییرات فیزیکی و شیمیایی انجام شده بر روی محصول نفت خام است که با آن می توان محصولات خروجی و فرآورده های نفتی تولید نمود.هدف از این کار تبدیل نفت به مواد با کیفیت و مورد استقبال مردم می باشد.

پالایشگاه چیست؟

پالایشگاه (Petroleum Refinery) مجموعه ای از امکانات و تجهیزات است که باهم مرتبط بوده و عمل پالایش نفت خام را انجام می­‌دهند. پالایشگاه ها شامل انواع مختلفی بر اساس ساختار و مواد تولیدی می­‌باشند. همچنین هر پالایشگاه خود شامل بخش های مختلفی است که هرکدام وظیفه­ خاصی در راستای تولید و بهبود کیفیت فرآورده های نفتی بر عهده دارند.

در یک پالایشگاه نفت با توجه به حساسیت کار و نیاز به دانش و تخصص، مهندسان مختلفی در رشته های مکانیک، فرایند، شیمی، نفت، انرژی، برق، کامپیوتر، ایمنی و غیره فعالیت می ­‌کنند.

انواع پالایشگاه ها

به طور کلی می­ توان پالایشگاه ها را از لحاظ محصولات تولیدی به سه دسته­ زیر تقسیم نمود:

پالایش نفت خام و فرآیند های آن

به طور کلی در یک پالایشگاه برای دستیابی به محصولات مورد نیاز، یک سری فرایندهای فیزیکی و شیمیایی انجام می‌­شود. مهم ترین عملیات پالایشگاه، تقطیر نفت خام (Distillation) می­‌باشد که هدف آن جداسازی نفت خام به برش های نفتی است. در ادامه، فرایندهای دیگری جهت بهبود خواص یا تغییر خواص فراورده ها انجام می­‌شود. از جملۀ این فرایندها می‌­توان به رفرمینگ و ایزومری برای افزایش عدد اکتان بنزین و فرایندهای هیدروکراکینگ، ککینگ، الیگومری و… برای تولید سوخت های سبک از فراورده های سنگین تر اشاره کرد.

پس از این فرایندها نوبت به فرایندهای تصفیه می ­رسد که هدف آن ها حذف آلاینده ها از فراورده های نفتی می­ باشد. در پایان برای حفاظت از محیط زیست و کاهش آلودگی ها، عملیات تصفیه پساب ها،  فرآوری گاز های دودکش و… انجام می­‌شوند. هرکدام از این فرایند ها در واحدهای جداگانه در پالایشگاه ها انجام شده و دارای استانداردهای بسیار دقیقی هستند که باید تماماً اجرا شوند.

تقطیر نفت در پالایش نفت خام و فرآیند های آن

مهم ترین عملی که در پالایشگاه در پالایش نفت خام انجام می‌­شود، تقطیر (Distillation) می­‌باشد. فرایند تقطیر در واقع تفکیک و جداسازی نفت خام به یک سری برش های نفتی بر اساس اختلاف فاصلۀ جوش فراورده ها است. عمل تقطیر نفت خام در وسیله ای به نام برج تقطیر (Distillation Column) انجام می‌­شود. برج های تقطیر شامل دو نوع برج تقطیر اتمسفری (Atmospheric Distillation Column) و برج تقطیر خلأ (Vacuum Distillation Column) هستند که هر کدام به طور جداگانه توضیح داده خواهند شد.

تقطیر اتمسفری در پالایش نفت خام و فرآیند های آن

نفت خام ورودی به پالایشگاه، ابتدا وارد تجهیزات نمک گیر شده تا املاح موجود در آن به طور کامل از آن زدوده شود. در ادامه، نفت خام جهت پیش گرمایش از تعدادی مبدل حرارتی عبور می‌­کند. این مبدل های حرارتی در واقع گرما را از فراورده های تولیدی برج تقطیر به نفت خام ورودی منتقل می­‌کنند. طی این انتقال حرارت دمای نفت خام به حدود 280˚C می­رسد.

در این مرحله نفت خام باید جهت گرمایش کامل وارد کوره شود. دمای نفت خام پس از خروج از کوره به حدود 350˚ C می­رسد. در این مرحله نفت خام عملاً به صورت دوفازی درآمده و ترکیبی از فاز مایع و بخار می ­باشد.

نفت خام پس از رسیدن به دمای مناسب باید وارد برج تقطیر گردد. برج تقطیر یک استوانه با ارتفاع زیاد بوده و از تعدادی سینی تشکیل شده است. تعداد سینی های برج تقطیر اتمسفری چیزی بین 30 تا 60 سینی می­‌باشد. این سینی ها در نقاط مختلفی از برج از لحاظ ارتفاع نصب شده اند و برش های نفتی با توجه به فاصلۀ جوششان (محدودۀ بین نقطه جوش اولیه و نهایی)، در ارتفاع و سینی مناسب خود جمع شده و خارج می­‌شوند.

دما در بالای برج تقطیر اتمسفری 70 درجه سانتی گراد و در قسمت پایین آن 350 درجه سانتی گراد می­‌باشد. برش های سبک تر نفتی از قسمت های بالایی برج و برش های سنگین تر از پایین برج خارج می­‌شوند. جریان های خروجی از برج تقطیر به حالت بخار هستند و پس از عبور از کندانسورها به حالت مایع در می­‌آیند.

معمولاً همراه هر برش نفتی مقداری مواد سبک تر هم از برج تقطیر خارج می­‌شود. این امر می­‌تواند باعث پایین آمدن نقطه اشتعال (اولین دمایی که سوخت در آن مشتعل می‌­شود) فراورده می‌شود. به منظور اصلاح این امر، برش های خروجی از برج تقطیر را به برج استریپینگ کوچکی می‌­فرستند. برش های نفتی در برج استریپینگ در تماس با بخار قرار گرفته و مواد سبکتر از آن­ها جدا می‌­شوند.

برای مشاهده تصفیه نفت چگونه است؟ ۳ مرحله پالایش نفت خام  کلیک نمایید

تقطیر خلأ در پالایش نفت خام و فرآیند های آن

در برج تقطیر اتمسفری مقداری مواد سنگین تر به جا می­‌ماند که دارای نقطۀ جوش بالایی هستند. اگر برای تقطیر این مواد، دمای برج تقطیر بالاتر برده شود، باعث شکست حرارتی مولکول ها و تشکیل کُک می­‌شود. بنابراین برای جلوگیری از این امر، مواد باقیماندۀ برج اتمسفری به برج تقطیر خلأ فرستاده می­‌شوند. برج تقطیر خلأ (Vacuum Distillation Column) دارای فشاری پایین تر از اتمسفر و حدود 10 تا 45 میلی متر جیوه است و افزایش دما در آن باعث تشکیل کُک نمی‌­شود.

باقیماندۀ اتمسفری قبل از ورود به برج خلأ وارد یک کوره می­‌شود. در کوره مقداری بخار آب به جریان تزریق شده تا خوراک ورودی روان تر شده و تشکیل کُک کمتر شود. دمای جریان پس از خروج از کوره بسته به نوع خوراک چیزی بین 380 درجه سانتی گراد تا 450 درجه سانتی گراد می­‌باشد. در این مرحله جریان وارد برج تقطیر خلأ می‌­شود. برج تقطیر خلأ دارای قطر بسیار بزرگ حدود 9 متر بوده و در ساختار آن حدود 8 الی 20 سینی به کار رفته است. تعدادی اجکتور (Ejector) به صورت سری، جهت کاهش فشار، به برج تقطیر خلأ متصل هستند.

جریان ورودی به برج خلأ در اثر افزایش دما بخار شده و برش های مختلف در سینی های خاص خودشان جمع می‌­شوند. در نهایت بخارات خروجی از برج تقطیر خلأ پس از عبور از کندانسورها مایع شده و به صورت فرآورده های برج خلأ خارج می­‌شوند. بعضی از این فراورده ها به صورت مستقیم استفاده شده و بعضی دیگر به واحدهای دیگر پالایشگاه نظیر کراکینگ، رفرمینگ و… جهت تغییر خواص و بهبود کیفیت فرستاده می ­شوند.

برج تقطیر خلأ

دیاگرام جریان های برج تقطیر خلأجدول زیر نشان دهنده فرآورده های خروجی از برج تقطیر خلأ نظیر مشخصات گازوئیل به همراه کاربرد ها و دمای تقطیر در مرحله پالایش نفت خام است:

خلاصه مطلب

مهم ترین قسمت فعالیت پالایشگاه ها پالایش نفت خام و فرآیند های آن می باشد.محصولات درست شده از این روش به صورت مستقیم قابل استفاده نبوده و باید تغییر خواص داده شوند .ما در این مقاله تلاش کریم تمامی اطلاعات لازم درباره پالایش نفت خام و فرآیند های آن را بررسی نماییم.در صورت هر گونه پرسش می توانید با کارشناسان بازار نفت و گاز در ارتباط باشید.