توجه : تمامی مطالب این سایت از سایت های دیگر جمع آوری شده است. در صورت مشاهده مطالب مغایر قوانین جمهوری اسلامی ایران یا عدم رضایت مدیر سایت مطالب کپی شده توسط ایدی موجود در بخش تماس با ما بالای سایت یا ساماندهی به ما اطلاع داده تا مطلب و سایت شما کاملا از لیست و سایت حذف شود. به امید ظهور مهدی (ع).

    در برج تقطیر هیدروکربن های مختلف نفت خام بر چه اساسی از هم جدا میشوند

    1 بازدید

    در برج تقطیر هیدروکربن های مختلف نفت خام بر چه اساسی از هم جدا میشوند را از سایت پست روزانه دریافت کنید.

    برج تقطیر ( جامع و کامل )| برج تقطیر چیست؟| تقطیر|نیل پالا

    برج تقطیر ( جامع و کامل )| برج تقطیر چیست؟| تقطیر|نیل پالا

    تقطیر

    استفاده از اختلاف نقطه جوش برای جداسازی اجزای یک مخلوط مایع اساس فرآیند تقطیر را تشکیل می دهد . در بیشتر موارد موادی که اختلاف نقطه ی جوش آنها قابل توجه است را می توان به وسیله حرارت دادن تفکیک نمود در این صورت ماده با دمای جوش پایین تر ، سریعتر به جوش آمده و ماده با دما جوش بالا باقی می ماند و این امر اساس فرایند تقطیر را تشکیل می دهد. اجزایی را که در اثر حرارت دادن بخار می شوند وارد سرد کننده می کنند تا به صورت مایع جمع آوری گردد.

    برجهای تقطیر سینی دار :

    برج تقطیر

    طرز کار یک برج سینی دار

    بطور کلی فرآیندی که در یک برج سینی دار اتفاق می افتد، عمل جداسازی مواد است. همانطور که ذکر شد فرآیند مذکور به طور مستقیم یا عیرمستقیم انجام می پذیرد.

    در فرآیند تقطیر منبع حرارتی (Reboiler)، حرارت لازم را جهت انجام عمل تقطیر و تفکیک مواد سازنده یک محلول تأمین میکند. بخار بالارونده از برج با مایعی که از بالای برج به سمت پایین حرکت می کند، بر روی سینی ها تماس مستقیم پیدا می کنند. این تماس باعث ازدیاد دمای مایع روی سینی شده و نهایتا باعث نزدیک شدن دمای مایع به دمای حباب می گردد. با رسیدن مایع به دمای حباب به تدریج اولین ذرات بخار حاصل می شود که این بخارات غنی از ماده فرار (ماده ای که از نقطه جوش کمتری و یا فشار بالاتری برخوردار است) می باشد.از طرفی دیگر در فاز بخار موادی که از نقطه جوش کمتری برخوردار هستند، تحت عمل میعان قرار گرفته و بصورت فاز مایع به سمت پایین برج حرکت می کند. مهمترین عملکرد یک برج ایجاد سطح تماس مناسب بین فازهای بخار و مایع است. هر چه سطح تماس افزایش یابد عمل تفکیک با راندمان بالاتری صورت میگیرد. البته رژیم جریان مایع بر روی سینی نیز از جمله عوامل مهم بر عملکرد یک برج تفکیک می باشد.

    برجهای تقطیر با سینی کلاهکدار

    در برجهای تقطیر با سینی کلاهکدار ، تعداد سینیها در مسیر برج به نوع انتقال ماده و شدت تفکیک بستگی دارد. قطر برج و فاصله میان سینی‌ها به مقدار مایع و گاز که در واحد زمان از یک سینی می‌گذرد، وابسته است. هر یک از سینی‌های برج ، یک مرحله تفکیک است. زیرا روی این سینیها ، فاز گاز و مایع در کنار هم قرار می‌گیرند و کار انتقال ماده از فاز گازی به فاز مایع یا برعکس در هر یک از سینی‌ها انجام می‌شود. برای اینکه بازدهی انتقال ماده در هر سینی به بیشترین حد برسد، باید زمان تماس میان دو فاز و سطح مشترک آنها به بیشترین حد ممکن برسد.

    برج تقطیر

    بخشهای مختلف برج تقطیر با سینی کلاهکدار

    بدنه و سینیها: جنس بدنه معمولا از فولاد ریخته است. جنس سینی‌ها معمولا از چدن است. فاصله سینی‌ها را معمولا با توجه به شرایط طراحی ، درجه خلوص و بازدهی کار جداسازی بر می‌گزینند. در بیشتر پالایشگاههای نفت ، برای برجهای تقطیر به قطر ۴ft فاصله میان ۵۰ - ۱۸ سانتیمتر قرار می‌دهند. با بیشتر شدن قطر برج ، فاصله بیشتری نیز برای سینی‌ها در نظر گرفته می‌شود.

    سرپوشها یا کلاهکها: جنس کلاهکها از چدن می‌باشد. نوع کلاهکها با توجه به نوع تقطیر انتخاب می‌شود و تعدادشان در هر سینی به بیشترین حد سرعت مجاز عبور گاز از سینی بستگی دارد.

    موانع یا سدها: برای کنترل بلندی سطح مایع روی سینی ، به هر سینی سدی به نام "وییر" (wier) قرار می‌دهند تا از پایین رفتن سطح مایع از حد معنی جلوگیری کند. بلندی سطح مایع در روی سینی باید چنان باشد که گازهای بیرون آمده از شکافهای سرپوشها بتوانند از درون آن گذشته و زمان گذشتن هر حباب به بیشترین حد ممکن برسد. بر اثر افزایش زمان گذشتن حباب از مایع ، زمان تماس گاز و مایع زیاد شده ، بازدهی سینی‌ها بالا می‌رود.

    برج تقطیر

    برجهای تقطیر با سینی‌های مشبک

    در برجهای با سینی مشبک ، اندازه مجراها یا شبکه‌ها باید چنان برگزیده شوند که فشار گاز بتواند گاز را از فاز مایع با سرعتی مناسب عبور دهد. عامل مهمی که در بازدهی این سینیها موثر است، شیوه کارگذاری آنها در برج است. اگر این سینیها کاملا افقی قرار نداشته باشند، بلندی مایع در سطح سینی یکنواخت نبوده و گذر گاز از همه مجراها یکسان نخواهد بود.

    خورندگی فلز سینیها هم در این نوع سینیها اهمیت بسیار دارد. زیرا بر اثر خورندگی ، قطر سوراخها زیاد می‌شود که در نتیجه مقدار زیادی بخار با سرعت کم از درون آن مجاری خورده شده گذر خواهد کرد. و می‌دانیم که اگر سرعت گذشتن گاز از حد معینی کمتر گردد، مایع از مجرا به سوی پایین حرکت کرده بازدهی کار تفکیک کاهش خواهد یافت.

    برجهای تقطیر با سینی‌های دریچه‌ای

    این نوع سینیها مانند سینیهای مشبک هستند. با این اختلاف که دریچه‌ای متحرک روی هر مجرا قرار گرفته است. در صنعت نفت ، دو نوع از این سینیها بکار می‌روند:

    انعطاف پذیر: همانطور که از نام آن برمی‌آید، دریچه‌ها می‌توانند بین دو حالت خیلی باز یا خیلی بسته حرکت کنند.

    صفحات اضافی: در این نوع سینیها ، دو دریچه یکی سبک که در کف سینی قرار می‌گیرد و دیگری سنگین که بر روی سه پایه‌ای قرار گرفته ، تعبیه شده است. هنگامی که بخار کم باشد، تنها سرپوش سبک به حرکت در می‌آید. اگر مقدار بخار از حد معینی بیشتر باشد، هر دو دریچه حرکت می‌کنند.

    مقایسه انواع گوناگون سینی‌ها

    در صنعت نفت ، انواع گوناگون سینی‌ها در برجهای تقطیر ، تفکیک و جذب بکار برده می‌شوند. ویژگیهایی که در گزینش نوع سینی برای کار معینی مورد توجه قرار می‌گیرد، عبارت است از: بازدهی تماس بخار و مایع ، ظرفیت سینی ، افت بخار در هنگام گذشتن از سینی ، زمان ماندن مایع بر روی سینی ، مشخصات مایع و ... . چون در صنعت بیشتر سینی‌های کلاهکدار بکار برده می‌شوند، برای مقایسه مشخصات سینی‌های دیگر ، آنها را نسبت به سینی‌های کلاهکدار ارزیابی می‌کنند.

    اینک به معرفی چند اصطلاح پرکاربرد در فرایند تقطیر می پردازیم

    خوراک (Feed)

    مخلوط ورودی به داخل برج که ممکن است مایع، گاز و یا مخلوطی از مایع و گاز باشد، خوراک (Feed) نام دارد. معمولا محل خوراک در نقطه مشخصی از برج است که از قبل تعیین می شود. در برجهای سینی دار محل ورودی خوراک را سینی خوراک یا (Feed Tray) می نامند. از جمله مشخصات مهم سینی خوراک این است که از نقطه نظر درجه حرارت و ترکیب نسبی (کسر مولی) ، جزء مورد نظر با خوراک ورودی مطابقت داشته باشد. البته محل خوراک ورودی به حالت فیزیکی خوراک نیز بستگی دارد. معمولا اگر خوراک بصورت مایع باشد، همراه با مایعی که از سینی بالایی سرازیر می شود به درون سینی خوراک وارد می گردد. اگر خوراک بصورت بخار باشد معمولا آن را از زیر سینی خوراک وارد می کنند و اگر خوراک بصورت مخلوطی از مایع و بخار باشد، بهتر است که ابتدا فاز مایع و بخار را از هم جدا نموده و سپس به طریقی که گفته شد خوراک را وارد برج نمایند. ولی عملا به منظور صرفه جویی از هزینه های مربوط به تفکیک دو فاز بخار و مایع، عمل جداسازی به ندرت صورت می گیرد.

    محصول بالاسری (Overhead Product)

    آنچه از بالی برج به عنوان خروجی از آن دریافت می شود محصول بالاسری نامیده می شود که معمولا غنی از جزئی که از نقطه جوش کمتری برخوردار است می باشد.

    محصول ته مانده (Bottom Product)

    ماده ای که از پایین برج خارج می شود ته مانده یا محصول انتهایی (Bottom) نام دارد و معمولا غنی از جزء یا اجزائ سنگین تر (که از نقطه جوش بالاتری برخوردار می باشند) خواهد بود.

    نسبت برگشت (پس ریز) (Reflux Ratio)

    نسبت مقدار مایع برگشتی به برج بر حسب مول یا وزن به مایع یا بخاری که به عنوان محصول از سیستم خارج می شود را نسبت برگشتی می گویند و آن را با حرف R نشان می دهند.

    نسبت برگشتی و اثرات آن بر شرایط کارکرد برج

    با افزایش نسبت مایع برگشتی تعداد سینی های مورد نیاز جهت تفکیک (طول برج) کاهش می یابد، اما در مقابل آن بار حرارتی کندانسور و جوش آور و مقادیر بخار و مایع در طول برج افزایش می یابد. در این صورت نه تنها لازم است سطوح گرمایی مورد نیاز به آنها اضافه شود، بلکه به دلیل افزایش میزلن جریان مایع و بخار سطح مقطع برج نیز افزایش می یابد.

    هنگامی که مقدار R زیاد باشد تعداد مراحل و طول برج به کمترین مقدار خود می رسد و تمام محصول بالاسری به عنوان مایع برگشتی وارد برج می شود و این حالت را برگشت کامل یا (Total Reflux) می نامند.

    در شرایطی که R در کمترین مقدار خود باشد طول برج و تعداد مراحل در بیشترین مقدار خود خواهد بود و عمل تفکیک به شکل کاملی انجام نخواهد شد. مقدار عملی R معمولا بین حالت برگشت کامل و حداقل میزان R است. در بیشتر موارد مقدار مایع برگشتی بر روی درجه حرارت برج نیز تأثیر می گذارد. معمولا در یک برج تقطیر دمای انتهای آن به مراتب بیشتر از دمای پایین آن است و این اختلاف دما در طول برج وجود خواهد داشت. میزان جریان برگشتی به عنوان یک عامل کنترلی بر روی درجه حرارت سیستم خواهد بود.

    • جوش آور (Reboiler)

    جوش آورها که معمولا در قسمت های انتهای برج و کنارآن قرار داده می شود، وظیفه تأمین حرارت یا انرژی لازم را برای انجام عمل تقطیر به عهده دارند.

    معمولا جوش آورها به عنوان یک مرحله تعادلی در عمل تقطیر و به عنوان یک سینی در برجهای سینی دار در نظر گرفته می شوند.

    انواع جوش آورها

    مهمترین انواع جوش آورها که در صنایع شیمیایی کاربرد زیادی دارند، عبارتند از:

    ۱. دیگهای پوشش (Jacketted Kettle)

    ۲. جوش آورهای داخلی (Internal Reboiler)

    ۳. جوش آور نوع Kettle

    ۴. جوش آور ترموسیفونی عمودی (Vertical Termosiphon Reboiler)

    ۵. جوش آور ترموسیفونی افقی (Horizontal Thermosiphon Reboiler)

    ۶. جوش آور از نوع سیرکولاسیون اجباری (Forced Circulation Reboiler)

    در جوش آورهای ترموسیفونی یا جوش آورهای با گردش طبیعی، حرکت سیال بر اساس اختلاف دانسیته نقاط گرم و سرد صورت می پذیرد. این پدیده می تواند به دو صورت انجام پذیرد که عبارتند از :

    ۱. جوش آوری با یکبار ورود سیال (Once – Thorugh Reboiler)

    ۲. جوش آور با چرخش سیال (Recirculating Reboiler)

    معیارهای موجود برای انتخاب جوش آور مناسب

    بطور کلی نکاتی که در انتخاب یک جوش آور باید مد نظر قرار گیرد عبارتند از :

    ۱. سرعت انتقال (حداقل سطح)

    ۲. فضا و خطوط لوله لازم

    ۳. سهولت نگهداری

    ۴. تمایل به رسوب و جرم گذاری سیال

    ۵. زمان اقامت سیال در فرآیند

    ۶. پیداری عملیاتی

    ۷. هزینه عملیاتی

    ۸. افزایش میزان بخار تولیدی

    هر کدام از جوش آورها مزایا و معایبی دارد که در کتب مرجع جمع آوری شده است. از این داده ها می توان برای طراحی اولیه کمک گرفت. ولی بطور کلی متداولترین و اقتصادی ترین

    جوش آوری که در صنایع شیمیایی و پتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرد نوع ترموسیفونی می باشد، خصوصا نوع افقی آن که در سیستمهای تقطیر کاربرد زیادی دارد.

    انتخاب نوع Reboiler

    انتخاب نوع Reboiler یا جوش آور به عوامل زیر بستگی دارد:

    ۱. خواص فیزیکی سیال بویژه ویسکوزیته و تمایل به رسوبدهی سیال

    ۲. فشار عملیات (خلأ یا تحت فشار)

    ۳. روش قرار گرفتن تجهیزات و فضای قابل استفاده

    مزایای جوش آورهای ترموسیفونی افقی

    ۱. ابعاد واحدهای افقی از نقطه نظر طول لوله ها و وزن محدودیتی نداشته و بنابراین برای سطوح حرارتی بزرگ، نصب واحدهای افقی مطلوبتر و آسانتر می باشد.

    ۲. از آنجائیکه در جوش آورهای ترموسیفونی افقی، سیال در داخل پوسته حرکت می نماید، از نظرعدم رسوب و جرم گذاری و سهولت در نگهداری و استفاده از آنها ترجیح دارد.

    ۳. این جوش آورها از نظر طراحی هیدرولیکی سطوح مایع مجاز در سیستم، منعطف تر می باشند و جریان های با گرد بالایی را می توان بدون هیچ مشکلی در آن ایجاد نمود.

    ۴. جوش آورهای ترموسیفونی افقی نسبت به نوع عمودی، افزایش نقطه جوش کمتری دارند و این مسئله در موارد خاصی کخ سیال نسبت به دما حساس بوده و یا سیستم در حالت خلأ عمل می نماید مزیتی مهم محسوب می گردد.

     چگالنده (Condenser)

    نقش چگالنده در واقع تبدیل بخارات حاصل از عمل حرارت دهی به مخلوط، به مایع می باشد. این امر در اصطلاح میعان یا چگالش نامیده می شود و دستگاهی که در آن عمل مذکور انجام می شود چگالنده نام دارد. به طور کلی چگالنده ها به دو دسته اساسی تقسیم می شوند:

    ۱. چگالنده های کامل (Total Condenser)

    ۲. چگالنده های جزئی (Partial Condenser)

    در صورتیکه تمام بخار بالای برج به مایع تبدیل شود و بخشی ازآن وارد برج شده و بخش دیگر وارد مخزن جمع آوری محصول گردد عمل میعان کامل (Total Condensation) انجام شده است. اما اگر بخشی از بخارات حاصل مایع شده و بخش دیگر به صورت بخار از کندانسور خارج شود به آن یک کندانسور جزئی گفته می شود. در کتب مرجع راهنمای انتخاب نوع کندانسور همراه با ضرایب انتقال حرارت کندانسور تهیه شده است.

    تقطیر

    تقطیر ، در واقع ، جداسازی فیزیکی برشهای نفتی است که اساس آن ، اختلاف در نقطه جوش هیدروکربنهای مختلف است. هر چه هیدروکربن سنگینتر باشد، نقطه جوش آن زیاد است و هر چه هیدروکربن سبکتر باشد، زودتر خارج می‌شود. اولین پالایشگاه تاسیس شده در جهان ، در سال ۱۸۶۰ در ایالت پنسیلوانیای آمریکا بوده است. نفت خام ، از کوره‌های مبدل حرارتی عبور کرده، بعد از گرم شدن وارد برجهای تقطیر شده و تحت فشار و دما به دو صورت از برجها خارج می‌شود و محصولات بدست آمده خالص نیستند. انواع برجهای تقطیر در زیر توضیح داده می‌شوند.
               
        
    برجهای تقطیر با سینی کلاهکدار
    در برجهای تقطیر با سینی کلاهکدار ، تعداد سینیها در مسیر برج به نوع انتقال ماده و شدت تفکیک بستگی دارد. قطر برج و فاصله میان سینی‌ها به مقدار مایع و گاز که در واحد زمان از یک سینی می‌گذرد، وابسته است. هر یک از سینی‌های برج ، یک مرحله تفکیک است. زیرا روی این سینیها ، فاز گاز و مایع در کنار هم قرار می‌گیرند و کار انتقال ماده از فاز گازی به فاز مایع یا برعکس در هر یک از سینی‌ها انجام می‌شود. برای اینکه بازدهی انتقال ماده در هر سینی به بیشترین حد برسد، باید زمان تمام میان دو فاز و سطح مشترک آنها به بیشترین حد ممکن برسد.

                           
    بخشهای مختلف برج تقطیر با سینی کلاهکدار

    بدنه و سینیها: جنس بدنه معمولا از فولاد ریخته است. جنس سینی‌ها معمولا از چدن است. فاصله سینی‌ها را معمولا با توجه به شرایط طراحی ، درجه خلوص و بازدهی کار جداسازی بر می‌گزینند. در بیشتر پالایشگاههای نفت ، برای برجهای تقطیر به قطر ۴ft فاصله میان ۵۰ - ۱۸ سانتیمتر قرار می‌دهند. با بیشتر شدن قطر برج ، فاصله بیشتری نیز برای سینی‌ها در نظر گرفته می‌شود.
    سرپوشها یا کلاهکها: جنس کلاهکها از چدن می‌باشد. نوع کلاهکها با توجه به نوع تقطیر انتخاب می‌شود و تعدادشان در هر سینی به بیشترین حد سرعت مجاز عبور گاز از سینی بستگی دارد.
    موانع یا سدها: برای کنترل بلندی سطح مایع روی سینی ، به هر سینی سدی به نام "وییر" (Wier) قرار می‌دهند تا از پایین رفتن سطح مایع از حد معنی جلوگیری کند. بلندی سطح مایع در روی سینی باید چنان باشد که گازهای بیرون آمده از شکافهای سرپوشها بتوانند از درون آن گذشته و زمان گذشتن هر حباب به بیشترین حد ممکن برسد. بر اثر افزایش زمان گذشتن حباب از مایع ، زمان تماس گاز و مایع زیاد شده ، بازدهی سینی‌ها بالا می‌رود.
    برجهای تقطیر با سینی‌های مشبک
    در برجهای با سینی مشبک ، اندازه مجراها یا شبکه‌ها باید چنان برگزیده شوند که فشار گاز بتواند گاز را از فاز مایع با سرعتی مناسب عبور دهد. عامل مهمی که در بازدهی این سینیها موثر است، شیوه کارگذاری آنها در برج است. اگر این سینیها کاملا افقی قرار نداشته باشند، بلندی مایع در سطح سینی یکنواخت نبوده و گذر گاز از همه مجراها یکسان نخواهد بود.
    خورندگی فلز سینیها هم در این نوع سینیها اهمیت بسیار دارد. زیرا بر اثر خورندگی ، قطر سوراخها زیاد می‌شود که در نتیجه مقدار زیادی بخار با سرعت کم از درون آن مجاری خورده شده گذر خواهد کرد. و می‌دانیم که اگر سرعت گذشتن گاز از حد معینی کمتر گردد، مایع از مجرا به سوی پایین حرکت کرده بازدهی کار تفکیک کاهش خواهد یافت.

    برجهای تقطیر با سینی‌های دریچه‌ای
    این نوع سینیها مانند سینیهای مشبک هستند. با این اختلاف که دریچه‌ای متحرک روی هر مجرا قرار گرفته است. در صنعت نفت ، دو نوع از این سینیها بکار می‌روند:

    ۱.    انعطاف پذیر: همانطور که از نام آن برمی‌آید، دریچه‌ها می‌توانند بین دو حالت خیلی باز یا خیلی بسته حرکت کنند.

    ۲.    صفحات اضافی: در این نوع سینیها ، دو دریچه یکی سبک که در کف سینی قرار می‌گیرد و دیگری سنگین که بر روی سه پایه‌ای قرار گرفته ، تعبیه شده است. هنگامی که بخار کم باشد، تنها سرپوش سبک به حرکت در می‌آید. اگر مقدار بخار از حد معینی بیشتر باشد، هر دو دریچه حرکت می‌کنند.

    مقایسه انواع گوناگون سینی‌ها
    در صنعت نفت ، انواع گوناگون سینی‌ها در برجهای تقطیر ، تفکیک و جذب بکار برده می‌شوند. ویژگیهایی که در گزینش نوع سینی برای کار معینی مورد توجه قرار می‌گیرد، عبارت است از: بازدهی تماس بخار و مایع ، ظرفیت سینی ، افت بخار در هنگام گذشتن از سینی ، زمان ماندن مایع بر روی سینی ، مشخصات مایع و ... . چون در صنعت بیشتر سینی‌های کلاهکدار بکار برده می‌شوند، برای مقایسه مشخصات سینی‌های دیگر ، آنها را نسبت به سینی‌های کلاهکدار ارزیابی می‌کنند.

    برجهای انباشته
    در برجهای انباشته ، بجای سینی‌ها از تکه‌ها یا حلقه‌های انباشتی استفاده می‌شود. در برجهای انباشته حلقه‌ها یا تکه‌های انباشتی باید به گونه‌ای برگزیده و در برج ریخته شوند که هدفهای زیر عملی گردد.

    جنس مواد انباشتی
    این مواد باید چنان باشند که با سیال درون برج ، میل ترکیبی نداشته باشند.

    استحکام مواد انباشتی
    جنس مواد انباشتی باید به اندازه کافی محکم باشد تا بر اثر استفاده شکسته نشده و تغییر شکل ندهد.

    شیوه قرار دادن مواد انباشتی
    مواد انباشتی به دو صورت منظم و نامنظم درون برج قرار می‌گیرند.

             

      مقایسه برجهای انباشته با برجهای سینی‌دار

    در برجهای انباشته ، معمولا افت فشار نسبت به برجهای سینی‌دار کمتر است. ولی اگر در مایع ورودی برج ، ذرات معلق باشد، برجهای سینی‌دار بهتر عمل می‌کنند. زیرا در برجهای انباشته ، مواد معلق ته‌نشین شده و سبب گرفتگی و برهم خوردن جریان مایع می‌گردد. اگر برج بیش از حد متوسط باشد، برج سینی‌دار بهتر است. زیرا اگر در برجهای انباشته قطر برج زیاد باشد، تقسیم مایع در هنگام حرکت از بستر انباشته شده یکنواخت نخواهد بود.
    در برجهای سینی‌دار می‌توان مقداری از محلول را به شکل فرایندهای کناری از برج بیرون کشید، ولی در برجهای انباشته این کار، شدنی نیست. کارهای تعمیراتی در درون برجهای سینی‌دار ، آسانتر انجام می‌گیرد. تمیز کردن برجهای انباشته ، از آنجا که باید پیش از هرچیز آنها را خالی کرده و بعد آنها را تمیز نمایم، بسیار پرهزینه خواهد بود.

    نگاه اجمالی

    هر پالایشگاه ، دارای طرحهای تولید خاص خود است که بر اساس تجهیزات فراهم ، هزینه‌های عملیاتی و میزان تقاضا برای فراورده‌ها مشخص می‌شوند. طرح تولید بهینه برای هر پالایشگاه ، بر اساس ملاحظات اقتصادی مشخص می‌گردد و عملیات دو پالایشگاه هرگز کاملا مشابه یکدیگر نیستند.

     فراورده‌های نفتی

    درحالی‌که مصرف کننده عادی تصور می‌کند که شمار فراورده‌های نفتی نظیر بنزین ، سوخت جت ، نفت سفید و غیره محدود است، ولی بررسیهایی که موسسه نفت آمریکا ( API ) در مورد پالایشگاههای نفت و کارخانه‌های پتروشیمی انجام داده است، نشان می‌دهد که بیش از ۲۰۰۰ فراورده نفتی با مشخصات منحصر بفرد تولید می‌شود که در ۱۷ گروه طبقه‌بندی می‌شوند و عبارتند از:

    گازهای سوختی - گازهای مایع - انواع بنزین - سوختهای توربین گازی (جت) - نفت سفید - فراورده های میان تقطیر (سوخت دیزل و نفت کوره های سبک) - نفت کوره باقیمانده ای - روغن‌های روان‌ساز - روغن‌های سفید - فراورده های میان روغن‌های ترانسفورماتور و کابل- گریس- مومها (واکس) - آسفالتها - ککها - دوده‌ها - مواد شیمیایی ، حلالها ، متفرقه.

    معمولا شمار فراورده‌هایی که طراحی پالایشگاه را جهت می‌دهند نسبتا کم است. فرایندهای اصلی پالایش را با توجه به فراورده‌هایی که تولیدشان زیاد است مانند بنزین ، سوخت جت ، سوخت دیزل طراحی می‌کنند. بعضی از اجزای نفت خام را همان‌گونه که هستند (یعنی فراورده ها تقطیر مستقیم) بفروش می‌رسانند و یا اینکه عملیات پالایش بعدی را بر روی آنها انجام می‌دهند تا فراورده‌های با ارزشتری بدست آورند.

    منابع خوراک پالایشگاه

    مواد خام پایه پالایشگاهها نفت خام است. اگر چه در بعضی موارد از نفت‌های سنتزی حاصل از سایر منابع (جیلسوتیت، ماسه‌های قیری ، غیره) نیز استفاده می‌شود.

    فرایندهای پالایش در پالایشگاه

    تقطیر نفت خام

    دستگاه‌های تقطیر نفت خام ، نخستین واحدهای فراورش (پالایش) عمده در پالایشگاه هستند. تفکیک نفت خام در دو مرحله صورت می‌گیرد، اول تفکیک جزء به جزء همه نفت خام در فشار اتمسفر و سپس ارسال باقیمانده دیر جوش این مرحله به دستگاه تفکیک دیگری که تحت خلاء شدید عمل می‌کند. بنابراین ، نفت خام پس از حرارت در کوره در برج تقطیر اتمسفری به فراورده‌های زیر تفکیک می‌شود:
    گازهای سوختی ( که عمدتا شامل متان و اتان است ) ، گازهای سبکتر (شامل پروپان ، بوتان و همچنین متان و اتان است) ، نفتهای سبک تثبیت نشده ، نفتهای سنگین ، نفت سفید ، نفت گاز اتمسفری و باقیمانده خام برج تقطیر اتمسفری (ARC). در برج تقطیر در خلاء نیز باقیمانده برج تقطیر اتمسفری به جریان نفت گاز خلاء و باقیمانده برج تقطیر در خلاء (VRC ) تفکیک می‌شود. نفت گاز اتمسفری و نفت گاز خلاء را غالبا برای تولید بنزین ، سوخت هواپیما و سوخت دیزل به واحد هیدروکراکینگ یا کراکینگ کاتالیزی می‌فرستند.
    باقیمانده برج خلاء را نیز می‌توان در واحدهای گرانروی شکن ، کمک‌سازی و یا آسفالت‌زدایی برای تولید نفت کوره سنیگن و یا خواک واحد کراکینگ و یا مواد خام روغن روان‌سازی پالایش کرد. باقیمانده نفت خامهای آسفالتی را می‌توان برای تولید آسفالت جاده سازی و یا پشت بام ، مورد عملیات یا پالایش دیگری قرار داد.

    فرایندهای کک سازی و گرمایی

    باقیمانده خام برج تقطیر در خلاء ( VRC ) در واحد کک سازی به کمک گرما شکسته می‌شود و در نتیجه گاز تر، بنزین واحد کک سازی ، نفت گاز واحد کک سازی و کک تولید می‌شود. در واقع ، در کک بدست آمده مواد فرار و یا با نقطه جوش بالا وجود دارد. برای حذف اغلب مواد فرار از کک نفتی ، باید آن را در دمای ۲۰۰۰ تا ۲۳۰۰ درجه فارنهایت تکلیس کرد. موارد استفاده اصلی از کک نفتی عبارتند از:
    سوخت انواع کوره‌ها ، ساخت آند ها برای کاهش سلول الکترولیتی آلومین ، استفاده مستقیم از آن به عنوان منبع کربن شیمیایی برای تولید فسفر عنصری ، کلسیم کاربید و سیلسیم کاربید ، ساخت الکترود برای بکارگیری در کوره الکتریکی تولید فسفر عنصری ، تیتان دی اکسید ، کلسیم کاریبد و سیلیسیم کاربید ، تولید گرافیت.

     
    کراکینگ و هیدروکراکینگ کاتالیزی

    نفت گاز حاصل از واحدهای تقطیر اتمسفری و تقطیر در خلاء و کک سازی به عنوان خوراک واحدهای کراکینگ کاتالیزوری و یا هیدروکراکینگ بکار می‌رود. این واحدها مولکولهای سنگین را شکسته و آنها را به مواد باارزشتری مانند بنزین ، سوخت جت و نفت کوره سبک تبدیل می‌کنند. فراورده های سیر نشده واحد کراکینگ ، نخست سیر می‌شوند و سپس در واحد تبدیل و یا واحد پالایش با هیدروژن ، کیفیت بهتری پیدا می‌کنند. فراورده های واحد هیدروکراکینگ ، سیر شده هستند.

    رفرمینگ (تبدیل) کاتالیزی و همپارش

    نیاز اتومبیلهای امروزی به بنزینهای با عدد اکتان بالا ، محرکی برای استفاده رفرمینگ کاتالیزی شد. در رفرمینگ کاتالیزی ، تغییر در نقطه جوش ماده‌ای که از این واحد می‌گذرد، نسبتا کم است، زیرا مولکولهای هیدروکربن ، شکسته نمی‌شوند، بلکه ساختارهای آنها بازآرایی می‌شوند تا آروماتیکهای با عدد اکتان بالا تولید شوند. منابع خوراک واحد رفرمینگ کاتالیزی عبارتند از:
    بنزینهای سنگن تقطیر مستقیم (HSR ) و نفت سنگین حاصل از واحدهای برج تقطیر نفت خام ، کک سازی و کراکینگ. فراوده های حاصل تبدیل کاتالیزی برای فروش به عنوان بنزین معمولی و بنزین سوپر با هم مخلوط می‌شوند.
    عدد اکتان نفتهای سبک ( LSR ) را می‌توان با استفاده از فرایند همپارش که طی آن پارافینهای نرمال (راست زنجیر) به همپارهایشان تبدیل می‌شوند، بهبود بخشید.

    بازیابی بخار (واحد صنعتی گاز(

    جریانهای گاز تر حاصل از واحد تقطیر نفت خام ، کک سازی و واحدهای کراکینگ در بخش بازیابی بخار ، به گاز سوختی ، گاز نفتی مایع ( LPG ) ، هیدروکربنهای سیر نشده (پروپیلن، انواع بوتیلن و پنتن )، نرمال بوتان و ایزوبوتان تفکیک می‌شوند. گاز سوختی در کوره‌های پالایشگاه سوزانده می‌شود و n-بوتان با بنزین و یا LPG مخلوط می‌شود. هیدروکربنهای سیر نشده و ایزوبوتان بمنظور فراورش ، به واحدهای آلکیل دار شدن فرستاده می‌شوند.

    آلکیل دار کردن

     افزایش یک گروه آلکیل به هر ترکیب ، یک واکنش آلکیل دار کردن است. ولی در پالایش نفت ، واژه آلکیل دار کردن در مورد واکش اولفین های دارای وزن مولکولی پایین با یک ایزوپارافین ، به منظور تشکیل ایزوپارافینهای دارای وزن مولکولی بالاتر ، بکار می رود. نیاز به سوختهای هواپیمایی با عدد اکتان بالا انگیزه خوبی برای توسعه فرایند آلکیل دار کردن بمنظور تولید بنزین‌های ایزوپارافینی با عدد اکتان بالا بود.
    اگر چه آلکیل دار کردن در فشار و دمای بالا ، بدون نیاز به کاتالیزگر مسیر است، ولی تنها فرایندهایی از اهمیت اقتصادی برخورد دارند که در دمای پایین و در مجاورت سولفوریک اسید یا هیدروفلوئوریک اسید انجام می شود. با انتخاب مناسب شرایط عملیاتی ، بیشتر فراورده‌ها در گستره جوش بنزین با اعداد اکتان موتوری ۸۸ تا ۹۴ و اعداد اکتان پژوهشی بین ۹۴ تا ۹۹ قرار می‌گیرد.

    اختلاط فراورده ها

    هدف از اختلاف فراورده‌ها ، تخصیص اجزای اختلاطی فراهم برای دستیابی به شرایط و مشخصات فراوده مورد تقاضا با کمترین هزینه و تولید فراورده‌های فزاینده‌ای است که سود کلی پالایشگاه را بیشینه کند. فراورده‌های عمده پالایشگاهی که از طریق اختلاط بدست می‌آیند عبارتند از:
    بنزین ، سوخت جت ، نفت کوره و سوخت دیزل که از مخلوط میان تقطیرهای واحد تقطیر نفت خام ، کک سازی و واحدهای کراکینگ بدست می‌آیند. در برخی از پالایشگاهها ، نفت گاز خلاء سنگین و باقیمانده خام نفتهای خام نفتنی و یا پارافینی را برای تولید روغن‌های روانسازی فراورش (پالایش) می‌کنند. پس از حذف آسفالتها در واحد آسفالت زدایی با پروپان ، باقیمانده خام تقطیر در خلاء و نفت گاز خلاء ، بمنظور تولید مواد پایه روغن‌های روانساز ، در معرض یک رشته عملیات محدود قرار می‌گیرند.
    نفت گازهای خلاء و منابع خام آسفالت زدایی شده را نخست بمنظور حذف ترکیبات آروماتیکی ، با حلال استخراج می‌کنند و سپس بمنظور بهبود نقطه ریزش ، موم (واکس) زدایی می‌نمایند. بعد از این مرحله ، این مواد را بخاطر بهبود رنگ و پایداری ، با خاک رسهای خاص عمل آوری کرده یا در معرض عمل آوری جدی با هیدروژن قرار می‌دهند و سپس آنها را برای تولید روغنهای روانساز مخلوط می‌کنند.

    فرایندهای پشتیبانی

    تعدادی از فرایندها در پالایشگاهها مستقیما در تولید سوختهای هیدروکربنی شرکت ندارند، بلکه نقش پشتیبانی ایفا می‌کنند. این فرایندها عبارتند از:

    رده بندی فراورده‌ها در پالایشگاه

    در یک پالایشگاه ، اغلب سه نوع فراورده تولید می‌گردد:

    و بطور کلی فراورده های حاصل از پالایشگاهها عبارتند از:

     ارزیابی نفت خام و روش های تفکیک (Condensate)

    کلمات کلیدی: نفت خام، تقطیر،اساس کار دستگاههای تقطیر، واحد قیر و راهسازی، آزمایشگاه ها، کاربردها

    نفتی که از چاه بیرون می آید همواره مقداری آب و رسوبات گازی به همراه دارد. در واحد بهره برداری هدف آن است که این مواد را از نفت خام جدا کنند . نفت خام را به پالایشگاهها می فرستند (جهت تصفیه شدن) و یا اینکه از طریق ترمینال ها آن را صادر می کنند. می دانیم که پالایشگاهها بر اساس نوع خوراک آنها طراحی می شوند.
    در این واحد ابتدا یک سری آزمایشات مقدماتی مثل اندازه گیری مقدارash, N2,O2,H2O را روی نفت خام انجام می دهند. پس از آن به شناخت ترکیب نفت خام بااستفاده از ستون تقطیر و روش غیر پیوسته می پردازند.
    دراین روش مقداری نفت خام را داخل Flask قرار داده و حرارت می دهند.
    در بالای Flask ستون تقطیر قرار دارد و کمی بالاتر یک Condenser قرار گرفته است. در آنجا یک دماسنج قرار دارد که با استفاده از آن Cut point ها رامی توانیم بخوانیم و برش های مختلف را در زمان مناسب جدا کنیم . در مورد گازهای هیدرو کربوری سبک با استفاده از هوا مایع گازهایی مثل پروپان و بوتان را مایع می کنند. هر قدر عمل تقطیر ادامه یابد و جداسازی بیشتر صورت گیرد، هیدروکربورهای داخل سنگین تر می شوند، اما اگر دما از حد مشخص بالاتر رود عمل کراکنیگ صورت می گیرد. چون هدف ما پی بردن به تفکیک نفت خام می باشد باید به شدت مراقب باشیم تا دما از یک حدی بالاتر نرود و کراکنیگ صورت نگیرد. در ستون تقطیر آزمایشگاهی ابتدا NGL ، آب ، بنزین ، نفت سفید و گاز جدا می شوند.

     در این مرحله هیدروکربورهای باقی مانده به شدت ویسکوز شده اند و باید از فرآیندهای دیگری برای ادامه عملیات استفاده کنیم. بعد از این مراحل هریک از ترکیبات بدست آمده را به واحدهای بعدی می فرستند تا آزمایشاتی برای تعیین مشخصات هریک از آنها انجام گیرد. روغن ها را نیز برای تصفیه به سایر واحدها می فرستند. دیواره ستون تقطیر ذکرشده در فوق را دو جداره و جیوه اندود می کنند تا از هدر رفتن گرما جلوگیری شود.
    اگر بخواهیم نفت خام را صادر کنیم، باید خصوصیات آن مانند API، درصد ناخالصی و ویسکوزیته آن را تعیین کنیم.
    اساس تقطیر نفت خام بر مبنای اختلاف نقطه جوش است و در تقطیر نفت خام نمی توانیم یک ترکیب را بطور خالص جدا کنیم. بهمین خاطر از محدوده نقطه جوش استفاده می کنیم: مثلاً برش °C 65-15 یا برش ۱۰۰-۶۵ درجه سانتیگراد.
    در این آزمایشگاه روشهای U.O.P, ASTM می توانند مورد استفاده قرار گیرند.

    تقطیر بصورت batch است و دمای حمام را تا °C 20- قرارمی دهیم تاگازهایی مثل متان و اتان و.... را جدا کنیم، بعداً طبق چارت تقطیر عمل تقطیر را انجام می دهیم تا درصد رانسبت به خوراک اولیه بدست آوریم.
    اگر دما را به ۲۰۰ برسانیم فشار را باید پایین آوریم تا برشها Crack نشوند.بعد از تهیه برش ها آنها را به آزمایشگاه می فرستیم. مثلاً برا ی بنزین عدد اکتان مهم است و باید عدد اکتان تعیین شود.قیر و آسفالت و روغن را با دستگاه دیگری جدا می کنیم.
    در این قسمت از دستگاههایی چون Separators ، Reflox و Condenser استفاده می شود.
    همانطور که قبلاً اشاره شد در مورد نفت خام جداسازی مواد بصورت خالص بی معناست و فقط برشها جدا میشوند. دراینجا برای جداکردن برشهای °C 65-15 ابتدا شیرها را باز کرده و پس از جدا کردن مواد، شیرها را می بندیم و عملیات تقطیر را ( با توجه به دما ) ادامه می دهیم .
    اگر هیدروکربورها خیلی حرارت ببیند، عمل کراکنیگ صورت می گیرد و چون ما نمی خواهیم این کار صورت بگیرد، در اینجا با اعمال فشارهای مختلف عمل جداسازی انجام می پذیرد.
    در بخشهای دیگر ستون تقطیر عمل روغنگیری انجام می پذیرد که این عملیات در حدود فشارهای بین یک تا ده میلی متر جیوه انجام می پذیرد.
    با داشتن وزن هر برش و داشتن وزن خوراک اولیه می توان درصد وزنی هر برش و درصد حجمی هر برش را بدست آورد. همچنین می توان وزن مخصوص هر برش رانیز بدست آورد.
    از پارامترهای دیگر قیمت گذاری نفت خام بر اساس منحنی تقطیر(که S شکل است) صورت می پذیرد و برای هر محصول تستهای ویژه آن محصول صورت می گیرد:

     ۱. عدد اکتان ( gasolin)
    ۲. نقطه دودی (kerosine)
    ۳. در مورد روغنها باید عملیات تصفیه روغن صورت بگیرد.

    همچنین در واحد نفت خام بخش تفکیک و ارزیابی ترکیبات C1-C 100 و ایزومرهای آنها وجود دارد. نفت خامی که گاز آن استخراج شده باشد به آن نفت مرده می گویند.
    نفت پس از اینکه تصفیه شد به خطوط لوله منتقل می شود. قبل از اینکه نفت به خطوط لوله انتقال داده شوند، باید یک سری آزمایشات جهت تشخیص مشخصات نفت انجام گیرد تا شناسنامه نفت خام تعیین شود.
    مـا بایـد بـه ایـن نکتـه تـوجـه داشته باشیم که نفت خام برداشت شده از مخازن به مرور زمان تغییر خاصیت می دهند و سنگین تر می شوند.
    همچنین نفت خام موجود در خط لوله از ترکیب نفت مخازن مختلف است وخواص آن نیز معمولاً متفاوت است. بنابراین بررسی خواص متفاوت آن باید صورت گیرد.
    در مرحله تقطیر ابتدا NGL بنزین جدا می شود و عناصر سبک دربالا جداسازی شده و عناصر سنگین در پایین ستون جمع آوری می شوند. با داشتن وزن اولیه و وزن مواد بدست آمده، درصد مواد مختلف بدست می آیند و از آنجا منحنی تقطیر رسم می شود.
    روشهای آزمایشگاهی تقطیر عبارتند از:ASTM ،U.O.P و I.P
    از کارهای مهمی که در بخش تقطیر نفت خام صورت می گیرد عبارتند از:

        ۱. تعیین وزن مخصوص
        ۲. تعیینAPI
        ۳. درصد ناخالصی ها ، نظیر گوگرد، نیتروژن و غیره
        ۴. تعیین ویسکوزیته نفت
        ۵. سبک یا سنگین بودن نفت خام
        ۶. تعیین درصد فرآورده های نفتی

    در روش های ASTM ستون تقطیر دارای حدود ۳۲-۳۰ سینی می باشد. این ستون بصورت دو جداره است. ایـن واحـد بصـورت batch عمل می کند. در بـالای ستون یک دماسنج قرار دارد که دما را نشان می دهد.
    محدوده برای جمع آوری محصولات متغیر است.
    از دمای °C 20- برای جمع کردن گازهای سبک نظیر متان تا دمای °C 150 برای جمع آوری ترکیبات سنگین در انتهای ستون استفاده می شود.

    واحد تفکیک و تقطیر نیمه صنعتی نفت خام

    پس از بهره برداری نفت خام از چاه و انتقال آن به مراکز بررسی، باید پتانسیل های آن را مورد بررسی قرار داد، به همین علت یک سری آزمایشات دقیق روی نفت خام انجام می گیرد تا بتوانیم مشخصات و ترکیبات موجود در نفت خام را ارزیابی کنیم.
    این واحد در واقع ۲ کار عمده انجام می دهد.
        ۱. سرویس دهی به واحدهای دیگر و پتروشیمی
        ۲. پروژه های تحقیقاتی در مورد نفت و ترکیبات آن و سرویس دهی در مورد صادرات
    نفت خام بر اساس استانداردهای موجود تقطیر وبعلاوه روی نفت خام مطالعاتی انجام می دهند و برشهای مختلف را جدا می کنند و مسائل مختلفی را نظیر درصد گوگرد، Flash point, Dew point و ... را بررسی می کنند.
    در این واحد از یک دستگاه ، شبیه تقطیر استفاده می شود این دستگاه حدود ۶۵ سینی از نوع bubble cap دارد که در فشار اتمسفر کار می کند، همچنین می توان در شرایط خلاء نیز با آن کار کرد.
    اصول کار دستگاه شبیه تقطیر بر اساس اختلاف در نقطه جوش ترکیبات مختلف می باشد. چون ترکیبات نفتی دارای برشهای مختلف با نقطه جوش متنوعی هستند.
    در این دستگاه ستونی وجود دارد که ستون تقطیر نام دارد دمای آن از پایین به بالا در حال افزایش تدریجی است. ترکیبات سنگین در انتهای ستون و ترکیبات گازی در بالای ستون جمع می شوند.

    اساس کار دستگاههای تقطیر به ۲ صورت می باشد که عبارتند از:
        قسمت پیوسته (سیستم) Continous
        قسمت (سیستم) Batch

    در سیستم پیوسته (که اساس کار این دستگاه شبیه تقطیر است ) همه محصولات جدا شده و هر کدام همزمان و در یک سیستم دقیق جمع آوری می شوند. یعنی می توان در یک لحظه تمام محصولات و برشهای نفتی را جمع کرد.
    در سیستم Batch با توجه به اینکه در هر دمای خاصی یک ترکیب به دمای جوش می رسد با افزایش تدریجی دما هر محصول و برش خاصی به ترتیب جمع آوری می شود، پس زمان زیادتری لازم داریم.

    اصولاً جهت مطالعات روی ترکیبات و برشهای نفتی ۲ روش عمده وجود دارد که عبارتند از:
        ۱. روش برج تقطیر
        ۲. روش استفاده از نرم افزار
    البته استفاده از نرم افزار برای دقت محاسبه برشهای آن و خواص سیالی دقیق تر است. اما چون در صنعت به اتکای کارهای آزمایشگاهی پروژه ها را تعریف می کنند، لازم است که دریک مقیاس نیمه صنعتی این آزمایشات انجام شود تا بتوانیم نظر مسؤلین صنعت نفت را به خود جلب کنیم . مثلاً تولید ۲۰ بشکه به ۲۰ لیتردر یک مقیاس نیمه صنعتی .
    از این ستون تقطیر برای کارهای تحقیقاتی، تولیدی و شبیه سازی و غیره استفاده می شود.
    ظرفیت دستگاه حدود ۱۵ لیتر است. در قسمت بالایی بخارات را مایع می کنیم و سپس در پایین از طریق یک گیرنده آن را جمع آوری می کنیم.
    از آب و یا الکل به عنوان مایع سرد کننده در سیستم استفاده می شود. در این میان یک سری تستهای جانبی روی نفت خام و یا ‍فرآورده های نفتی انجام می دهند.
    از جملـه کارهای دیگــر تعیین دقت ریـزش گازوئیل است. تعیین رنگ نفت نیز از جمله کارهای دیگر است.
    از طریق دستگاه تقطیر وAD-4 یک منحنی، D-8 بدست می آید که از طریق نقطه جوش حاصل می گردد.(Automatic distillalion)

    دستگاه پیلوت تقطیر
    دستگاه موجود در این بخش می تواند چند شبکه تولید داشته باشد. به این شکل که به ۲ صورت پیوسته و بسته کار می کند، می توان حرارت را به صورت بخار ویا به صورت الکتریکی اعمال کرد. اگر از روش پیوسته استفاده شود دستگاه با یک سرعت ثابت تغذیه می شود. در این حالت در اواسط مسیر ستون تقطیر، نیزمحصول خواهیم داشت. ولی در سیستم بسته فقط محصول بالاسری را خواهیم داشت. دستگاه دارای ۱۵ سینی است.
    ترکیبات نفتی را فقط تا حد خاصی می توان حرارت داد و اگر به حرارت بالاتری در بعضی جاها نیاز داشته باشیم می توانیم فشار خلاء را پایین بیاوریم. این سیستم این امکان را دارد که خلاء را تا ۱۰ میلی بار پایین آورد.
    ۵ مخزن در کنار دستگاه دیده می شود که هر یک از محصولات وارد آنها می شود. در این دستگاه به صورت یک در میان بین سینی ها دما داریم و نیز می توانیم با سرنگ نمونه برداری کنیم. به همین دلیل این دستگاه برای کارهای تحقیقاتی کاربرد زیادی دارد.
    از آنجایی که سیستم بسته است ( برای کاهش امکان خطر) با استفاده از سیستم تولید هوا مایع که هوا را در دمای °C196- مایع کرده است- ترکیبات سبک ترا ز C3 را به حالت مایع در می آورند. با استفاده از سیستم هوا مایع می توان از یک سری به همراه تجهیزات الکل برای مایع کردن گازهای سبک استفاده کرد.

    دستگاه CHROMPACK
    برای جداسازی ترکیبات هیدرو کربوری به کار می رود
    دستگاه GC
    در این بخش یافت می شود که قبلاً شرح داده شد.واحد تقطیر و تفکیک نیمه صنعتی یکی از بخشهای مکمل مهندسی نفت است.
    دستگاه پیلوت تقطیر بیشتر برای کارهای تحقیقاتی استفاده می شود. برای خنک کردن بخارات سبک از یک حمام استفاده می شود که تا دمای ۳۵ درجه زیر صفرخنک می کند.
    هر قدر برگشت بیشتر باشد محصول خالص تر خواهد بود و زمان تقطیر در این صورت بیشتر می شود و تفاوت حالت Continous, batch در این است که در حالت های batch ورودی یکطرفه است و خروجی بطور پیوسته به بیرون می رود.

    کاربردهای دستگاه پیلوت تقطیر (Fischer )
            ۱. شبیه سازی شرایط پالایشگاه
            ۲. تولید بعضی از محصولات ویژه درحد چند تن
            ۳. کارهای تحقیقاتی
            ۴. تحقیقات بر روی کاهش خسارت در تغییرات خوردگی
            ۵. پالایشگاهها
    یکی دیگر از تفاوتهای روش Continous , batch این است که در روش batch ما در هر لحظه درستون تقطیر فقط یک برش داریم اما در روش پیوسته در هر لحظه در ستون تقطیر بطور همزمان چند برش نفتی خواهیم داشت .
    دستگاه Automatic distillation) AD-4)
    برای تبخیر هیدروکربورهای سبک به کار می رود.

    انواع سینی های موجود در ستون تقطیر عبارتند از:
        ۱. ( perforated) : مشبک
        ۲. bubble cap .‎

    آزمایشگاه تفکیک: ( separation lab.)
    در این آزمایشگاه در یک دستگاه تقطیرcm³ 100 از نمونه نفت را مورد تفکیک قرار می دهند و با استفاده از منحنی ها نقطه D-86 را بدست می آورند.

    آزمایشگاه تصفیه روغن
    در این آزمایشگاه کارهای زیر صورت می گیرد.
    ۱- اندازه گیری برشهای روغنی ،
    ۲- آسفالتین ،
    ۳- مقدار آب و نمک نفت و
    ۴- تعیین نقاط جوش برشهای سنگین

    آزمایشگاه شناسایی هیدروکربورهای نفتی

    محصول بالای ستون تقطیر و ترکیبات سبک را در اینجا آنالیز می کنند. در این قسمت از دستگاه GC استفاده می شود.
    یک دستگاه دیگر نیز گروههای هیدروکربوری را شناسایی می کند. اما محدودیت دمایی دارد. نام این دستگاهPIONA Analyzer است و بالای °C 220 را نمی تواند اندازه گیری کرد.
    چون هر کدام از برشهای نفتی دارای خواص منحصر بفرد است، با استفاده از منحنی های مخصوص که بصورت پیک هایی است به عنوان خروجی دستگاه(GC ) محسوب می شود، می توان به این طریق برشهای نفتی را تعیین کرد.

    واحد قیر و راهسازی

    از قیر برای منظور های مختلفی استفاده می شود که می توان به موارد زیر اشاره کرد:
        ۱. در راهسازی
        ۲. در قطعات الکتریکی برای اینکه اتصال کوتاه اتفاق نیفتد و برای عایقکاری نیز استفاده می شود.
        ۳. در درزبندی معمولاً بین قطعات بتونی یک لایه قیر می ریزند تا انبساط و انقباض آنها را کنترل کند و صدمه ای وارد نشود.
        ۴. در پوشش زیر بدنه اتومبیل و جلوگیری ازاکسید شدن قطعات استفاده می شود.

    به طور کلی قیر را به ۳ طریق می توان تهیه کرد که عبارتند از:

        ۱. باقیمانده نفت خام در فرآیند پالایش در پالایشگاهها پس از اینکه به وسیله روشهای فیزیکی آب و مواد معدنی آنها جدا شده باشد .
        ۲. قیرهای طبیعی : که در اثر مهاجرت نفت خام به سطح زمین و تحت تاثیر هوازدگی و تبخیر به قیر طبیعی تبدیل می شوند.
        ۳. قیر زغال سنگ: قطران حاصل از عملیات کوره بلند است (قطرانCoaltar ) اگر قطران را بدون وجود اکسیژن حرارت دهند بهPeech ( قیرزغال سنگ ) تبدیل می شود.
    تقریباً بدترین نفت خام، بهترین نفت خام برای تولید قیر است. برعکس بهترین نفت خام (سبک ترین)
    آنها، بدترین نوع برای تولید قیر است. آنچه که در ایران تولید می شود، نفت خام حدواسط است که چندان برای تولید قیر مناسب نمی باشد.
    قیر جزء سیالات غیر نیوتینی است. همچنین می دانیم که تغییرات آن نسبت به دما بسیار زیاد است. از آنجا که قیر جامد وزن مخصوص بیشتری نسبت به قیر مایع دارد، در حین فرآیند ذوب در انجام عمل Convection motion ایجاد اختلال می کند. زیرا قیر جامد در زیر قسمت ذوب شده و داغ قرار می گیرد.
    قیر را معمولاً برای مصرف در حلال های نفتی حل می کنند و یا از مخلوط آن بصورت امولسیون با آب استفاده می شود. وجود آسفالتن در قیر باعث می شود که حجم قیر بالا رود و وزن مخصوص آن پایین بیاید. همچنین آسفالتن باعث بالا رفتن ویسکوزیته قیر می شود و به آن حالت شکنندگی می دهد. وجود رزین در قیر نیز باعث چسبندگی قیر می گردد.

    کاربردهای قیر زغال سنگی
    برای احیاء آهن از اکسید آهن استفاده می شود. زغال سنگ بدون حضور اکسیژن ( پیرولیز) به کک تبدیل می شود( حرارت حدود °C 1100 است). قیر زغال سنگ که تحت این حرارت قرار گیرد به کک تبدیل می شود. در بالای برج تقطیر این گازها قطران می گردند و دوباره جداسازی روی آنها صورت می گیرد که به اینها Core Coke Pitch می گویند.
    Pitch: به هیدروکربوری گفته می شود که بدون حضور اکسیژن تحت حرارت قرارگیرد.
    در ایـن واحـد هـم کارهـای تحقیقـاتـی و هـم کارهـای پروژه ای صورت می گیرد. مثلاً مشکلات موجود در پالایشگاههای داخلی مورد بررسی قرار می گیرند.
    قیرها دارای مشخصاتی هستند که به آنها Penetration grade گفته می شود.
    قیرهایی که بر اساس نفت خام مخلوط بدست می آیند دارای مشخصات ساختاری اند که براحتی نمی توان این مشخصات را پیدا کرد. Penetration gradeخواص قیر را به خوبی نشان نمی دهد.
    معمولاً قیر رابصورت امولسیون در می آورند، امولسیون به این خاطر است که قیر و آب در هم حل نمی شوند، در اینجا ازemulsifier استفاده می شود. این دستگاه از یک طرف ذرات قیر و از طرف دیگر ذرات آب را در بر می گیرد و بدینصورت قیر بصورت امولسیون در می آید.
    انواع emulsifier
            ۱. ionic
            ۲. noniomc
            ۳. cationic                                               4.‎ رسی
    ترکیب شیمیایی : هر قدر که در ستون تقطیر پایین بیاییم مشخصات منحصر به یک محصول خاص دربرشها مشخص می شود. تعداد هیدروکربورهای موجود در هر برش فرق دارد و خصوصیات شیمیایی این برشها کاملاً با هم فرق دارند. اگر بنزین دارای ۱۹ مولکول باشد، که این مولکولها همگی مختلفند، ممکنست خواص فیزیکی این مولکولها یکسان باشد ولی خواص شیمیایی اینها تفاوت دارند.

    نظرات مختلف در مورد مواد تشکیل دهنده قیر:
    دو نظریه در این مورد وجود دارد:
    نظریه اول : Resin و Asphaltene
    نظریه دوم : Saturate، Aromatic ، Polar Aromatic و Asphaltene
    برای هرکدام از اینها یک مشخصات خاصی وجود دارد که باید در محدوده های خاص خودش از آنها استفاده نمود.
    یکی دیگر از کاربردهای قیر برای پوشش لوله های فلزی گاز و نفت و ‌آب در روی زمین که مرطوب بوده و یا در زیر زمین می باشد. هر قدر نسبت C ⁄ H بیشتر باشد قیر بهتری خواهیم داشت.
    آسفالتن: مولکولی است که حجم زیادی را در بر می گیرد ومانند اسفنج متبلور است.

    برای پمپاژ کردن قیر نیاز به محاسبات ویژه و پیچیده ریاضی داریم.
    ارزیابی قیر هایی که در راه سازی مصرف میشود، سه خصوصیت دارد.(۸۰% قیر برای راهسازی استفاده می شود).

            ۱. Pain grade
            ۲. Viscosity grade
            ۳. Performance grading

    بهترین نفت خام، نفت خام پارافینی است که برای تهیه هیدروکربورهای سبک کاربرد دارد. در آمریکا ۱۵ پالایشگاه برای تولید قیر طراحی شده است اما در ایران متاسقانه چنین پالایشگاهی وجود ندارد.
    سابقه استفاده از قیر به دروانهای قدیم بر می گردد که قیر از طریق شکستگیهای سطح زمین و درزها به سطح زمین راه پیدا می کرد. مردم از آن به عنوان ۲ وسیله اصلی و عمده استفاده می کردند که عبارتند از:
            ۱. چسبندگی زیاد
            ۲. ضد زنگ بودن

    از بالای برج تقطیر به پایین نسبت C/H ( نسبت کربن به هیدروژن) افزایش می یابد، یعنی ترکیبات سنگین تر را خواهیم داشت. در واقع ترکیبات آروماتیک افزایش می یابد.
    در قسمت Vaccum bottom : قیرهای نفتی دارای مولکولهای خیلی زیادی هستند.
    قیرهای قدیمی ایران منشاء طبیعی داشته اند و از حوالی کردستان تهیه می شده اند.

    منبع مطلب : nilpala.com

    مدیر محترم سایت nilpala.com لطفا اعلامیه بالای سایت را مطالعه کنید.

    پالایشگاه نفت

    پالایشگاه نفت

    پالایشگاه نفت یک واحد صنعتی است که در آن نفت خام به مواد مفیدتری مانند گاز مایع، نفت سفید، بنزین، گازوئیل، نفت کوره، قیر و دیگر فراورده‌های نفتی تبدیل می‌گردد. پالایشگاه‌های نفت به‌طور معمول واحدهای صنعتی بزرگ و پیچیده‌ای می‌باشند که در آن‌ها واحدهای مختلف توسط مسیرهای لوله‌کشی متعددی به هم پیوند داده شده‌اند.

    مقدمه[ویرایش]

    نفت به‌صورت خام یا فراوری نشده خیلی مفید نیست و به‌صورتی 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 می‌شد، گازها و سایر محلول‌های سبک‌تر آن معمولاً داخل مخزن سوخت جمع شده و باعث بروز انفجار می‌گردید. غیر از مورد گفته شده برای استفاده از نفت، برای تولید محصولات دیگر مانند پلاستیک، فوم‌ها و ... نفت خام به‌طور حتم باید پالایش گردد. فراورده‌های سوختی نفتی در گستره وسیعی از کاربردها، سوخت کشتی، سوخت جت، بنزین و بسیاری دیگر موارد استفاده می‌شود. هر کدام از مواد یادشده دارای نقطه جوشی متفاوت می‌باشند از این رو می‌توان آن‌ها را توسط فرایند تقطیر از همدیگر جدا نمود. از آنجاییکه تقاضای زیادی برای اجزای مایع سبک‌تر وجود دارد از این رو در یک پالایشگاه مدرن نفتی هیدروکربن‌های سنگین و اجزای گازی سبک در طی فرایندهای پیچیده و انرژی بری به مواد با ارزش تری تبدیل می‌شوند.

    نفت به خاطر دارا بودن هیدروکربن‌هایی با وزن و طول‌های مختلف مانند پارافین، آروماتیک‌ها، نفتا، آلکن‌ها، دین‌ها و آلکالین‌ها می‌تواند در موارد متعددی مفید واقع گردد. هیدروکربن‌ها مولکول‌هایی با طول‌های متفاوت هستند که تنها از هیدروژن و کربن تشکیل شده‌اند، ساختارهای مختلف به آن‌ها خواص متفاوتی می‌دهد. 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 می‌توان ماده روغنکاری یا سوخت را به‌طور مستقیم روانه بازار مصرف کرد. می‌توان با ترکیب مولکول‌های کوچک‌تر مانند ایزوبوتان و پروپیلن یا بوتیلن طی پروسه‌هایی همانند آلکالنین کردن یا دیمرازسیون می‌توان سوختی با اکتان موردنظر تهیه نمود. همچنین درجه اکتان بنزین را می‌توان طی فرایند بهسازی توسط کاتالیزور بهبود بخشید که طی آن هیدروژن از هیدروکربن جداشده و هیدروکربن آروماتیکی تشکیل می‌گردد که درجه اکتان بسیار بیشتری دارد. تولیدات میانی برج جداکننده را می‌توان طی پروسه‌های کراکینگ گرمایی، هیدروکراکینگ یا کراکینگ کاتالیزوری سیالی به محصولات سبک تری تبدیل نمود. مرحله نهایی در تولید بنزین ترکیب مواد هیدروکربن مختلف با درجه‌های اکتان متفاوت با همدیگر است تا به مشخصات محصول موردنظر دست یابیم.

    معمولاً پالایشگاه‌های بزرگ توانایی پالایش از صدهزار تا چندین صدهزار بشکه نفت در روز را دارا می‌باشند. به دلیل ظرفیت بالای مورد نیاز، بسیاری از پالایشگاه‌ها به صورت دائم برای مدت طولانی از چندین ماه تا چندین سال به‌طور مداوم کار می‌کنند.

    پالایشگاه‌های نفت بسته به نوع خوراکی که بر مبنای آن طراحی شده‌اند دارای پیچیدگی‌های متفاوتی هستند که بر اساس آن میزان و نوع محصولات متفاوتی تولید می‌کنند. میزان سرمایه‌گذاری 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 سرمایه‌گذاری نیاز دارد.

    محصولات[ویرایش]

    تولیدات پالایشگاه به ترتیب سبک به سنگین عبارتند از:

    فرایندهای رایج[ویرایش]

    PFDoilrefi.JPG

    در شکل پروسس‌های معمول در یک پالایشگاه نفت نشان داده شده‌است. پالایشگاه‌های نفت شامل واحدهای پروسس مختلفی است که در ذیل به توضیح مختصر هر یک از موارد می‌پردازیم:

    تاریخچه[ویرایش]

    اولین پالایشگاه جهان در پولشیتی، رومانی در سال ۱۸۵۶ ساخته شده، تا قبل از اشغال رومانی توسط نازی‌ها چندین پالایشگاه دیگر نیز با سرمایه‌گذاری شرکت‌های آمریکایی در همان محل تأسیس گردید. اکثر این پالایشگاه‌ها در طی بمباران نیروی هوایی آمریکا در عملیات تیدال ویو در ۱۹۴۳ از کار افتادند. پس از این حادثه این پالایشگاه‌ها دوباره سازی گردیده‌اند. پالایشگاه قدیمی دیگر پالایشگاه Oljeon می‌باشد که هم‌اکنون به عنوان موزه در میراث جهانی یونسکو به عنوان سایت انگلسبرگ (Engelsberg) ثبت شده‌است. این پالایشگاه در ۱۸۷۵ افتتاح گردیده‌است. پالایشگاه‌های اولیه درایالات متحده تنها نفت سفید را پالایش می‌کردند و مابقی محصولات پالایش نشده به نزدیک‌ترین رودخانه تخلیه می‌گردید. با اختراع اتومبیل پالایشگاه‌ها به سمت تولید بنزین و سوخت دیزل هدایت شدند که تا به امروز به عنوان اصلی‌ترین فراورده پالایشگاه شناخته می‌شوند. پس از نیمه دوم قرن بیستم در ایالات متحده سازمان‌های محیط زیست قوانین بسیار محدودکننده‌ای برای احداث پالایشگاه‌های جدید (از نظر آلودگی‌های آب و هوا) وضع نموده‌اند. این شرایط احداث پالایشگاه‌های جدید در آمریکا را بسیار محدود و پرهزینه کرده‌است به‌طوری‌که آخرین پالایشگاه نفت احداث شده در ایالات متحده مربوط به سال ۱۹۷۶ می‌باشد. تشخیص اینکه کدام پالایشگاه هم‌اکنون بزرگ‌ترین پالایشگاه جهان است کار مشکلی است. زمانی ادعا می‌شد پالایشگاه راس التانورا در عربستان سعودی متعلق به آرامکو صاحب این عنوان است. با این حال می‌توان ادعا نمود که در قرن بیستم پالایشگاه آبادان واقع در ایران بزرگ‌ترین پالایشگاه جهان بوده‌است. این پالایشگاه در طی جنگ ایران و عراق متحمل خسارات فراوانی شد. هم‌اکنون 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 کرده‌است.

    نسل جدید پالایشگاه ها[ویرایش]

    پتروپالایشگاه (به انگلیسی: Petrochemical Refinery) است که نسل جدیدی از پالایشگاه‌ها به حساب می آیند و بر یکپارچگی بین مجتمع های پالایش و پتروشیمی تأکید دارد. در واقع در مجتمع های پتروپالایشگاهی، هدف تنها تولید سوخت از جمله گاز مایع(ال پی جیبنزین، نفت سفید، نفت گاز و نفت کوره نیست، بلکه در کنار چنین محصولاتی فراورده های ویژه و خوراک های مورد نیاز مجتمع های پلیمری و شیمیایی نیز تولید و عرضه میشود. در مجتمع های پتروپالایش، نفت خام به عنوان خوراک وارد واحدهای فرایندی متعددی میشود تا ترکیبی از محصولات سوختی و پایه پتروشیمی تولید شود. این موضوع سبب شده‌است که مجتمع های پتروپالایش به دلیل تولید همزمان سوخت و سایر محصولات پایه پتروشیمی نیازمند به کارگیری واحدهای فرایندی خاصی باشند.یکی از نویسندگان کتاب هایی که درباره پتروشیمی است را اریک دیک گریسون نوشته است .همچنین پل تانگل ، شان پارکر ، پیت جونیور ، فنگ ری ، اسکات یوهایو و.... . ظرفیت بالفعل پالایش نفت خام کشور روزانه 1 میلیون و 802 هزار بشکه می باشد. طی سال های گذشته برنانمه ریزی جهت افزایش ظرفیت پالایشی کشور به 3 میلیون و 840 هزار بشکه در روز صورت گرفته است. بررسی آخرین وضعیت حاکی از آن است وضعیت حال حاضر صتعت پالایش کشور از هر دو حیث توسعه کمی و کیفی با وضعیت مطلوب فاصله دارد. از حیث شرایط کمی این موضوع قابل تامل است که به رغم گذشت یک دهه از تعریف طرح های جدید پالایشگاهی هیچ‌یک از آنها به بهره برداری نرسیده است.در خصوص تولید کیفی نیز صنعت پالایش کشور نتوانسته است در مقابل کنش های محیطی از جمله ارتقاهای استانداردهای کیفی و زیست محیطی،تغییرات بازار مصرف درست عمل نماید. به‌طوری که در حال حاضر کشور به عنوان واردکننده بنزین محسوب می گردد این در حالی است که مطابق با برنامه های تعریف شده، در سال 95 ایران باید به عنوان صادرکننده فرآورده های اصلی هیدروکربوری منطقه محسوب می گردید. این موضوع را نیز باید اشاره کرد که صنعت پالایش در سال های گذشته صرفا متولی سوخت مورد نیاز کشور بوده است،این در حالی است که این صنعت باید در کنار صنعت پتروشیمی به دنبال تحقق نهضت کاهش خام فروشی باشد.

    پالایشگاه‌های نفت ایران[ویرایش]

    منابع[ویرایش]

    منبع مطلب : fa.wikipedia.org

    مدیر محترم سایت fa.wikipedia.org لطفا اعلامیه بالای سایت را مطالعه کنید.

    جواب کاربران در نظرات پایین سایت

    مهدی : نمیدونم, کاش دوستان در نظرات جواب رو بفرستن.

    میخواهید جواب یا ادامه مطلب را ببینید ؟
    مهدی 2 سال قبل
    -2

    نمیدونم, کاش دوستان در نظرات جواب رو بفرستن.

    برای ارسال نظر کلیک کنید