توليد بنزين و فرآورده‌هاي ميان تقطير از مايعات گازي

واضح آرشیو وب فارسی:سایت دانلود رایگان: دانش نفت: نظر به حجم عظيم مايعات گازي توليدي در كشور و ارزش نوع گروه‌هاي هيدروكربني موجود در ساختار آنها و استفاده‌هاي غيراقتصادي، بدون توجه به كيفيت بالاي آنها، مانند مخلوط كردن با نفت خام به منظور صادرات يا خوراك پالايشگاهها از يك طرف و نياز شديد كشور به بنزين از طرف ديگر، بررسي مايعات گازي براي استفاده بهينه و اقتصادي بسيار ضروري است.
در اين مقاله نمونه اي از مايعات گازي ارزيابي و با توجه به محدوده جوش و كيفيت آن، فرآورده‌هاي مختلفي از جمله بنزين، نفت سفيد، حلال و سوخت جت تهيه شده و مشخصات آنها با هم مقايسه گرديد كه از اين مقايسه، نتايج خوبي حاصل شد. در نهايت يك پالايشگاه با دو نوع خوراك مايعات گازي و نفت خام از نظر سرمايه‌گذاري و سوددهي مقايسه شده، با توجه به اينكه در يك پالايشگاه مايعات گازي، تمام محصولات، قابل استفاده و داراي ارزش اقتصادي نسبتا بالايي هستند، واضح است كه ساخت پالايشگاههايي با خوراك مايعات گازي بسيار اقتصادي و مقرون به صرفه است.
با توجه به مصرف روزافزون بنزين و سوخت‌هاي ميان تقطير و محدود بودن ظرفيت موجود پالايشگاهها، لازم است به دنبال منابع جديدي براي توليد اين فرآورده‌ها باشيم.
بخش اعظم مايعات گازي در محدوده بنزين و نفت سفيد مي‌باشد. تقريباً 50 درصد كاندنسيت در محدوده جوش بنزين است. بنابراين با تبديل كاندنسيت به بنزين نياز به واردات كاهش خواهد يافت. همچنين مي‌توان فرآورده‌هاي ديگر مانند سوخت جت، حلال و ديزل نيز از آن توليد نمود. بطوريكه با احداث پالايشگاه كاندنسيت، مي توان تمام خوراك را به محصولات سبك و ميان تقطير تبديل نمود، بدون اينكه محصولات ديگري مانند نفت كوره و باقيمانده‌هاي تقطير توليد شود. در حال حاضر بخشي از مايعات گازي به خوراك پالايشگاهها اضافه مي‌شود، بخشي ديگر در صنايع پتروشيمي مورد استفاده قرار مي گيرد و قسمتي از آن نيز صادر مي‌شود.
نتايج ارزيابي يك نمونه كاندنسيت
به منظور مقايسه مايعات گازي با نفت خام، يك كاندنسيت و نفت خامي با درجه PI حدود 33 به عنوان نمونه انتخاب شدند. قسمت اعظم اين كاندنسيت در محدوده جوش بنزين و نفت سفيد است. حدود 80 درصد حجم آن تا دماي 200 درجه سانتيگراد تقطير مي‌شود.
بنزين ماشين مخلوطي از جريان‌هاي مختلف پالايشگاه و بنزين تقطير مستقيم )SR(‌ است. بنزين تقطير مستقيم شامل پنتان تا هيدروكربن‌هاي سنگين تر با نقطه جوش حدود 195 درجه سانتي‌گراد، است. براي بهبود رفتارهاي احتراقي، ضدضربه بودن، وزن مخصوص، مشخصه‌هاي تقطير، فشار بخار، ميزان سولفور، مقاومت در برابر اكسيداسيون و خوردگي، بنزين تقطير مستقيم را با جريان‌هاي ديگر پالايشگاه مانند ايزومرات، ريفرميت، آلكيالات، بنزين FCCU مخلوط مي‌كنند تا به خواص موردنظر برسند. همچنين افزودني‌هايي به منظور بهبود هر چه بيشتر اين خواص نيز به اين فرمولاسيون اضافه مي‌شود.
پارامترهاي مهم
عدد اكتان؛ اين پارامتر مقياسي براي مشخص كردن كيفيت احتراق سوخت است. دو نوع عدد اكتان اندازه گيري مي‌شود. عدد اكتان پژوهش (Research Octane Number)‌ در شرايط سرعت كم و رانندگي در شهر و عدد اكتان موتور (Motor Octane Number)‌ هنگام رانندگي در جاده با سرعت زياد اندازه گيري مي‌شود.
حساسيت يك سوخت از اختلاف RON و MON بدست مي‌آيد و اين اختلاف معمولاً بين 10 تا 6 است.
فراريت(Volatility)‌؛ فراريت بنزين بسيار اهميت دارد و توسط دو خاصيت فشار بخار (RVP) و تقطير (ASTM) مشخص مي‌شود.
محدوده جوش بنزين به سه قسمت تقسيم مي‌شود و هر قسمت گوياي خاصيتي از بنزين است. قسمت اول كه تا 25 درصد ابتداي بنزين است نشانگر كيفيت روشن شدن اتومبيل است، قسمت دوم تا 50 درصد تقطير قدرت سوخت و ارزش حرارتي آن را نشان مي دهد و از 50 تا 90 درصد تقطير قسمت سوم منحني مشخص‌كننده ميزان تركيبات سنگين در بنزين است و نشان مي‌دهد چه مقدار از تركيبات سنگين ممكن است در اثر حرارت موتور تجزيه شود. ناخالصي‌هاي بنزين؛ ميزان ناخالصي‌ها از جمله گوگرد و مواد اكسيژنه در بنزين، موجب آلودگي در محيط زيست مي‌شوند كه روز به روز ميزان آنها محدودتر مي‌شود. اغلب كاندنسيت‌ها سولفيد هيدروژن و مركپتان بالايي دارند بنابراين محصولات آنها نياز به فرايندهاي تصفيه با هيدروژن و مركپتان زدايي دارند. نكته قابل توجهي كه از اين مقايسه نتيجه مي‌شود ميزان بنزين توليدي از كاندنسيت است كه در اينجا سه برابر بنزين توليدي از نفت خام است بنابراين ضرورت احداث پالايشگاه كاندنسيت افزايش مي يابد.
سوخت جت
نفت سفيد به عنوان اولين سوخت موتورهاي توربيني مورد استفاده قرار گرفت. اما بعد از جنگ جهاني دوم، آمريكا استفاده از سوخت با محدوده وسيع تر )Wide-Cut( كه از نظر هيدروكربن‌ها، محدوده بنزين و نفت سفيد را در بر مي گرفت، را شروع كرد. اما اين سوخت به علت سبك بودن در طي حمل و نقل، افت جرمي و خطر آتش گيري زيادي داشت و بيشتر براي استفاده در مناطق سردسير چون كانادا و آلاسكا مناسب بود. يكي از پارامترهاي مهم در سوخت جت نقطه يخ زدگي است. اين پارامتر به شدت به شكل مولكول ها وابسته است. در يك عدد كربن معين با تغيير گروه هيدروكربني، تغيير زيادي در اين پارامتر مشاهده مي‌شود. همچنين با افزايش عدد كربن در يك گروه هيدروكربني، نقطه يخ زدگي افزايش مي يابد.
دانسيته و ارزش حرارتي نيز با افزايش عدد كربن افزايش مي يابند. به طور كلي پارافين‌ها خواص ضعيفي در دماي پايين از خود نشان مي‌دهند اما ارزش حرارتي بالايي دارند.
آروماتيك‌ها خواص بسيار خوبي در دماي پايين دارند اما كيفيت سوختن بدي دارند. خواص ايزوپارفين‌ها و نفت‌ها بين اين دو گروه قرار دارد.
سوخت ديزل
پايه سوخت ديزل، محصولات تقطير مستقيم نفت خام است. امروزه با فرآيندهاي مختلف كراكينگ، ممكن است محصولات تقطير شده از اين فرايندها نيز در فرمولاسيون آن دخالت داشته باشد. بنابراين مخلوط ديزل با توجه به خواصي چون فراريت، جرقه زدن، كيفيت، ويسكوزيته، گراويته و پايداري تهيه مي‌شود. معمولاً محدوده جوش سوخت ديزل 380-150 درجه سانتي گراد است. تركيب آن مخلوطي از پارافين‌ها، نفتن‌ها و آروماتيك هاست. بسياري از خواص مهم اين سوخت مستقيماً به ساختار هيدروكربني آن بستگي دارد. مثلاً سوختي با پارافين بيشتر، خواص جرقه زدن و احتراق بهتري نسبت به سوختي با آروماتيك بيشتر دارد، اما سوخت پارافيني در دماي پايين توليد واكس مي‌كند كه اين مساله در سوخت‌هايي كه آروماتيك بيشتري دارند، به دليل نقطه ريزش پايين تر، وجود ندارد.
دانسيته اين سوخت در دماي 15 درجه سانتي‌گراد در محدوده kg/m 860ـ820 است.
ويسكوزيته سوخت ديزل در دو دماي 20 و 40 درجه سانتي‌گراد اندازه‌گيري مي‌شود. محدوده بالاي ويسكوزيته، اطميناني بر جاري شدن سوخت در زمان روشن شدن، كه دما پايين است مي‌باشد و محدوده پاييني براي زمان داغ شدن موتور هنگام دوباره روشن كردن ماشين است.
فراريت سوخت توسط منحني تقطير )ASTM(‌ نشان داده مي‌شود. اين منحني نيز به سه قسمت، به ترتيب دماي 10 درصد، 50 درصد و 90 درصد تقطير تقسيم مي‌شود.
سوخت ديزل بين 280-230 درجه سانتي گراد است. اگر بالاتر از 300 باشد در دور بالاي موتور دوره ايجاد مي‌شود و اگر كمتر از 200 درجه سانتي گراد باشد، ويسكوزيته و انرژي لازم جهت كار كردن موتور موجود نمي باشد. ميزان گوگرد ديزل بين 50/0 تا 5/1 درصد متغير است. طبق استانداردهاي جديد، ميزان گوگرد بايد بين 10 تا 50 ppm باشد. اما در استاندارد NIOC اين مقدار هنوز يك درصد است. عدد ستان سوخت ديزل كيفيت جرقه زدن را نشان مي‌دهد. زمان شعله زدن سوخت بايد كوتاه باشد و عدد ستان تعيين‌كننده اين فاكتور است. عدد ستان با مقايسه سوخت با نرمال ستان كه كيفيت شعله‌ور شدن آن 100 و هپتامتيل نونان با عدد ستان حدود 15 تعيين مي‌گردد. سوخت با عدد ستان بالا در موتور باعث سريع روشن شدن ماشين و همچنين دوده كمتر و مصرف بهتر مي‌شود. طبق استاندارد جديد، عدد ستان بايد 51 باشد.
حلال‌ها
حلال‌هاي نفتي، برش‌هاي سبكي هستند كه از نفت خام تهيه شده، داراي هيدروكربن‌هاي پارافيني، نفتني و آروماتيكي با نسبت‌هاي متفاوت هستند. اين حلال‌ها معمولاً بي رنگ بوده، در آب حل نمي‌شوند، در صنايع رنگ‌سازي، چسب‌سازي، لاستيك و پلاستيك‌سازي به كار مي‌‌روند.
بر حسب نوع كاربرد، حلال‌هاي نفتني بايد داراي ويژگي‌هايي خاص باشند.
ساختار هيدروكربني حلال‌ها تأثير زيادي بر روي حلاليت آنها دارد. آروماتيك‌ها بيشتر قدرت حلاليت و نفتن‌ها حلاليت متوسطي دارند، بنابراين ميزان آروماتيك ها در يك حلال نشانگر حلاليت آن است. فراريت حلال نيز از پارامترهاي مهم است كه به وسيله منحني تقطير (ASTM)‌ مشخص مي‌شود. آتش گيري نيز در حمل و نقل حلال ها و بارگيري آنها محدوديت‌هاي خاصي را اعمال مي‌كند. ميزان ناخالصي‌هاي حلال ها مخصوصاً گوگرد در كاربرد آنها تأثير مي‌گذارد، بنابراين بايد در محدوده خاصي باشد.
فرايندهاي لازم در پالايشگاه مايعات گازي
مايعات گازي از هيدروكربن‌هاي سبك و ميان تقطير تشكيل شده است، اغلب آنها داراي هيدروژن سولفيد و مركپتان نسبتاً بالايي هستند. بنابراين بعد از تقطير و تهيه فرآورده‌ها نياز به فرايندهاي پالايشي جهت كاهش گوگرد و مركپتان دارند. از طرف ديگر جهت افزايش عدد اكتان بنزين توليدي لازم است بخشي از نفتا توسط فرآيند ريفرمر به بنزين با عدد اكتان بالا تبديل شود تا با مخلوط سازي با بنزين تقطير مستقيم، بنزين با عدد اكتان قابل قبول تهيه شود. با تجهيز پالايشگاه به فرايند ريفرمينگ كاتاليستي (CCR)‌، علاوه بر تهيه ريفرميت، هيدروژن لازم نيز جهت فرايند تصفيه تهيه مي‌شود. براي بازيافت گوگرد از فرايندهاي تصفيه بنزين نياز به فرآيند تصفيه با آمين مي باشد. بدين ترتيب تمام محصولات اين پالايشگاه قابل استفاده و داراي ارزش افزوده بالايي مي باشند.
فرايندهاي تصفيه با هيدروژن
هدف از عمليات تصفيه با هيدروژن، حذف يا كاهش ناخالصي‌هايي مانند تركيبات گوگردي، نيتروژنه، اكسيژن دار و فلزات مي باشد. اين تركيبات نقش مهمي در آلودگي محيط زيست، مسموميت كاتاليزورها و خوردگي دستگاهها دارند. اين فرايند براي كليه محصولات سبك و سنگين قابل استفاده است. در اين فرايند خوراك بدون تغيير زياد در محدوده جوش، ناخالصي‌هايش را از دست مي‌دهد. ناخالصي‌هاي گوگردي به ناخالصي‌هاي نيتروژنه و هم زمان تركيبات اشباع نشده مانند اولفين‌ها و آروماتيك ها نيز اشباع مي‌شوند.
ريفرمينگ كاتاليستي
ريفرمينگ كاتاليستي يكي از واحدهاي هر پالايشگاه بوده و هدف آن افزايش عدد اكتان بنزين است. خوراك اين واحد، بنزين سنگين با محدوده جوش بين 210ـ80 درجه سانتيگراد مي باشد. خوراك مخلوطي از هيدروكربن‌هاي پارافيني، نفتي و آروماتيكي است. از خوراك هاي نفتني در شرايط يكسان، محصولي با عدد اكتان بالاتر توليد مي‌شود. همچنين براي كراكينگ خوراك هاي پارافيني نياز به شرايط سخت تري است. در اين واحد، كاتاليست، پلاتين بر پايه آلومين است كه نسبت به ناخالصي‌ها بسيار حساس است، به طوري كه ميزان گوگرد خوراك بايد كمتر از ppm 30 باشد و نيتروژن آن نيز نبايد از ppm 2 تجاوز كند. بنابراين قبل از اين فرآيند خوراك بايد از فرايند تصفيه با هيدروژن عبور نمايد.
ضرورت احداث پالايشگاه مايعات گازي
در پالايشگاه مايعات گازي با نصب يك برج تقطير و چند فرآيند تصفيه و ريفرمينگ كاتاليستي مي توان به محصولات با ارزش بيشتري نسبت به يك پالايشگاه نفت خام دست يافت. در سال 1999 يك پالايشگاه كاندنسيت در امارات متحده عربي با ظرفيت 120 هزار بشكه در روز احداث شد، كه بدين ترتيب 60 درصد به ظرفيت پالايشگاه‌هاي اين كشور افزوده شد. هزينه اين پالايشگاه بالغ بر 500 ميليون دلار برآورد شده است. خوراك اين پالايشگاه از قطر، ايران و استراليا تأمين مي‌شود.
يك پالايشگاه با ظرفيت 57 هزار بشكه در روز نيز در سال 2001 در قطر احداث شده است. بنابراين با توجه به حجم توليد مايعات گازي در كشور و بهره برداري فازهاي جديد پارس جنوبي، احداث پالايشگاههاي مايعات گازي بسيار ضروري است.
با مقايسه فرآورده‌هاي حاصل از نفت خام و مايعات گازي، نتايج زير بدست مي آيد:
در پالايشگاه مايعات گازي، ميزان توليد بنزين بيش از دو برابر بنزين توليدي در پالايشگاه نفتي است.
در اين پالايشگاه، نفت كوره توليد نمي‌شود و مشكلات ناشي از توليد اين فرآورده وجود ندارد.
در اين پالايشگاهها با احداث نيمي از تجهيزات موجود در پالايشگاه‌هاي نفت خام، محصولات باارزش بيشتري توليد مي‌شود.
هزينه توليد در اين نوع پالايشگاه، بسيار پايين تر از پالايشگاه نفت خام است.
ميزان سرمايه گذاري براي احداث پالايشگاههايي كه در آن مايعات گازي به عنوان خوراك استفاده مي‌شود حدوداً نصف ميزان سرمايه گذاري لازم براي احداث پالايشگاه نفت خام است.

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: سایت دانلود رایگان]

[مشاهده در: www.freedownload.ir]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 511]