بررسی فرآیند پالایش و تقطیر نفت خام

مجموع ظرفیت پالایشگاه های ایران حدود یک میلیون و هشتصد هزار بشکه نفت در روز می­‌باشد. مهم ترین قسمت فرایند پالایش نفت خام و فرآیندهای آن، تقطیر نفت خام می­‌باشد. محصولات به دست آمده از برج تقطیر معمولاً به طور مستقیم قابل استفاده نیستند. این محصولات با ارسال به واحد های دیگر پالایشگاه باید تصفیه نفت خام و یا در برخی مواقع تغییر خواص داده شوند.
نیاز بازار و مصرف کنندگان به هرکدام از فراورد های نفتی متفاوت است. به همین دلیل لازم است تا فراورده های مورد استفاده تر بیشتر تولید شوند. نیاز به بنزین و گازوئیل به عنوان سوخت مورد استفاده در خودرو های سبک و سنگین بسیار زیاد است. بنابراین هدف پالایشگاه ها تولید هر چه بیشتر این محصولات، با کیفیت قابل قبول می­‌باشد. پالایشگاه ها در این زمینه از فرایندهای کمکی مانند کراکینگ، هیدروکراکینگ (Hydrocracking)، رفرمینگ و… جهت تبدیل محصولات سنگین تر به فراورده های سبک مانند بنزین بهره می‌­برند.
از دیگر محصولاتی که تقاضای بالایی برای تولید دارند انواع روغن ها و روان کننده ها هستند. پالایشگاه ها با انجام تغییرات فیزیکی و شیمیایی روی برش‌های خروجی برج های تقطیر، خوراک واحدهای روغن سازی را فراهم می­‌کنند

پالایش نفت خام و فرآیند های آن (Petroleum Refining) در واقع انجام یک سری تغییرات فیزیکی و شیمیایی بر روی محصول ورودی پالایشگاه که نفت خام است و تبدیل آن به محصولات خروجی یا فرآورده های نفتی می‌­باشد. هدف از پالایش نفت خام تبدیل ماده­ کم فایده و غیر قابل استفاده نفت خام، به فرآورده های نفتی با کیفیت و مورد تقاضای بازار و مصرف کنندگان می‌­باشد.

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 که در واقع مهم ترین عملیات پالایشگاه، تقطیر نفت خام (Distillation) می­‌باشد که هدف آن جداسازی نفت خام به برش های نفتی است.
هدف از فرایندهای تصفیه، حذف آلاینده ها از فراورده های نفتی است.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 فرآیند‌های آن چگونه است؟

مهم ترین عملی که در پالایشگاه‌های 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 ۲۸۰˚C می­رسد.
در این مرحله نفت خام باید جهت گرمایش کامل وارد کوره شود. دمای نفت خام پس از خروج از کوره به حدود ۳۵۰˚ 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 ۳۰ تا ۶۰ سینی می­‌باشد. این سینی‌ها 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 ۷۰ درجه سانتی گراد و در قسمت پایین آن ۳۵۰ 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.

تقطیر خلأ در پالایش نفت خام

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 ۱۰ تا ۴۵ 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 ۳۸۰ درجه سانتی گراد تا ۴۵۰ درجه سانتی گراد می­‌باشد. در این مرحله جریان وارد برج تقطیر خلأ می‌­شود. برج تقطیر خلأ دارای قطر بسیار بزرگ حدود ۹ متر بوده و در ساختار آن حدود ۸ الی ۲۰ 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.

کد خبر: ۱۴۰۰۷۱۲۰۷۰۸۰۰۱۱