2 مارس 2020

راهنمای جامع قیر-بخش ششم-تولید قیر و ذخیره سازی آن

راهنمای جامع قیر-بخش ششم-تولید قیر و ذخیره سازی آن
Share

تولید قیر

نفت خام ماده‌ای فرآوری نشده است، مایع و ویسکوز بوده که از لایه‌های زیرزمین استخراج می‌شود. نفت خام یک سوخت فسیلی است. این بدان معناست که به‌صورت طبیعی از بقایای گیاهان و جانورانی که میلیون‌ها سال قبل در دریاهای کهن می‌زیست اند تشکیل‌شده است. بیش‌تر مکان‌هایی که نفت خام در آن‌ها کشف‌شده درگذشته بسیار دور بستر دریا بوده‌اند. نفت خام رنگ‌های متفاوتی دارد. طیف رنگی آن از رون تا تیره و ویسکوزیته آن نیز از حالت آب مانند تا تقریباً جامد متفاوت است.

نفت خام به دلیل آنکه حاوی هیدروکربن می‌باشد، پایه و اساس بسیاری از مواد است. هیدروکربن‌ها مولکول‌هایی هستند که شامل هیدروژن و کربن بوده و با طول و ساختارهای متفاوت از زنجیره‌های مستقیم تا ساختار حلقه‌ای و زنجیری چند شاخه یافت می‌شوند.

نفت خام مخلوطی مرکب از هیدروکربن‌ها با وزن مولکولی متفاوت بوده و به‌تبع آن نقطه‌جوش هر یک از آن‌ها نیز متفاوت است. قبل از آن‌که بتوان از نفت خام استفاده کرد، باید آن را به اجزاء سازنده‌اش تفکیک کرد که طی این فرآیند مشتقات حاصله ازنظر شیمیایی یا فیزیکی دچار تغییراتی می‌شوند. قیر یکی از فرآورده‌های حاصل از تفکیک اجزاء سازنده نفت خام است.

تقطیر جزءبه‌جزء نفت خام

اولین فرآیند در پالایش نفت خام، تقطیر جزءبه‌جزء آن است که در آن تفکیک فیزیکی نفت خام به مشتقاتی با نقطه‌جوش متفاوت رخ می‌دهد. این فرآیند در برج‌های فلزی با ارتفاع زیاد که آن را ستون تقطیر یا تقسیم‌کننده می‌نامیم صورت می‌پذیرد. درون این برج‌ها توسط سینی‌های فلزی افقی فاصله‌دار تقسیم‌بندی شده است.

این سینی‌ها مشبک بوده و به بخارها اجازه صعود در برج تقطیر را می‌دهد. بر فراز این سوراخ‌ها، گنبدهای کوچکی قرار دارد که کلاهک حبابی نامیده می‌شوند. عملکرد این کلاهک‌ها به‌گونه‌ای است که بخار را به سمت پایین منحرف کرده و درنتیجه بخار متراکم و بر روی سینی‌ها به مایع تبدیل می‌شود. این فناوری بازده تفکیک را بهبود بخشیده و باعث کاهش ارتفاع ستون تقطیر می‌شود.

قبل از ورود نفت خام به برج تقطیر، نفت خام در کوره تا دمای ۳۵۰ تا ۳۸۰ درجه سانتی‌گراد حرارت داده‌شده و قبل از ورود به بخش پایینی این برج تحت‌فشار اتمسفری قرار می‌گیرد. مواد واردشده به برج تقطیر مخلوطی از مایع و بخار است که بخش مایع آن شامل ترکیباتی با نقطه‌جوش بالا و بخارات آن حاوی ترکیباتی با نقطه‌جوش پایین است.

درون برج تقطیر بخارات حاصل از حرارت نفت خام از طریق حفرات موجود در سینی‌ها به سمت بالای برج حرکت کرده و در هنگام صعود گرمای خود را از دست می‌دهند. هنگامی‌که بخار هر یک از مشتقات به سینی که در آن حرارت زیر نقطه‌جوش آن فرآورده باشد برسد، فرآورده متراکم شده و به مایع تبدیل می‌شود. زمانی که فرآورده باکیفیت موردنیاز تولید شد، به‌طور مداوم توسط لوله‌هایی از برج خارج می‌شود.

اجزاء سبک‌تر نفت خام به حالت بخار باقی‌مانده و از قسمت بالایی برج تقطیر خارج می‌شوند. ترکیبات سنگین‌تر نیز از مسیرهای جانبی به سمت انتهای برج رفته و این ترکیبات که به‌صورت مایع بوده از انتهای برج خارج می‌شوند. فرآورده‌های حاصل از تقطیر جزءبه‌جزء نفت خام در برج تقطیر از بالا به پایین شامل موارد زیر است:

 مشتقات بسیار سبک تولیدشده طی فرآیند تقطیر جزءبه‌جزء شامل پروپان و بوتان بوده که تحت شرایط اتمسفری به‌صورت گاز می‌باشند. پس‌ازآن ها با حرکت به سمت پایین برج تقطیر، نفتا (یک ماده کمی سنگین‌تر) تولید می‌شود. نفتا به‌عنوان یک خوراک برای تولید گسولین (بنزین) و استفاده در صنعت پتروشیمی کاربرد دارد. با حرکت به سمت پایین‌تر برج تقطیر، نفت سفید تولید می‌شود. از نفت سفید عمدتاً برای تولید سوخت جت و به میزان کم‌تر جهت مصارف خانگی استفاده می‌شود.

فرآورده سنگین‌تری که پس از نفت سفید حاصل می‌شود، نفت گاز است که به‌عنوان سوخت برای موتورهای دیزلی و سیستم‌های گرمایش مرکزی کاربرد دارد. سنگین‌ترین فرآورده حاصل از تقطیر جزءبه‌جزء نفت مواد بانام مواد باقیمانده بلند شناخته‌شده که ترکیبی از هیدروکربن‌ها با وزن مولکولی بالا است و به اعمال پالایش بیشتری جهت استفاده به‌عنوان خوراک تولید قیر نیاز دارد. تقطیر جزءبه‌جزء انجام‌شده تحت شرایط اتمسفری با عنوان تقطیر اتمسفری شناخته می‌شود (شکل ۲-۱).

شکل ۲-۱    تقطیر اتمسفری (MPA پمپ چرخشی میانی، TPA پمپ چرخشی بالایی)

مواد باقیمانده خارج‌شده از برج تقطیر اتمسفری در برج تقطیر در خلأ، تحت‌فشار کاهش‌یافته قرار می‌گیرند (شکل ۲-۲). در این برج فرآیند تحت شرایط خلأ با فشار ۱۰ تا ۱۰۰ میلی‌متر جیوه و دمای بین ۳۵۰ تا ۴۲۵ درجه سانتی‌گراد جهت تولید نفت گاز و دیگر فرآورده‌های حاصل از تقطیر و همچنین مواد باقیمانده ته برج بانام مواد باقیمانده کوتاه، انجام می‌پذیرد.

اگر بخواهیم این تقطیر ثانویه از طریق افزایش حرارت به میزان کم انجام گیرد و شکست و تجزیه حرارتی مواد باقیمانده بلند رخ دهد، به کاهش فشار احتیاج داریم. مواد باقیمانده کوتاه که وکیوم باتوم نام دارد، به‌عنوان خوراک اولیه برای تولید بیش از ۲۰ نوع قیر با گریدهای مختلف استفاده می‌شود.

ویسکوزیته و بازده وکیوم باتوم تابع منشأ نفت خام، درجه حرارت و فشار برج خلأ در طول فرآیند تقطیر بوده و در این مورد تفاوت‌های چشمگیری بین دو نوع نفت خام وجود دارد. ترکیب نفت خام و شرایط موجود در برج برای تولید وکیوم باتوم با نفوذپذیری در محدوده ۳۵ تا ۳۰۰ دسی میلی‌متر تنظیم می‌شود. شکل شماره ۲-۳ نشان‌دهنده روابط موجود بین فرآیند تقطیر با دیگر فرآیندهای اصلی پالایش مانند تغییر شکل و شکست برای تولید فرآورده‌های قابل‌فروش مانند سوخت جت، بنزین، گازوئیل، روغن، نفت کوره و خوراک پتروشیمی است.

 
شکل ۲-۲    تقطیر در خلأ (MPA پمپ چرخشی میانی، TPA پمپ چرخشی بالایی، CW آب‌خنک کننده)

شکل ۲-۳    نمایش شماتیک فرآیند تقطیر نفت خام

برای مشاهده ادامه مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:


برای مشاهده اولین مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *