صنعت نفت ، میعانات گازی ، پالایش
نفت خام ، اغلب در سراسر جهان از طریق حفاری استخراج شده است. حفاری پس از مطالعات زمین شناسی ساختاری ، تجزیه و تحلیل حوضه رسوبی ، و خصوصیات مخزن انجام می شود. پیشرفت‌های اخیر در فناوری‌ها همچنین منجر به بهره‌برداری از سایر ذخایر غیر متعارف مانند ماسه‌های نفتی و صخره نفتی شده است.
نفت خام پس از استخراج و بعد از انتقال به یک پالایشگاه ، توسط دو برج تقطیر اتمسفریک و خلا با توجه به مشخصات فیزیکی تصفیه ، تفکیک و زنجیره مولکولهای سنگین جدا می شود و به محصولات مفید و متعددی برای استفاده مستقیم یا استفاده در ساخت انواع بنزین ،نفت سفید، گازوئیل تا آسفالت و حلالهای شیمیایی که برای ساخت پلاستیک، آفت کش ها و داروها استفاده می شوند، تفکیک میگردد.
پنج کشور نفت خیز
بزرگ جهان بترتیب : ونزوئلا (18.2%) ، عربستان (16.2%) ، کانادا (10.4%) ، ایران
(9.5%) ، عراق(8.7%). همچنین کشور قطر با دارا بودن 37000 کیلومتر مکعب در آبهای سرزمینی اش و ایران نیز 14000کیلومتر
مکعب در آبهای سرزمینی خود ، بزرگترین دارندگان میعانات گازی در جهان
هستند ( مخزن مشترک) . پالایش میعانات گازی بسیار اقتصادی تر( کمتر از نصف ) و با کیفیتر
از نفت خام است زیرا میعانات گازی دارای مقدار بسیار زیاد گاز ،
بنزین ( حداقل 80درصد) ، کم نفت سفید و بسیار کم نفت گاز وهمچنین کم گوگرد ( گوگرد کم و مرکاپتان زیاد ) است . جهت اطلاع شما به
عظمت این اعداد توجه بفرمایید که ایران چقدر ثروت نفتی و گازی دارد . : Note : 1 km³ = 1,000,000,000 m³ = 1 Billion m³ = 1 Trillion Liters
در یک پالایشگاه برای دستیابی به محصولات مورد نیاز ، فرآیندهای فیزیکی بسیار دقیق و شیمیایی فرمول شده انجام می‌شود . مهم ترین عملیات یک پالایشگاه ،
تقطیر نفت خام ( عملیات فیزیکی) می‌باشد که هدف آن جداسازی مولکولهای نفت خام به انواع برش
های نفتی سبک وسنگین است . در ادامه، فرایندهای دیگری ( واکنشهای شیمیایی)جهت بهبود خواص یا تغییر خواص
فراورده ها انجام می‌شود. از جملۀ این فرآیندها می‌توان به رفرمینگ و
ایزومریزاسیون برای افزایش عدد اکتان بنزین و فرایندهای هیدروکراکینگ، کراکینگ ،
ایزوومری و… برای تولید سوخت های سبک از فرآورده های سنگین تر اشاره کرد.
پس از این فرایندها نوبت به فرآیندهای 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 فرآیند ها در واحدهای جداگانه در پالایشگاه
ها انجام شده و دارای استانداردهای جهانی یکسان ویکپارچه بسیار دقیقی هستند که باید طبق پروتکلهای اجباری اجرا
شوند . نفت در ساخت مواد مختلف مورد استفاده قرار می گیرد و تخمین
زده می شود که صنایع جهان روزانه حدود 100 میلیون بشکه (16 میلیون متر
مکعب) نفت مصرف می کند.
میعانات گازی ، شامل ترکیبات سنگینتر از بوتان است که در شرایط
آتمسفر دارای حالت مایع می باشد. این ترکیبات با ارزش پس از تثبیت فشار
بخار و تنظیم نقطه شبنم به مخازن انتقال یافته و پس از ذخیره سازی به
بازارهای جهانی عرضه می گردد.
گاز طبیعی که از مخازن گازی استحصال می‌شود عمدتاً حاوی حجم قابل ملاحظه‌ای
میعانات گازی است. مخصوصاً زمانی که حجم برداشت گاز از مخزن زیاد باشد.
میعانات گازی به جریان هیدروکربنی مایع گفته می‌شود که در ذخایر گاز طبیعی
وجود دارد و به صورت رسوب و ته نشین در گاز استخراجی یافت می‌شود و عمدتاً
از پنتان و هیدروکربنهای سنگینتر (+C5) تشکیل شده و دارای گوگرد پایین
می‌باشد و معمولاً عاری از انواع فلزات است و تقریباً نیمی از آن را نفتا
تشکیل می‌دهد.
میعانات گازی بر خلاف بوتان و پروپان نیازمند شرایط ویژه برای مایع ماندن
نیستند و به شیوه‌های مختلف قادر به تبدیل به نفت سفید، بنزین، سوخت جت
و... هستند.
در قیاس با پالایشگاه نفت خام، در پالایشگاه میعانات گازی،
فرآیندهای تبدیلی و پالایشی بسیارکمتر است . بنابراین هزینه سرمایه‌گذاری آن تقریبا نصف
هزینه سرمایه‌گذاری پالایشگاه نفت خام است.
میدان گازی پارس جنوبی ، یکی از بزرگترین منابع گازی جهان است که بر روی خط مرزی مشترک ایران و
قطر در خلیج‌فارس و در فاصله ۱۰۵ کیلومتری ساحل جنوبی ایران قرار دارد.
مطالعات انجام شده نشان می‌دهد که بیش از ۱۴ تریلیون متر مکعب گاز طبیعی و
افزون بر ۱۸ میلیارد بشکه میعانات گازی را در خود جای داده و روزانه ۲۰۰
هزار بشکه میعانات گازی توسط فازهای یک تا پنج از این میدان تولید می‌شود .
تولید نفت خام،فروش آن و فرآورده های نفتی بسیار سودآور می باشد و برای توسعه اقتصادی در قرن بیستم مهم بود، به طوری که برخی از کشورهای نفت خیز جهان به نام "کشورهای اوپک"( سازمان کشورهای صادرکننده نفت : اوپک) به دلیل کنترل تولید نفت در جهان ، قدرت اقتصادی و بین المللی شگفت انگیز قابل توجهی به دست آوردند. نفت خام مخلوط پیچیده ای از هیدروکربن هایی است که در کره زمین به صورت مایع ، گاز یا جامد وجود دارد. این اصطلاح اغلب به شکل مایع محدود می شود که معمولاً به آن نفت خام می گویند. اما، به عنوان یک اصطلاح فنی، نفت همچنین شامل گاز طبیعی و شکل ویسکوز یا جامد معروف به قیر است که در ماسه های قیر نیز یافت می شود.
.
نفت خام، میعانات گازی، فرآورده های نفتی، روان کننده ها بخش مهمی از پروژه ها و فعالیت های فنی وعملیاتی واجرایی شرکت نفت و گاز یکتا است . نوع نفت خام ، نحوه فرآیندهای تبدیل آن به فرآورده های نفتی، نحوه اصلاح برخی از مشخصات استاندارد آنها همواره باعث افزایش سطح تجربه و آگاهی کارشناسان این شرکت شده است.
نکته بسیار مهم
.نفت خام و میعانات گازی فقط دارای مشخصات هستند . هرگز و هیچ کجا مشخصات استاندارد ندارند
تمامی پالایشگاههای جهان بر اساس اهداف ، چشم انداز ، نوع خوراک نفت خام از نظر مشخصات سبک یاسنگین ، ترش یا شیرین ، طراحی ، ساخته ، نصب ،راه اندازی و مورد بهره برداری قرار میگیرد.
اما تمام فرآورده های نفتی یا هرگونه محصولات نفتی نهایی حاصل از پالایش نفت خام و یا میعانات گازی ، بدون استثنا، دارای مشخصات کاملا استاندارد هستند. زیرا بسیاری از آنها در سراسر جهان بازار مشترکی داشته و مورد استفاده قرارمی گیرند . به
عنوان مثال : سوخت جت ، نفت جت های نظامی و مسافربری ، بنزین ، نفت سفید ،
گازوییل . البته برای مصرف داخلی یک کشور ، ممکن است استاندارد جداگانه ای
نیز ایجاد و رعایت شود.
فرآیند پالایش نفت خام :
محصولات نیمه نهایی:
H2، C1، C2، C3، nC4، iC4، پنتان، گاز طبیعی، گازهای نفتی مایع، نفتای سبک ،L.S.R.G، نفتای سنگینH.S.R.G ، ORD: تقطیر یک بار: ، نفتا سفید، گازوئیل ،سوخت جت ، نفت جت ، LLC، HLC، خوراک آیزوفید، خوراک تازه، روغن سوخت، قیر، گوگرد -
محصولات نهایی ( محصولات قابل عرضه به بازارمصرف): گاز طبیعی (کاربرد عمومی)،
LPG (کپسول) NG، بنزین خودرو، بنزین حمل و نقل هوایی، JP4، JP5، JP8نفت جت ، سوخت جت( ATK) ، نفت سفید، ATK ، گازوئیل، مواد روان کننده برای روغن پایه، AW روغن های سوختی، قیر، .فرآیند پالایش میعانات گازی: محصولات نهایی دارای استانداردهای یورو هستند
.
نفت، به یک شکل، از زمان های قدیم مورد استفاده قرار گرفته است، و اکنون در سراسر جامعه، از جمله در اقتصاد، سیاست و فناوری، مهم است. افزایش اهمیت به دلیل اختراع موتور احتراق داخلی، افزایش هوانوردی تجاری، و اهمیت نفت در شیمی آلی صنعتی، به ویژه سنتز پلاستیک، کود، حلال، چسب و آفت کش ها بود. بیش از 4000 سال پیش، طبق گفته های هرودوت و دیودوروس سیکولوس، آسفالت در ساخت دیوارها و برج های بابل استفاده می شد. چاله های نفت در نزدیکی آردریکا (نزدیک بابل) و چشمه ای در زاکینتوس وجود داشت. مقدار زیادی از آن در سواحل رودخانه ایسوس، یکی از شاخه های فرات، یافت شد. لوح های ایرانی باستان نشان دهنده کاربردهای دارویی و روشنایی نفت در سطوح بالای جامعه آنهاست.
.
.
همانطور که در دو شکل بالا مشاهده می کنید، در فرآیند تولید در یک پالایشگاه نفت، اکثر فرآورده های نفتی نیمه نهایی بوده و پس از حذف مواد غیر استاندارد و سپس اختلاط و فرمولاسیون در مخازن اصلی واحد برنامه ریزی پالایشگاه، به محصول نهایی استاندارد تبدیل شده و به بازار مصرف عرضه میشوند
.
لطفاً به هندسه ، نوع و شکل مخازن نفت خام و فرآورده های نفتی توجه کنید. به چه دلیل فنی و عملیاتی آنها متفاوت هستند؟
نیاز بازار و مصرف کنندگان به هرکدام از فراورد های نفتی متفاوت است. به
همین دلیل لازم است تا فرآورده 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 تولید هر چه بیشتر این
محصولات، با کیفیت قابل قبول می‌باشد. پالایشگاه ها در این زمینه از
فرایندهای کمکی استاندارد و تعریف شده مانند کراکینگ، هیدروکراکینگ ، رفرمینگ و… جهت تبدیل محصولات سنگین تر به فراورده های سبک مانند بنزین بهره می‌برند.
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 دما میتواند مشتعل می‌شود) فرآورده 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 اثر تماس با بخار خشک داغ و پر فشار ، مواد سبکتر از آنها
جدا میشوند.
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 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.
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
برش های خروجی برج های تقطیر در خلا یا اتمسفریک ، خوراک ( مواد اولیه ساخت روغن پایه ) واحدهای روغن سازی ( جهت تولید روانکارهای مصرفی بازار )را فراهم می‌کنند.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------