تصفیه نفت و بهره برداری
تصفیه نفت ، شامل عملیاتی می‌گردد که بر روی برشهای حاصل از تقطیر نفت خام که اغلب مستقیما قابل استفاده نمی‌باشند، انجام می‌گیرد تا با حذف ناخالصی‌ها تبدیل به برشهائی با ویژگیهای استاندارد شده جهت ارائه به بازار گردند.
دید کلی
عملیاتی که در تولید و تصفیه نفت بر روی نفت خام انجام می‌گیرند، عبارتند از: روشهای گوناگون تقطیر ، روشهای فیزیکی و شیمیایی تصفیه و تفکیک و روشهای تغییر و تبدیل مواد در واحدهای مربوطه. بنابراین یک پالایشگاه ، مجتمعی از واحدهای مختلف تولید ، تصفیه و تغییر و تبدیل مواد خواهد بود که هر واحد آن مجهز به سیستم‌های آماده نمودن شارژ ، تماس ، تفکیک فازها و جمع‌آوری حلال یا حرارت می‌باشد و در هر واحد آن فرآورده های مختلفی بدست می‌آید.
البته نخستین عمل قبل از هر گونه پالایش بر روی نفت خام ، عاری نمودن آن از آب می‌باشد و سپس تصفیه نفت خام انجام می‌گیرد.
عاری نمودن نفت خام از آب
نفت خامی که وارد تصفیه خانه می‌گردد، دارای مقدار قابل ملاحظه‌ای از آبهای نمکی است که اغلب در مجاورت شن و ترکیبات اکسیژنه به حالت امولسیون در می‌آید و وجود آب در این مورد ، ایجاد اختلالاتی در حین عمل تقطیر می‌نماید و بعلت وجود نمک‌ها نیز سبب خوردگی دیگ‌های بخار می‌گردد. بنابراین باید بطرق ممکنه ، آب را از نفت خام جدا نمود.
با استفاده از یکی از روشهای سانتریفوژ ، دکانتاسیون و استفاده ار یک میدان الکتریکی ، آب را از روغن تفکیک می‌کنند.
تصفیه برش های سبک
منظور از تصفیه برش های سبک ، بیشتر تخلیص گازهای حاصل از پالایشگاه و یا گازهای طبیعی از هیدروژن سولفوره و گاز کربنیک می‌باشد. مهمترین روشهای بکار گرفته شده ، شامل روشهای ژیربوتول (Girbotol) ، آلکازید (Alkazid) و فلوئورسلونت (Fluorsolvent) می‌گردد.
مواد جاذب مورد استفاده برای این سه روش بدین قرار است:
- در روش ژیربوتول: مونواتانول آمین – دی اتانول آمین – تری اتانول آمین
- در روش آلکازید: دی متیل آمینوپتاسیم استات – متیل آمینو پتاسیم پروپیویان
- در روش فلوئوسلونت: کربنات پروپیلن
این مواد جاذب ، اغلب در درجه حرارتی نزدیک به درجه حرارت معمولی با CO2 و H2S عمل می‌کنند و گازهای جذب شده بعدا ، در فشار اتمسفر و حرارت 110 درجه سانتی‌گراد از محلول جاذب جدا و خارج می‌گردند.
تصفیه مواد سفید
در صنعت نفت معمولا به برش های بنزین و کروزون “مواد سفید” گفته می‌شود. منظور از تصفیه این مواد ، عاری کردن آنها از مواد مضر بعلت بوی یا رنگ زردشان می‌باشد و همچنین حذف هیدروکربورهای غیر اشباع. ترکیبات: اکسیژنه (اسیدهای نفتی ، ترکیبات آسفالتی) ، گوگردار (سولفوره ، سولفونه) و ازته خواهد بود. عمل تصفیه شامل ترتمان‌های مختلف می‌گردد که به شرح این روشهای تصفیه می‌پردازم.
ترتمان با اسید سولفوریک
اولین دفعه ، “ایشلر” (Eichler) در سال 1865 در باکو ، نفت را بکمک اسید سولفوریک غلیظ تخلیص نمود. اسید سولفوریک مخصوصا با هیدروکربورهای آروماتیک – اولفین ها – ترکیبات اکسیژنه – مواد رنگی و سولفوره ترکیب می‌شود. برای اینکه نفت ، رنگ زرد نداشته باشد باید مقدار اسید نیتروی موجود در اسیدسولفوریک کمتر از 1/0 در صد باشد. اغلب ، این ترتمان جهت حذف ذرات باقیمانده اسید ، بوسیله شستشو با یک محلول سود و سپس با آب تعقیب می‌گردد.
ترتمان با سود
این شستشو اغلب بمنظور حذف ترکیبات اسیدی محتوی در برشی نفتی بکار گرفته می‌شود. مهمترین این ترکیبات: مرکاپتانها – هیدروژن سولفوره – گاز کربنیک – تیوفنل‌ها و آلکیل فنل‌ها – اسید سیانیدریک – اسیدهای چرب – اسیدهای نفتی می‌باشد که به این مواد باید سولفور کربونیل (COS) را هر چند که یک ترکیب خنثی است، اضافه نمود. زیرا این ترکیب در اثر هیدرولیز تولید CO2 و H2 می‌نماید. برای مثال ، مرکاپتانها بر اساس واکنش تعادلی زیر با سود ترکیب می‌گردند.
RSH + NaoH ↔️ RSNa + H2O
عاری نمودن برشهای نفتی از CO2 و H2S با محلول سود انجام پذیر است، البته وقتی که مقدار آنها کم باشد. اما هنگامی که مقدار این مواد زیاد باشد باید از روش ترتمان با آمین‌ها استفاده نمود. اغلب پس از عمل با قلیا ، برش نفتی را با آب شستشو می‌دهند.
تصفیه کروزون بوسیله انیدرید سولفورو (روش ادلینو)
چون انیدرید سولفوروی مایع بسادگی می‌تواند هیدروکربورهای غیر اشباع غنی از کربن را در خود حل نماید، لذا از آن ، جهت تصفیه نفت چراغ (کروزون) استفاده می‌گردد.
روشهای ملایم کردن
این روش‌ها ، امکان عاری نمودن برش‌ها را از ترکیبات گوگردی ، مرکاپتانها و گوگرد بصورت عنصر می‌دهد. مهمترین روشهای بکار گرفته شده عبارتند از:
- روش سلوتیزر “Solutizer”: این روش مربوط به اکستراسیون همه کانی‌ها از کلیه برشهای بنزین (بدست آمده از تقطیر یا کراکینگ یا رفرمینگ) می‌گردد. از مزایای این روش ، افزایش قابلیت بنزین جهت پذیرش سرب بوده که علت آن حذف ترکیبات گوگردی است.
نواع بنزین‌ها و همچنین ترکیبات سینگن‌تر ازقبیل برش نفت و کروزون را می‌توان به توسط این روش مورد ترتمان قرار داد. در این روش از محلول قلیایی پلمبیت سدیم جهت ترتمان استفاده می‌گردد.
- روش هیپوکلریت: اغلب از هیپوکلریت بعنوان یک عامل اکسید کننده جهت کاهش بو و همچنین مقدار مرکاپتانها در برشهای نفتی استفاده می‌شود. این روش می تواند یک روش تکمیلی برای ترتمان برش‌ها با سود باشد.
- روش های کلرکوئیوریک (روش پرکو): در این روش ، بر روی نفت ، کلرور مس افزوده می‌گردد که باعث تبدیل مرکاپتانها به دی‌سولفور می‌گردد.
- روش تصفیه کاتالیکی: در این روش ، بجای استفاده از ترکیبات حل کننده ذکر شده در روش های قبلی ، از کاتالیزور استفاده می‌شود. برای مثال ، روش مراکس یک طریقه تصفیه کاتالیتکی است که در آن ، کاتالیزور یک بستر ثابت از اکسید سرب می‌باشد که طول عمر آن بیشتر از سه سال می‌باشد.
رنگ بری و بی بو کردن نفت
رنگ‌بری را می‌توان اغلب اوقات بوسیله خاک‌های رنگ بر – آرژیل ها و هیدروسیلیکات‌های طبیعی منیزیم انجام داد. جهت بی‌بو کردن نفت ، برخی آن را با کلرورو دوشو و کمی اسید کلریدریک به هم زده ، سپس دکانته می‌نمایند و بمنظور از بین بردن کلر محتوی ، بعدا آن را با آهک مخلوط نموده و تکان می‌دهند. ضمنا ممکن است از مواد معطر و عطر بهار نارنج برای خوش‌بو کردن آن استفاده نمود. با افزایش مواد رنگی از قبیل نیترونفتالین و زرد کینولئین می‌توان خاصیت فلوئورسانس را از بین برد.
تصفیه روغن‌های گریس‌کاری
تصفیه
همان طور که مواد سفید احتیاج به تصفیه دارند، روغن‌های گریس‌کاری جهت حذف مواد مضر محتاج به پالایش می‌باشند. عمل تصفیه در روغن‌ها بعلت ویسکوزیته زیاد و خاصیت امولسیون شدنشان نسبت به مواد سفید مشکل می‌باشد. عمل تصفیه شامل شستشوهای متوالی با اسید سولفوریک ، سپس شستویش با مواد قلیایی و سپس آب خواهد بود. برای خنثی‌شدن روغن ، از مخلوط کربنات سدیم (خاک‌های رنگبر) استفاده می‌نمایند.
بی‌بو کردن
روغن‌های معدنی را با آلدئید فرمیک مخلوط و گرم می‌کنند و بعدا ، قبل از اینکه اسید یا قلیا بدان بیفزایند، بخار آب از آن عبور می‌دهند. بیست درصد از روغن معدنی خام را بوسیله بخار آب در مجاورت استات پلمب تقطیر می‌نمایند. مایع تقطیر شده عاری از گوگرد است و از آن بعنوان روغن چراغ یا روغن موتور استفاده می‌شود. روغنی که از صاف نمودن باقیمانده بدست می‌آید، روغن چرک کننده سنگین (با دانسیته زیاد) و بی‌بو می‌باشد.
بی‌رنگ نمودن
جهت بدست آوردن روغن‌های معدنی بی‌رنگ (مانند روغن وازلین) از روغن‌های تیره ، آنها را از استوانه‌های بلند و پر از آرژیل (که جاذب رنگ است) با دمای 50-30 درجه سانتی‌گراد به آهستگی عبور می‌دهند. این آرژیل‌ها ، هیدروسیلیکات آلومینیم و منیزیم می‌باشند و پس از خاتمه عمل ، آرژیل‌ها را با بنزین شستشو داده ، مایع حاصله را جهت جمع آوری بنزین تقطیر می‌نمایند و بنزینی را که روی آرژیل مانده است، بوسیله عبور هوا به خارج رانده ، جمع آوری می‌نمایند.
آرژیل حاصله را در کوره‌های دوار حرارت می‌دهند و بعد از آن ، وارد استوانه دیگری می‌کنند. در نتیجه آرژیل حاصله مانند اول فعال می‌گردد. با زغال حیوانی و یا مخلوطی از زغال حیوانی با سیلیس – سیلیکات – اکسید دو فر می‌توان روغن را بی‌رنگ نمود. قسمتی از رنگ روغن‌های معدنی را که خیلی رنگین است، بوسیله اسید سولفوریکی که به آن بیکرومات پتاسیم افزوده شده است از بین می‌برند.
برای روغن‌هایی که کمتر رنگین است، به عوض صاف نمودن مجدد ، روی خاک‌های رنگبر عمل تصفیه را با اسید سولفوریک و یا سود انجام می‌دهند.
روش شیرین سازی کاتالیزوری محصولات سوخت هیدروکربنی پالایشگاه:
روش اول:
دراین روش کاتالیزور فتالوسیانین فلزاتی بویژه کبالت با محلول سود مخلوط شده همزمان با خوراکی که هوا دمیده می شود میکس می گردد.دراثراین عمل سریعا مرکاپتانها به دی سولفیدها تبدیل می شود.وبلافاصله به فاز هیدروکربنی برمی گردند .بعد ازپایان عملیات وعبور از دکانتور,ازیک فیلتر شنی عبور میکند تا عملیات شیرین سازی تکمیل گردد.این کاتالیزور تحت عنوان کاتالیزور مراکس نام دارد.
روش دوم:
کاتالیست کبالت فتالوسیانین سولفونه شده جهت استفاده در فرایند مرکاپتان زدایی می باشد. این نوع کاتالیست ها در واحدهای شیرین سازی و سولفورزدایی نفت خام و برشهای نفتی در اکثر پالایشگاه ها و مجتمع های پتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرند.
ترکیبات گوگردی موجود در برش های نفتی مشکلات زیست محیطی و تکنولوژی را به دنبال دارند ، با استفاده از این کاتالیست ها بر شهای حاوی مرکاپتان های سبک به همراه سولفید هیدروژن و دی سولفید کربن از برش نفتی حذف و مرکاپتان های سنگین به دی سولفیدها تبدبل و از محصولات جدا سازی می شوند.. واکنش سولفوناسیون کبالت فتالوسیانین با استفاده از اسید سولفوریک دود کننده انجام می گردد.