مراحل پالایش و تصفیه نفت خام: سفری از تاریکی تا روشنایی

نفت خام، مایعی سیاه و غلیظ است که در اعماق زمین نهفته است. این طلای سیاه، به عنوان یکی از مهم‌ترین منابع انرژی در جهان شناخته می‌شود. اما این ماده ارزشمند، به طور مستقیم قابل استفاده نیست و برای تبدیل به فرآورده‌های مفید، نیازمند فرآیندی پیچیده به نام پالایش است. در این مقاله، به سفری اکتشافی در دنیای پالایش و تصفیه نفت خام می‌رویم و مراحل و چالش‌های این فرآیند را بررسی می‌کنیم.

گامی در دنیای پالایشگاه

پالایشگاه، تاسیساتی عظیم و پیچیده است که در آن، نفت خام به فرآورده‌های مختلفی مانند بنزین، گازوئیل، نفت سفید، قیر و … تبدیل می‌شود. این فرآیند، شامل مراحل متعددی است که به طور خلاصه به شرح زیر است:

جداسازی:

مرحله جداسازی اولین و اساسی ترین مرحله در پالایش نفت خام است. در این مرحله، نفت خام به اجزای مختلف با نقطه جوش های متفاوت تفکیک می شود.

مراحل کلی جداسازی:

1. پیش گرمایش: نفت خام قبل از ورود به برج تقطیر، برای افزایش دما و کاهش ویسکوزیته، پیش گرم می شود.
2. تقطیر اتمسفری: نفت خام پیش گرم شده در برج تقطیر اتمسفری که به آن برج تقطیر نیز می گویند، تحت حرارت بالا قرار می گیرد. در این برج، بخارات حاصل از نفت خام بر اساس نقطه جوش، به ترتیب از بالا به پایین تفکیک می شوند.
3. تقطیر در خلاء: فرآورده های سنگین تر برج تقطیر اتمسفری، در برج تقطیر در خلاء و تحت خلاء و در دمای پایین تر تفکیک می شوند.

محصولات جداسازی:

• گازهای نفتی: شامل متان، اتان، پروپان و …
• بنزین: فرآورده ای سبک و قابل اشتعال که به عنوان سوخت موتورهای بنزینی استفاده می شود.
• نفت سفید: فرآورده ای سبک و قابل اشتعال که به عنوان سوخت چراغ ها و بخاری ها استفاده می شود.
• گازوئیل: فرآورده ای سنگین تر از بنزین که به عنوان سوخت موتورهای دیزلی استفاده می شود.
• مازوت: فرآورده ای سنگین تر از گازوئیل که به عنوان سوخت کوره ها و دیگ های بخار استفاده می شود.
• قیر: باقیمانده برج تقطیر که در مصارف مختلفی مانند آسفالت سازی و عایق بندی استفاده می شود.

روش های جداسازی:

• تقطیر: جداسازی بر اساس نقطه جوش
• استخراج: جداسازی بر اساس حلالیت
• کروماتوگرافی: جداسازی بر اساس جذب

مزایای جداسازی:

• تولید فرآورده های با ارزش تر از نفت خام
• افزایش تنوع فرآورده های نفتی
• کاهش آلایندگی های زیست محیطی
• افزایش راندمان و بهینه سازی مصرف انرژی

چالش های جداسازی:

• پیچیدگی فرآیند
• هزینه های بالای تجهیزات
• نیاز به دانش فنی و تخصص بالا

آینده جداسازی:

• توسعه روش های جداسازی جدید با آلایندگی های کمتر
• استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر در فرآیند جداسازی
• افزایش راندمان و بهینه سازی مصرف انرژی

تصفیه نفت خام

پس از جداسازی اولیه در پالایشگاه، فرآورده‌های حاصل از برج تقطیر اتمسفری و خلاء، ناخالصی‌هایی مانند گوگرد، نیتروژن و فلزات دارند که باید قبل از استفاده نهایی، حذف شوند. این فرآیند، تصفیه نامیده می‌شود.

مراحل تصفیه:

1. تصفیه با هیدروژن:
   o گوگرد موجود در فرآورده‌های نفتی با هیدروژن به هیدروژن سولفید تبدیل می‌شود که به عنوان یک محصول جانبی گوگردی از پالایشگاه خارج می‌شود.
   o ناخالصی‌های نیتروژن دار نیز با هیدروژن به آمونیاک تبدیل می‌شوند.
2. تصفیه با اسید: ترکیبات نیتروژن و گوگرد باقیمانده در فرآورده‌های نفتی، با استفاده از اسید مانند اسید سولفوریک یا اسید هیدروکلریک حذف می‌شوند.
3. تصفیه با خاک رس: برای حذف ناخالصی‌های رنگی و آلاینده‌ها از فرآورده‌های نفتی، از خاک رس فعال استفاده می‌شود.

محصولات تصفیه:

• بنزین تصفیه شده
• گازوئیل تصفیه شده
• نفت سفید تصفیه شده
• روغن موتور
• قیر

مزایای تصفیه:

• افزایش کیفیت فرآورده‌های نفتی
• کاهش آلایندگی‌های زیست محیطی
• افزایش راندمان و بهینه سازی مصرف انرژی
• تولید فرآورده‌های با ارزش تر

چالش های تصفیه:

• پیچیدگی فرآیند
• هزینه های بالای تجهیزات
• نیاز به دانش فنی و تخصص بالا
• تولید پساب های صنعتی

آینده تصفیه:

• توسعه روش های تصفیه جدید با آلایندگی های کمتر
• استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر در فرآیند تصفیه
• افزایش راندمان و بهینه سازی مصرف انرژی
• تصفیه عمیق تر برای حذف آلاینده ها

تبدیل در پالایش نفت خام

پس از جداسازی و تصفیه، فرآورده‌های نفتی برای تبدیل به محصولات نهایی با ارزش‌تر و کاربردی‌تر، به مرحله تبدیل وارد می‌شوند.

مراحل تبدیل:

1. کراکینگ:
   o مولکول‌های سنگین هیدروکربنی در این مرحله به مولکول‌های سبک‌تر و با ارزش‌تر مانند بنزین، گازوئیل و پروپان تبدیل می‌شوند.
   o دو نوع کراکینگ وجود دارد: کراکینگ حرارتی و کراکینگ کاتالیزوری.
2. اصلاح کاتالیزوری:
   o بنزین و دیگر فرآورده‌های نفتی، با استفاده از کاتالیزور، به کیفیت مطلوب و با اکتان بالا می‌رسند.
   o فرآیندهای مختلفی مانند ایزومریزاسیون، آلکیلاسیون و پلیمریزاسیون در این مرحله انجام می‌شود.
3. پالایش هیدروژنی:
   برای تولید فرآورده‌های با گوگرد کم و آلایندگی‌های کمتر، از هیدروژن در این فرآیند استفاده می‌شود.

محصولات تبدیل:

• بنزین با اکتان بالا
• گازوئیل با کیفیت
• پروپان
• بوتان
• مواد اولیه پتروشیمی

مزایای تبدیل:

• افزایش ارزش فرآورده‌های نفتی
• تنوع بیشتر محصولات نهایی
• افزایش راندمان و بهینه سازی مصرف انرژی
• کاهش آلایندگی‌های زیست محیطی

چالش های تبدیل:

• پیچیدگی فرآیند
• هزینه های بالای تجهیزات
• نیاز به دانش فنی و تخصص بالا
• تولید پساب های صنعتی

آینده تبدیل:

• توسعه روش های تبدیل جدید با آلایندگی های کمت
• استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر در فرآیند تبدیل
• افزایش راندمان و بهینه سازی مصرف انرژی
• تولید محصولات با ارزش تر و با کاربردهای بیشتر

بهسازی در پالایش نفت

پس از فرآیندهای جداسازی، تصفیه و تبدیل، فرآورده‌های نفتی برای ارتقای کیفیت و عملکرد، به مرحله بهسازی وارد می‌شوند.

مراحل بهسازی:

1. افزودنی‌ها: مواد افزودنی مختلف مانند اکتان بوستر، شوینده‌ها و ضد انجماد، برای ارتقای کیفیت و عملکرد فرآورده‌های نفتی به آنها اضافه می‌شوند.
2. مخلوط کردن: فرآورده‌های نهایی با هم مخلوط می‌شوند تا به مشخصات مورد نظر برسند.

محصولات بهسازی:

• بنزین با کیفیت بالا
• گازوئیل با کیفیت بالا
• نفت سفید با کیفیت بالا
• روغن موتور با کیفیت بالا
• قیر با کیفیت بالا

مزایای بهسازی:

• ارتقای کیفیت و عملکرد فرآورده‌های نفتی
• افزایش راندمان و بهینه سازی مصرف انرژی
• کاهش آلایندگی‌های زیست محیطی
• افزایش تنوع محصولات نهایی

چالش های بهسازی:

• پیچیدگی فرآیند
• هزینه های بالای تجهیزات
• نیاز به دانش فنی و تخصص بالا
• تولید پساب های صنعتی

آینده بهسازی:

• توسعه روش های بهسازی جدید با آلایندگی های کمتر
• استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر در فرآیند بهسازی
• افزایش راندمان و بهینه سازی مصرف انرژی
• تولید محصولات با ارزش تر و با کاربردهای بیشتر

محصولات پالایش:

• سوخت‌های فسیلی: بنزین، گازوئیل، نفت سفید، نفت کوره و …
• مواد اولیه پتروشیمی: الفین‌ها، آروماتیک‌ها و …
• حلال‌ها: حلال‌های نفتی، حلال‌های رنگ و …
• قیر: قیر 60/70، قیر 85/100 و …
• روان کننده‌ها: روغن موتور، روغن دنده و …

مزایای پالایش:

• تولید فرآورده‌های با ارزش‌تر از نفت خام
• افزایش تنوع فرآورده‌های نفتی
• کاهش آلایندگی‌های زیست محیطی
• افزایش راندمان و بهینه سازی مصرف انرژی
• ایجاد اشتغال و رونق اقتصادی

چالش‌های پیش روی صنعت پالایش:

• وابستگی به منابع فسیلی
• آلایندگی‌های زیست محیطی
• پیچیدگی و هزینه‌های بالای فرآیند پالایش
• نیاز به دانش فنی و تخصص بالا

آینده صنعت پالایش:

• تمرکز بر تولید فرآورده‌های پاک و دوستدار محیط زیست
• توسعه روش‌های پالایش جدید با آلایندگی‌های کمتر
• استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر در فرآیند پالایش
• افزایش راندمان و بهینه سازی مصرف انرژی