دانلود کامل ترین جزوه فرایندهای پالایش نفت

جزوه تایپ شده فرایندهای پالایش نفت

دانلود فایل

علمی کاربردی دانشگاه آزاد پیام نور کاردانی دانشگاه علم و صنعت کارشناسی ارشد خلاصه کتاب وداوارایو باسکارا‌رائو امد امد خیاط‌مقدم

() ()، –

:
– – – – – () – – () – () ( ) – () ) :
– :
– • • – واكنش هاي افزايشي
• الكيلاسيون جهت توليد بنزين با عدد اكتان بالا از هيدروكربن هاي سبك
• سنتز اترها به منظور توليد اترهاي افزاينده ي عدد اكتان بنزينها
• اليگومري جهت توليد بنزين از هيدروكربنهاي سبك
2- فرآيندهاي تبديل به دو گروه حرارتي و كاتاليزوري تقسيم شدهاند:
– فرآيندهاي حرارتي شامل

پالایش نفت

• كاهش گرانروي جزوه فرایندهای پالایش نفت تنظيم گرانروي نفت سوختها
• ككينگ براي ايجاد كك و فرآوردههاي سبك تر
– فرآيندهاي كاتاليزوري شامل:
• كراكينگ كاتاليزوري جهت توليد فرآوردههاي سبك
• رفرمينگ با بخار جهت توليد گاز سنتز و هيدروژن
• هيدروكراكينگ جهت توليد فرآوردههاي سبك ج) فرآيندهاي پاياني
1- تصفيه در حضور هيدروژن و هيدروژناسيون جهت حذف آلاينده هاي مواد نفتي و افزايش ثبات آنها
2- شيرين سازي جهت تبديل يا حذف آلايندههاي گوگردي موجود در مواد نفتي سبك

د) فرآيندهاي حفاظت از محيط زيست
1- فرآورش گازهاي اسيدي- بازيافت گوگرد
2- فرآورش گاز دودكش
3- عمليات بر روي فاضلاب هاي پالايشگاهي

در فصول آينده، فرآيندهاي ذكر شده به تفصيل مورد بررسي قرار خواهد گرفت.

1) نمك گيري از نفت خام
1-1) مقدمه
اكثر نفت هاي خام حاوي كلريدهاي سديم و منيزيم، اندكي سولفات، سيليس و اكسيدهاي آهن ميباشند و حتي اگر در خروج از معادن نيز داراي اين تركيبات نباشند، در طول حمل و نقل، به ويژه با كشتيها، اين املاح وارد نفت خام مي شوند.
كلريدها و سولفات ها به حالت محلول در قطرههاي كوچك آب معلق در نفت خام وجود دارند. مقدار اين املاح متفاوت است و به طور مثال در نفتهاي خاورميانه حدود 12 گرم در تن مي باشددر حالي كه در مورد نفت هاي مصر به 3 كيلوگرم در تن مي رسد.
چنان چه ميزان املاح موجود در نفت خام از 5/4 كيلوگرم در هزار بشكه تجاوز نمايد، بايد آن را نمكگيري كرد. بسياري از پالايش گاه ها براي كمتر از اين مقدار نيز اقدام به نمكگيري مي كنند زيرا رسوب نمك باعث جرم گرفتگي و خوردگي تاسيسات ميشود.
2-1) شرح فرآيند نمك گيري
اساس روش نمك گيري انحلال املاح موجود در نفت خام به وسيله ي آب است. دشواري اين روش در تهيه ي مخلوط موثر آب و نفت، مرطوبسازي ذرات جامد و جداسازي آب شست و شو از نفت مي باشد. عوامل موثر بر بازده نمك گيري عبارتند از pH ، چگالي و گرانروي نفت خام و نيز نسبت حجمي آب شست و شو به نفت خام.
يكي ديگر از هدفهاي نمكگيري، حذف ذرات جامد معلق(ذرات ماسه، رس، خاك، اكسيد و سولفيد آهن…) در نفت خام است. در اين مورد برحسب اندازهي ذرات، درصد حذف بايد بين 60 تا 80% باشد.
عمليات نمك گيري به وسيله ي مخلوط كردن نفت خام با 3 تا 10 درصد حجمي آب در دماي 90 تا 150 درجه سانتيگراد انجام ميشود. درصد آب مصرفي و دماي عمليات بستگي به چگالي نفت خام دارد. همان گونه كه در جدول زير مشخص شده است:

API درصد حجمي آب شست و شو دما (Co)
API>40 3-4 115-125
30< API<40 4-7 125-140
API<40 7-10 140-150

نمك ها در آب شست و شو حل شده، سپس در مخزن جداكننده، آب و جزوه فرایندهای پالایش نفت  از هم جدا ميشوند. اين جداشدن يا در اثر افزودن مواد شيميايي شكننده ي امولسيون (دمولسيفاير)صورت مي گيرد و يا با ايجاد يك ميدان الكتريكي با پتانسيل بالا به منظور تسريع در به هم چسبندگي قطره هاي آب حاوي نمك. در اين مورد مي توان از جريان متناوب و يا مستقيم استفاده كرد. پتانسيل لازم بين 16000 تا 35000 ولت است.
در واحدهاي نمك گيري تك مرحله اي، بازده عمليات مي تواند به 95% برسد و در احدهاي دو مرحله اي به 99%. در يك فرآيند نمك گيري ميتوان از جريان مسقتيم و و متناوب تواما استفاده نمود تا ناكارآيي افزايش يابد.
نفت هاي خام سنگين نفتني در مقايسه با ساير نفت ها، امولسيون هاي پايدارتري ايجاد مي كنند كه موجب كاهش كارآيي دستگاه هاي نمكگيري مي شوند. در اين حالت بايد دما بالاتر از 135 درجه سانتيگراد باشد و pH در محدوده ي 8- 6 قرار گيرد. تنظيم pH به وسيلهي افزودن اسيد به آب ورودي و يا برگشتي انجام ميشود.
3- تقطير
نخستين عمل مهمي كه در پالايشگاه بر روي نفت خام انجام ميشود، تقطير است. طي اين عمل، نفت خام به فرآورده هاي مختلف نفتي تفكيك مي شود. مبناي اين تفكيك اختلاف فاصله ي جوش(فاصله ي ابتدايي تا نقطهي انتهايي جوش) فرآوردههاست. تقطير نفت خام طي دو مرحله در فشار اتمسفري (تنظيم اتمسفري) و در فشار پايين تر (تقطير خلآ) انجام مي شود.
1- 2-3 – تقطير اتمسفري
نفت خام پس از نمكگيري، به داخل يك رشته مبدل حرارتي پمپ ميشود و پس از تبادل حرارت با فرآروده ها و جريانهاي بازگشتي ستون تقطير، به دماي حدود 280 (Co) مي رسد و پس از آن از كوره اي مي گذرد كه دمايش را به حدود 350 (Co) مي رساند. سپس مخلوط مايع و بخار بهدست آمده وارد منطقه ي تبخير آني ستون تقطير اتمسفري مي شود. در اين منطقه، بخارها به طور ناگهاني از مواد سنگينتر جدا شده، به طرف سيني هاي بالاي ستون حركت ميكنند (منطقه ي غنيسازي) و قسمت سنگين تر نيز كه به صورت جزوه مخازن مهندسی نفت است به طرف پايين ستون جريان مييابد (منطقه ي استريپينگ).

شماي عمومي واحد تقطير اتمسفري دستگاه ها: 1- نمك گير، 2- كوره، 3- برج تقطير، 4و 5- استريپرها، 6- جداساز
جريان ها: I- نفت خام، II- آب نمك، III- گاز به طرف جداسازي، IV- آب، V- بنزين سبك، VI- نفتا، VII- گازوييل،VIII – باقيمانده اتمسفري به سمت برج تقطير در خلاء، IX- بخار آب

نفت

ستون تقطير از تعدادي سيني تشكيل شده است كه در هر يك از آنها بخار و مايع در حال تعادلند. در اين ستون، فرآورده هاي نفتي به ترتيب برحسب فاصله ي جوش جدا ميشوند، (فاصله ي جوش محدوده ي بين نقطه جوش ابتدايي تا انتهايي است)به دين صورت كه از بالاي ستون سبك ترين مواد به دست ميآيد و از قسمت هاي جانبي ستون، فرآورده هايميان تقطير. فرآورده هايي كه از اين ستون به دست ميآيند “فرآورده هاي مستقيم” ناميده ميشوند.
جريان هاي خروجي از ستون تقطير به صورت بخارند و پس از عبور از كندانسورها تبديل به مايع مي شوند. قسمتي از اينمايع به عنوان فرآور دهي تقطير دريافت شده و قسمت ديگر تحت عنوان بازگردان به ستون تقطير بازگردانده ميشود. هدف از بازگردان، تفكيك بهتر و تنظيم دماي ستون است زيرا بازگردان به محض ورود به ستون تقطير مجددا تبخير مي شود و گرماي لازم براي تبخير را از مواد موجود در سيني مي گيرد و در نتيجه، مواد سنگين تري كه در بخارها آمادهي خروج از ستون بودند، دوباره به حالت مايع درآمده، به طرف سيني هاي پايينتر جريان مييابند. در اين سيني ها نيز جريان به همين منوال ادامه مي يابد. به اين ترتيب، در اثر انتقال جرم و حرارت، فاز مايعي كه به طرف پايين جريان مي يابد، مرتبا از سازندههاي سنگين تر غني مي شود در حالي كه فاز بخار به تدريج كه به سيني هاي بالاتر مي رود، سازنده هاي سبك تر را جذب ميكند.
اين سيستم جريان ها، باعث برقراري يك گراديان دمايي در طول ستون ميشود به طوري كه در ستون تقطير اتمسفري دما از 70 (Co) در بالاي ستون تا 350 (Co) در پايين ستون، تغيير ميكند.
ستون تقطير اتمسفري معمولا داراي 30 تا 50 سيني تفكيك است. در حدود 5 تا 8 سيني براي هر فرآوردهي جانبي در نظر گرفته ميشود به علاوهي همين تعداد سيني در بالا و پايين سيني خوراك.
چون معمولا مقداري از مواد سبك تر همراه فرآوردهها كشيده شده و از ستون تقطير خارج ميشود، نقطه ي اشتعال فرآورده ها كاهش مييابد. به همين دليل اين فرآوردهها را به ستونهاي استريپينگ كوچكي (مجهز به 4 تا 10 سيني) مي فرستند تا مواد جزوه فرایندهای پالایش نفت ترشان جدا شود. عملي كه در اين ستون هاي جانبي انجام ميشود استريپينگ با بخار است، يعني در اثر تماس بخار آب با فرآورده ي نفتي كه در جهت مخالف جريان دارد، سازندههاي سبكتر موجود در فرآورده تبخير شده، به همراه جريان بخار آب كشيده ميشوند.
در پايين ستون تقطير نيز بخار آب تزريق مي شود كه هدف آن جداسازي گازوييل به جا مانده در باقي مانده ي اتمسفري است.
فرآورده هايي كه از ستون تقطير اتمسفري به دست مي آيند به ترتيب عبارتند از: گازهاي سبك، گازهاي مايع شده، بنزين سبك و سنگين، برش كروزن شامل نفت سفيد و سوخت جت، گازوييل اتمسفري.
آنچه در ستون تقطير اتمسفري باقي ميماند، از سازندههاي سنگينتر تشكيل شده است و باقي مانده ياتمسفري نام دارد.
براي تقطير اين باقيمانده، حرارت بيشترثي لازم است كه در صورت اعمال، موجب شكست حرارتي ملكولها ميشود. براي جلوگيري از اين امر، تقطير باقي مانده ي اتمسفري را مي توان در ستون ديگري كه در فشار پايين تر كار ميكند و اصطلاحا ستون تقطير خلآ ناميده ميشود، انجام داد.
2- 2-3- تقطير در خلآ
براي جلوگيري از شكست حرارتي، نفت را مي توان در فشار پايين تر تقطير كرد. در فشار پايين تر ، تركيبات در دماي كم تري ميجوشند و در نتيجه حرارت آن چنان نيست كه موجب تجزيه ي ملكول ها شود. اين عمل در ستون تقطير خلآ كه فشار آن بين 15 تا 40 ميلي متر جيوه است، انجام ميشود.

شماي عمومي واحد تقطير خلاء
جريان ها: I- باقيمانده اتمسفري، II- گازهاي مايع نشدني، III- گازوييل سبك خلاء، IV- گازوييل سنگين خلاء، V- آسفالت، VI- بخار آب در اين عمليات، ابتدا باقيمانده اتمسفري را به يك كوره مي فرستند تا دمايش به حد لازم برسد. در اين كوره بخار آب نيز تزريق مي شود كه هدف آن افزايش سرعت جريان در لوله هاي كوره، كاهش كك و كاهش فشار جزيي هيدروكربنهاست. مقدار بار آب مصرفي بستگي به فاصله ي جوش خوراك دارد و معمولا بين 5/4 تا 8/6 كيلوگرم به ازاي هر بشكه خوراكاست. يك جريان بازگردان نيز به طور مداوم در ستون گردش ميكند.
دماي خروجي كوره با توجه به فاصله ي جوش خوراك و بخشي از آن كه بايد تبخير شود و نيز پتانسيل تشكيل ككخوراك، مشخص مي شود و معمولا بين 380 (Co) تا 450 (Co) است.
فشار حقيقي (فشار جزيي بخار آب – فشار كل) تعيين كننده ي ميزان تبخير خوراك در منطقهي تبخير آني است.
در طراحي ستون تقطير خلآ بايد سعي شود كه افت فشار بين دستگاه ايجاد كننده ي خلآ و منطقه ي تبخير آني به حداقل برسد.
با توجه به پايين بودن فشار در ستون تقطير خلآ، حجم بخارهاي توليده شده به ازاي هر بشكه خوراك بيشتر از حجم آنها در ستون تقطير اتمسفري است و به همين دليل قطر ستونهاي خلآ بيشتر از ستون هاي اتمسفري ميباشد.
فرآورده هاي ستون تقطير خلآ عبارتند از:
گازوييل خلآ و فرآوردههاي جانبي كه براي روغنسازي به كار ميروند.
فرآورده هاي تقطير
پس از انجام تقطير اوليه، وضعيت فرآورده ها از نظر كمي و كيفي مورد بررسي قرار مي گيرد تا براساس آن بتوان دنباله ي برنامه ي پالايش را جهت داد. بيلان فرآورده ها پس از تقطير اوليه به قرار زير است:
الف- به غير از باقيمانده ي اتمسفري كه به عنوان سوخت سنگين به مصرف مي رسد، ساير فرآورده هاي تقطير اوليه را نمي توان به عنوان فرآوردهي نهايي به حساب آورد.
ب- مقدار برشهاي مختلف با تقاضاي بازار مطابقت ندارد. به اين صورت كه فرآورده هاي سنگين اضافه بر تقاضا و فرآورده هاي سبك بهويژه بنزين كم تر از نياز بازار است. بنابراين براي بهبود كيفيت فرآوردهها و نيز تبديل برش هاي سنگين اضافي به برش هاي سبك تر، بايد از روشهاي مختلف تبديل و تفكيك استفاده شود. عمليات تصفيه (در مورد گوگرد و ساير ناخالصي ها) نيز براي بهبود كيفيت تمامي برشها ضروري است.
در اينجا مهمترين فرآورده هاي واحد تقطير نفت خام معرفي ميشوند:
الف) گاز سوختي: اين گاز اساس از متان و اتان تشكيل شده است و گاز خشك نيز ناميده ميشود. معمولا اين گاز بهعنوانسوخت پالايش گاه به كار ميرود ولي ميتواند به عنوان خوراك واحد توليد هيدروژن نيز استفاده شود.
ب) گاز مرطوب: اين گاز شامل پروپان، بوتان ها و اندكي متان و اتان است.
از اين جريان، پروپان و بوتانها را جدا ميكنند و تحت عنوان گاز مايع به مصارف سوختي ميرسانند.
نرمال بوتان براي تنظيم فشار بخار بنزين ها نيز به كار ميرود. از ايزوبوتان نيز به عنوان خوراك واحد الكيلاسيون استفاده مي شود.
ج) بنزين سبك تقطير مستقيم: جريان تثبيت شده ي اين بنزين پس از گوگردگيري به عنوان يكي از سازندههاي مخلوط بنزين ها به كار ميرود و يا اين كه ابتدا جهت بهبود عدد اكتان از واحد ايزومري ميگذرد و سپس با ساير بنزين ها مخلوط مي شود.
د) نفتا با بنزين سنگين تقطير مستقيم: اين بنزين پس از گوگردگيري وارد واحد دفرمينگ ميشود تا عدد اكتان آن افزايش يابد. بنزين خروجي از اين واحد ريفرميت نام دارد كه داراي عدد اكتان بالايي است و با ساير بنزينهاي توليدي در پالايش گاه مخلوط ميشود.
ه) برش كروزن: از اين برش هم ميتوان نفت سفيد بهدست آورد و هم سوخت جت. در مورد نفت سفيد فقط عمليات گوگردگيري انجام ميشود و ميتواند به عنوان سوخت گرمايي به كار رود.
براي تهيه ي سوخت جت، برش كروزن و نفتا را به نسبت هاي جزوه فرایندهای پالایش نفت مخلوط مي كنند تا فاصله ي جوش مورد نظر به دست بيايد. گوگردگيري و بعضي عمليات تكميلي ديگر نيز بر روي اين برش انجام ميشود.
و) گازويي ها (نفت گازها): گازوييل اتمسفري پس از گوگردگيري به عنوان سوخت موتورهاي ديزلي به كار مي رود.
گازوييل خلآ كه سنگين تر است به عنوان خوراك واحد كراكينگ كاتاليزوري و يا هيدروكراكينگ به كار مي رود. از اين واحدها، گاز، بنزين، سوخت جت و گازوييل بهدست ميآيد ولي هدف اصلي توليد بنزين است.
بعضي از پالايشگاه ها گازوييل خلآ را به عنوان خوراك وحد روغنسازي به كار ميبرند.
ز) فرآورده هاي جانبي تقطير در خلآ: از اين فرآورده ها به عنوان خوراك واحد روغن سازي استفاده شده، عمليات استخراجبا حلال، مومگيري و تصفيه بر روي آنها انجام ميشود.
باقي ماندهي خلآ: باقي ماندهي خلآ را به واحد آسفالتگيري مي فرستند تا برش روغني به جا مانده از قير و آسفالت جداشود. سپس اين برش روغني سنگين به واحد روغنساز ي ارسال ميشود.
باقي مانده ي خلآ را ميتوان مستقيما به عنوان نفت سوخت سنگين به كار برد و يا براي تنظيم گرانروي به واحد كاهش گرانروش ارسال نمود.
باقي مانده ي خلآ به عنوان خوراك واحد كك سازي نيز به كار ميرود. از اين واحد كك نفتي، گاز، بنزين و گازوييل به دست ميĤيد.
فرآيند تصفيه نفت از گوگرد با هيدروژن (HDS) مقدمه
در 20 سال اخير صنعت پالايش نفت پيشرفت زيادي داشته است. فراورده هاي بدست آمده از نفت : () ()