شیمی

تکنولوژی نفت
 

این روش برای تجزیه کمی و کیفی اجسامی که فعالیت نوری دارند به کار می رود. نور سفید در تمام جهات ارتعاش دارد و اگر از اجسام Polaroid مانند بعضی مواد پلاستیکی یا بلورهای طبیعی مانند کلسیت که فرمول آنها CaCO3 است عبور کند به دو اشعه تقسیم می شود. چون سرعت هر یک از دو اشعه در داخل بلور متفاوت است. در صورتی که بلور را در امتداد یکی از قطب ها با  یک زاویه مناسب برید و مجددا آن را با صمغی بنام کانادا بالسام بچسبانیم، جزئی که اشعه عادی نامیده می شود منعکس شده و خارج می شود. در صورتی که جزئی که اشعه غیرعادی (پلاریزه) نامیده می شود بدون شکست خارج می شود ارتعاش این نور در یک سطح و عمود بر جهت انتشار آن است این بلور را که نور پلاریزه ایجاد می کند، منشور نیکل نامیده می شود. اجسامی دارای فعالیت نوری هستند که در ساختمان مولکولی آنها کربن نا قرینه (یعنی اتم کربنی که به چهار گروه مختلف متصل باشد) وجود داشته باشد. این اتم کربن باعث نامتقارن شدن مولکول می شود و مولکول نمی تواند بر تصویر آینه ای خود منطبق باشد. اگر این اجسام در مسیر نور پلاریزه قرار بگیرند باعث چرخش نور پلاریزه می شوند در صورتی که جسم نور پلاریزه را در جهت عقربه ساعت بچرخاند ، راست گردان  (Dextrorotatory) می گویند و چنانچه در جهت عکس عقربه ساعت بچرخاند ، آن را چپ گردان  (Levorotatory) می گویند.


مقدار چرخش (الفا) با غلظت جسم (C) متناسب است. و یا می توان گفت نور پلاریزه وقتی از ترکیبات نامتقارن عبور کند، به علت پخش نامتقارن دانسیته الکترونی در مولکول، الکترونهای مولکول بطور نامتقارن بر نور پلاریزه اثر می گذارند و باعث چرخش آن حول محور انتشار می شوند. مولکولهائی که فعالیت نوری ندارند چون با پخش الکترونی متقارن مواجه هستند بر نور پلاریزه اثر ندارند.
ترکیباتی که تصویر آینه ای قابل انطباق نداشته باشند دارای ایزومر نوری هستند. دو ایزومر نوری یک زوج انانتیومر را تشکیل می دهند. که از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی یکسان هستند و فقط در جهت چرخش نور پلاریزه اختلاف دارند. مخلوط مساوی دو انانتیومر که از نظر قدر مطلق یکسان ولی از نظر جهت مخالف هستند کاملا همدیگر را خنثی می کنند. چرخش حاصله صفر است به چنین مخلوطی راسمیک می گویند.

 

اجزاء و قسمتهای مختلف دستگاه پلاریمتر

1- منبع نور:
تولید کننده نور تک رنگ است، چون میدان چرخش با  طول موج تغییر می کند. لذا باید به عنوان منبع از یک تولید کننده نور تک رنگ استفاده کرد. معمولا از لامپ بخار سدیم (خط زرد D) استفاده می شود. لامپ جیوه هم ممکن است بکار برده شود. طول موج لامپ سدیم 589.3 A° لامپ جیوه °546 A

۲- شکاف( Slite) :
میزان نور رسیده به نمونه را تنظیم می کند.

3- عدسی:
نقش موازی کننده نور را دارد.

4- منشور نیکل :
 اولین منشور نیکل که پلاریزور نام دارد و نور را پلاریزه می کند.

5- سل نمونه:
استوانه ای شیشه ای است و جهت قرار دادن نمونه مورد آزمایش در داخل آن است طول آن ممکن است 1 ،  2 ، 3 ، 4  سانتیمتر باشد. (اگرحباب هوا داشت در برآمدگی سل باید قرار گیرد.)

6- منشور نیکل :
دومین منشور نیکل که آنالایزور(Analyzer) بعنوان تجزیه کننده است که با چرخاندن آن می توان نور پلاریزه را به حالت اول برگرداند و مقدارانحراف آن را بر حسب درجه از روی یک سطح دایره ای مدرج خواند.
در این حالت روشنائی دو نیم دایره ای که از عدسی چشمی ملاحظه می شود به یک اندازه خواهد بود.

7- عدسی چشمی و ردیاب (دتکتور):
معمولا از چشم انسان بعنوان ردیاب استفاده می شود. در دستگاههای پیشرفته فتوالکتریک هستند و تا 001/0 درجه را تعیین می کند.

پلاریمتر نیم سایه:
یک پلاریزور کوچک متحرک بنام نیکل نیم سایه بعد از پلاریزور قرار دارد که می توان آن را با چرخاندن طوری تنظیم نمود که مانع عبور نور شود. در این حالت نیمی از دایره ای که از عدسی چشمی ملاحظه می شود سیاه به نظر می رسد، بعد شدت نور هر دو نیم دایره را به وسیله چرخاندن آنالایزور مساوی تنظیم می کنیم. در این حالت دستگاه باید روی صفر باشد. با گذاشتن نمونه در مسیر نور، شدت روشنائی دو نیم دایره فرق می کند که بایستی با چرخاندن آنالیزور به حالت اول برگرداند و مقدار چرخش را که a نام دارد از روی درجات خواند.

+ نوشته شده در  پنجشنبه 30 آبان1387ساعت 17:24  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 
ترکیب عنصری مخلوط کل نفتهای خام ، تغییر چندانی نمی‌کند، ولی تفاوتهای کوچک در ترکیب نفت‌ها می‌تواند اثرات عمده‌ای بر خواص فیزیکی و فرآیند لازم جهت تولید فراورده‌های قابل فروش ، اعمال کند. نفت خام ، اساسا مخلوطی از هیدروکربنها است و حتی عناصر غیر هیدروکربنی آن نیز معمولا بصورت مولکولهای پیچیده ای هستند که خاصیت هیدروکربنی‌شان غلبه دارد، ولی نفت خام در عین حال حاوی مقادیر اندکی اکسیژن ، گوگرد ، نیتروژن ، وانادیم ، نیکل و کروم است.

مواد سازنده نفت از نظر نوع هیدروکربور و همچنین از نظر ترکیبات هترواتم‌دار بستگی به محل و شرایط تشکیل آن دارد. بنابراین مقدار درصد مواد سازنده نفت خام در یک ژیزمان (منبع نفت) نسبت به ژیزمان دیگر تغییر می‌کند.

img/daneshnameh_up/9/94/_ggttqq_kh-6.jpg

ترکیب عنصری نفت خام

ترکیب عنصری نفت خام معمولا در گستره زیر قرار می‌گیرد:


عنصر درصد وزنی
کربن 87-84
هیدروژن 14-11
گوگرد 5-0
اکسیژن 3-0
نیتروژن 5/1-0

مواد سازنده نفت

بطور کلی مواد سازنده نفت عبارتند از: هیدروکربنها ، ترکیبات اکسیژنه - سولفوره - ازته ، مواد معدنی.

هیدروکربنها

چون تعداد هیدروکربنهای موجود در نفت نامحدود و جداکردن آنها بطور کامل خیلی مشکل می باشد، لذا آنها را در سه گروه کلی طبقه‌بندی می‌نمایند که عبارتند از: پارافین‌ها ، نفتن‌ها و آروماتیکها. علاوه بر این گروه چهارمی نیز وجود دارد، یعنی همان اولفین‌هایی که در نتیجه فرایند هیدروژن‌زدایی از پارافین‌ها و نفتن‌ها تشکیل می‌شوند.


  • پارافین ها (آلکان): مشخصه هیدروکربنهای پارافینی ، اتصال اتمهای کربن به وسیله پیوندهای ساده است. سایر پیوندها نیز با اتمهای هیدروژن ، سیر شده‌اند. فرمول عمومی پارافین‌ها ، CnH2n+2 است. ساده‌ترین پارافین ، متان (CH4) است که سری همرده متعاقب آن عبارتند از: اتان ، پروپان ، n-بوتان ، i- بوتان ، n- پنتان و نئوپنتان و غیره.

    در صورتی‌که تعداد اتمهای کربن در مولکول بیش از 3 باشد، ممکن است چند هیدروکربن حاوی تعداد مساوی اتمهای کربن و هیدروژن با ساختارهای متفاوت وجود داشته باشد. علت این امر آن است که کربن زنجیرهای تک شاخه‌ای علاوه بر زنجیر است، تشکیل داده و ایزومرهایی بوجود می‌آورد که خواصشان بطور محسوس با یکدیگر تفاوت دارند. بطور مثال ، عدد اکتان موتور ، در مورد n-اکتان مساوی 17 و در مورد ایزواکتان (2 و 2 و 4- تری متیل پنتان) مساوی 100 است.

  • اولفین‌ها (آلکن‌ها): اولفین‌ها بطور طبیعی در نفت‌های خام وجود ندارند، بلکه در خلال فراورش نفت تشکیل می‌شوند. فرمول عمومی آنها CnH2n است. معمولا وجود اولفین‌ها در فراورده نهایی ، نامطلوب است، زیرا فعالیت پیوندهای دوگانه باعث می‌شود که ترکیبات اولفین‌دار آسانتر اکسیده و بسپارش شوند. در برش‌های گستره جوش بنزین ، وجود برخی اولفین‌ها مطلوب است، زیرا اولفین‌ها دارای اعداد اکتان پژوهشی بالاتری ، در مقایسه با ترکیبات پارافینی با تعداد اتمهای کربن یکسان ، می‌باشند.

    ساده‌ترین اولفین ، اتیلن می‌باشد که برای همرده آن عبارتند از: پروپن ، بوتن ، پنتن و غیره در خلال فراورش نفت ، بعضی دی‌الفینها (هیدروکربنهایی که دو پیوند دوگانه دارند) مانند بوتادی‌ان ، نیز تشکیل می‌شوند.

  • نفتن‌ها (سیکلو آلکانها): هیدروکربنهای سیکلو پارافینی‌ای که تمام پیوندهای آزاد اتمهای کربن‌شان با هیدروژن ، سیر شده‌اند نفتن‌ها نامیده می‌شوند. در نفت خام ، انواع بسیاری از نفتن‌ها وجود دارد، ولی بجز در مورد ترکیبهای دارای جرم مولکولی اندک ، نظیر سیکلوپنتان و سیکلو هگزان ، معمولا بصورت ترکیبهای جداگانه تفکیک نمی‌شوند. طبقه‌بندی آنها با توجه به گستره نقاط جوش صورت می‌گیرد و خواص آنها بکمک عوامل همبستگی نظیر عامل Kw یا CI تعیین می‌شود.

    برخی از نفتن‌های موجود در نفت خام عبارتند از: متیل سیلکوپنتان ، 1 و2 – دی متیل سیکلو پنتان ، متیل سیکلوهگزان ، 1 و2- دی متیل سیکلو هگزان ، دکاهیدرونفتالین و غیره.

  • آروماتیکها: گروه هیدروکربنهای آروماتیکی ، از نظر شیمیایی و فیزیکی ، تفاوت بسیاری با پارافین‌ها و نفتن‌ها دارند. هیدروکربنهای آروماتیکی ، شامل یک حلقه بنزنی سیر نشده ولی بسیار پایدار می‌باشند و اغلب مانند یک ترکیب سیر شده عمل می‌کنند. برخی هیدروکربنهای آروماتیکی موجود در نفت خام عبارتند از: بنزن ، تولوئن ارتو- زایلن ، متا- زایلن ، پارا- زایلن ، نفتالین ، کومن و غیره.

    هیدروکربنهای حلقوی ، چه نفتنی و چه آروماتیکی ، می‌توانند بجای بعضی از هیدروکربنهای متصل به حلقه ، زنجیره‌های جانبی پارافینی بپذیرند و تشکیل ساختار مختلط بدهند. این انواع مختلط ، بسیاری از مشخصات شیمیایی و فیزیکی ترکیبهای مولد خود (هر دو) را دارا هسستند.

img/daneshnameh_up/e/e1/_ggttqq_ref_image_2.jpg

ترکیبات اکسیژنه

مقدار درصد اکسیژن در نفت‌ها از 3 درصد تجاوز نمی‌نماید و اغلب در ساختمان مولکولهای سنگین به حالت ترکیب یافت می‌شود. ترکیبات اکسیژنه موجود در نفت شامل اسیدها و فنل‌ها می‌باشد. فنل‌ها بمقدار کم در روغن‌های کالیفرنیا و رومانی وجود دارد. اسیدهای موجود در نفت بیشتر بصورت مشتقات سیکلو آلکانها یا نفتنی است.

ضمنا اسیدهای غیر حلقوی نیز بصورت اتر سل وجود دارد که در حین عمل تصفیه در فراکسیون مربوط به پارافین‌ها جمع آوری می‌گردد.

ترکیبات سولفوره

اغلب نفت‌ها شامل گوگرد آزاد بصورت محلول هستند که در اثر تبخیر کریستالیزه می‌گردد. گوگرد ممکن است بصورت هیدروژن سولفوره - تیوفرمرکاپتان - تیواتر - دی‌سولفور و سولفور کربن و سولفور کربنیل وجود داشته باشد. مقدار گوگرد در نفت بستگی به منطقه ای دارد که در آنجا نفت تشکیل گردیده است. بعنوان مثال مقدار آن در مواد خام نفتی کویت 5/2 درصد و در نفت منطقه آقاجاری ایران 36/1 درصد می‌باشد.

در اینجا یادآوری می‌شویم که خاصیت خورندگی نفت شرق و بوی نامطبوع آن بعلت وجود این ترکیبات می‌باشد.

ترکیبات ازته

روغنهای معدنی می‌توانند تا 5/1 درصد ازت بصورت ترکیبهای آلی دارا باشند. این ترکیبات از نظر عامل ازت به دو دسته تقسیم می‌گردند:


  • ازت در حلقه بصورت N-H= (یعنی متصل به سه اتم) است و می‌توان ترکیباتی از قبیل پیرول ، اندول و کاربازول را نام برد.

  • ازت در حلقه بصورت N (یعنی متصل به دو اتم) شرکت نموده ، شامل اجسامی از قبیل پیریدین ، کینولئین و ایزوکینولئین می‌گردد. خاصیت قلیایی این ترکیبات بیشتر از ترکیبات دسته اول می‌باشند. اغلب روغن‌های معدنی شامل نمکهای آمونیوم اسیدهای نفتنی است که بسادگی تجزیه می‌گردد.

مشتقات فلزی

هرگاه مواد باقیمانده از تقطیر نفت را بسوزانند، مانند زغال از خود خاکستر باقی می‌گذارد که شامل برخی از ترکیبات فلزی است. این ترکیبات بیشتر مربوط به عناصری از قبیل سیلیس - آهن - آلومینیوم - کلسیم - منیزیم - نیکل و سدیم می‌گردد. ضمنا وانادیم در خاکستر برخی از نفت‌ها بدست آمده است و وانادیم را معمولا از نفت استخراج نموده ، در صنایع فولادسازی مورد استفاده قرار می‌دهند. مقدار این فلز در حدود 400PPM یعنی 400 گرم به ازای یک تن می‌باشد.
+ نوشته شده در  پنجشنبه 2 آبان1387ساعت 15:40  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 
نفت خام حاصل از چاه دارای مواد نا خواسته از قبیل آب و جامداتی مانند شن ، قیر و گازهای متان و اتان می‌باشد. برای جداسازی اینگونه عوامل ، آنرا وارد مخازنی می‌کنند تا جامدات موجود در آن ته‌نشین شده و گازهای آن خارج شود. سپس وارد جداساز سانتریفوژی شده که نقش آن جدا کردن تتمه آب ، گاز و جامدات معلق در آن می‌باشد. برای حذف نمکهای معدنی ، نفت را با آب ولرم می‌شویند. آنگاه قسمتی از نفت توسط لوله به پالایشگاه فرستاده شده و قسمتی جهت صدور به بنادر تلمبه می‌شود.

تصویر

تقطیر

برای تفکیک برش‌های متشکله نفت خام ، عملیات فیزیکی و شیمیایی چندی بر روی آن بعمل می‌آورند تا فرآورده‌های مورد نیاز جامعه امروزی را تولید نمایند. از مهمترین آنها تقطیر جزء به جزء نفت است که در برج تقطیر صورت می‌گیرد. تقطیر جزء به جزء عبارت است از یک سری تبخیر و تبرید که در سینی‌های یک برج استوانه‌ای صورت می‌گیرد. مایعات خالص در فشار محیط ، در دمایی به جوش می‌آیند که در آن دما ، فشار بخار آن برابر فشار محیط گردد. مایعات مخلوط در حدود دمایی که حاصل جمع فشار‌های جزئی عوامل تشکیل دهنده آنها برابر فشار محیط گردد به جوش می‌آید.

در
نقطه جوش ، فازهای بخار و مایع در حال تعادل می‌باشند. چنانچه فشار ، کاهش یابد، تبخیر صورت می‌گیرد و در حالت معکوس ، تبرید اتفاق می‌افتد. از فشار بخار برای محاسبه ترکیب گازهای مخلوط در حالت تعادل استفاده می‌شود. وقتی که اجزا تشکیل دهنده یک محلول در برج تقطیر بطور دائم جدا می‌شوند بخارهایی که به سمت بالا حرکت می‌کنند، با ترکیبات فرارتر مایع برگشت کننده که به سمت پایین سرازیر است برخورد کرده و غلیظ‌تر می‌شوند.

انواع تقطیر

  • تقطیر در فشار محیط: در این روش ، فرآیند تقطیر در فشار محیط صورت می‌گیرد.

  • تقطیر با بخار آب: وقتی که تقطیر در مجاورت بخار ماده مخلوط نشدنی صورت می‌گیرد، فشار بخار یکی تحت تاثیر دیگری قرار نگرفته و مخلوط در دمایی که مجموع فشارهای جزئی آنها برابر فشار محیط گردد تقطیر می‌شود.

  • تقطیر در خلا: در این روش ، فرآیند تقطیر در خلاء (در فشار 40 میلی‌متر جیوه) صورت می‌گیرد.

  • تقطیر در خلاء و بخار: این روش با انتقال گرما توسط بخار آب و با استفاده همزمان از پمپ خلاء جهت کاهش فشار کلی صورت می‌گیرد. بطور کلی این روش دارای اشکالاتی بوده و از آن زیاد استفاده نمی‌شود.

  • تقطیر در فشار: این روش برعکس تقطیر در خلاء بوده و باعث می‌شود که فرایند تقطیر ، در دمای بیشتری نسبت به آن در فشار محیط صورت گیرد و دمای بالاتر باعث گسسته شدن مولکولهای نفت گردیده و ترکیب آنها را تغییر می‌دهد.

  • روشهای جدید تقطیر: این روشها شامل یک یا دو مرحله تقطیر در فشار محیط بوده که توسط تقطیر با بخار همراه می‌شود.
+ نوشته شده در  پنجشنبه 2 آبان1387ساعت 15:38  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 
صنایع پتروشیمی(Petrochemical industry) ، بخشی از صنایع شیمیایی است که فرآورده‌های شیمیایی را از مواد خام حاصل از نفت یا گاز طبیعی تولید می‌کند. تا پیش از وارد شدن نفت به مفهوم امروزی در زندگی انسان ، مواد شیمیایی مورد نیاز ، بر اثر تغییر و تبدیل صنایع گیاهی و حیوانی بدست می‌آمد. اما در اوایل قرن بیستم نفت خام و گاز طبیعی به عنوان ماده اولیه برای تهیه بسیاری از ترکیبات مورد نیاز انسان ، اهمیت حیاتی و روز افزونی پیدا کرده است.

img/daneshnameh_up/4/43/p-palayesh.jpg

تاریخچه

اقوام متمدن دوران باستان ، بویژه سومری‌ها و آشوری‌ها و بابلی‌ها ، در حدود چهار هزار و پانصد سال پیش در سرزمین بین‌النهرین (محل عراق کنونی) با برخی از مواد نفتی که در دریاچه قیر بدست می‌آمد، آشنایی داشتند. آنان از خود قیر به عنوان ماده غیر قابل نفوذ ، استفاده می‌کردند. رومی‌ها و یونانی‌ها نیز مواد قیری را برای غیر قابل نفوذ کردن بدنه کشتیها بکار می‌بردند. همچنین برای روشنایی و گرم کردن نیز از آن بهره می‌جستند.

با توسعه و پیشرفت تکنولوژی حفاری در اواسط قرن نوزدهم و تکنولوژی تقطیر و پالایش نفت در اواخر قرن نوزدهم و استفاده از آن در موارد غیر سوختی ، جهش حیرت‌آوری بوجود آمد. بطوری که امروزه صنایع پتروشیمی نفش اساسی و بنیادی در رفع نیاز عمومی جامعه به عهده دارد.

صنایع گوناگون پتروشیمی

نفت و مشتقات آن نه تنها در برآوردن نیازهای انسان در زمینه سوخت ، انرژی و الیاف نقشی بنیادی دارد، بلکه پیدایش و تکامل صنایع گوناگون مهمی را موجب شد که به پاره‌ای از آنها اشاره می‌شود.


  • همزمان با پالایش نفت خام ، کاربرد موتورهای درون سوز جنبه عمومی به خود گرفت و میلیونها ماشین بنزین سوز به بازار عرضه شد.

  • امروزه فرآورده‌های نفتی علاوه بر مصرف در زمینه سوخت وسایل نقلیه ، روغن موتور و غیره ، در تهیه بسیاری از قطعات مورد نیاز ساخت وسایط نقلیه ، نقش ارزنده‌ای دارد و تلاش بر این است تا بدنه اتومبیل را از مواد پلاستیکی که آنها را ازپلیمریزاسیون ترکیبات نفتی می‌توان بدست آورد، بسازند.

  • فرآورده‌های نفتی در تهیه سوخت موشکهای هدایت کننده سفینه‌های فضایی و ماهواره‌ها و حتی در ساخت بسیاری از قطعات داخلی آنها کاربرد اساسی دارد.

  • ماده اولیه بیشتر داروها و حتی آنتی‌بیوتیکها از ترکیبات نفتی مشتق می‌شود. بویژه تقریبا تمام مواد پاک کننده ، باکتری کشها و غیره ، از مشتقات نفتی و محصولات پتروشیمی می‌باشد.

تصویر
مولکول C60

ترکیبات نفت خام و فراورده‌های نفتی

اتمهای کربن و هیدروژن بطور حیرت آوری می‌توانند ضمن ترکیب شدن با یکدیگر ، تعداد فوق‌العاده‌ زیادی از ترکیبات هیدروکربنی زنجیری و حلقوی آروماتیکی را بوجود آورند، بطوری که تا کنون هیدروکربنی که در ساختار مولکولی آن 60 اتم کربن شرکت داشته باشد، ردیابی شده است. از طرفی با افزایش تعداد اتمهای کربن بر تعداد ایزومرهای هیدروکربنی نیز افزوده می‌شود.

بطور مثال هیدروکربنی که 30 اتم کربن داشته باشد، می‌تواند بیش از چهار میلیارد ترکیب هیدروکربنی ایزومر تشکیل دهد. علاوه بر این ، با توجه به اینکه در نفت خام ، ترکیبات هیدروکربنی سیر شده نیز فراوانند، تعداد ترکیبهای موجود در آن ، فوق‌العاده زیاد و گوناگون است. این گوناگونی با شرکت اتمهای دیگر مانند گوگرد ، نیتروژن و اکسیژن در زنجیر هیدروکربنها به مراتب بیشتر می‌شود.

ترکیبات عمده موجود در نفت خام

ترکیبات عمده موجود در نفت خام عبارتند از:هیدروکربنهای سیر شده زنجیری به فرمول کلی CnH2n+2، هیدروکربنهای سیر شده حلقوی به فرمول عمومی CnH2n که اصطلاحا آنرا نفتن گویند و هیدروکربنهای سیرنشده زنجیری اتیلن و استیلن. هرچه درصد تشکیل دهنده‌های نفت در دماهای پایین بیشتر باشد، مرغوبیت آن بیشتر است.

گازهای طبیعی

گازهای طبیعی ، بخش گازی شکل مواد نفتی است که همراه با نفت خام در مخازن زیرزمینی وجود دارد و یا از تقطیر نفت خام در پایین‌تر از 200C بدست می‌آید. گازهای طبیعی ، مخلوطی طبیعی از گازهای متان ( قسمت عمده حدود 85 درصد ) پروپان ، بوتان ، منو اکسید کربن و هیدروژن (گاز سنتز) همراه با مقداری دوده است.

مصرف عمده آن در کشورهای غیر صنعتی به عنوان یک ماده سوختی است. ولی در کشورهای صنعتی از آن در تهیه بسیاری از فرآورده‌های شیمیایی و صنعتی بسیار مفید و ضروری استفاده می‌کنند.

تصویر

محصولات صنایع پتروشیمی ایران

محصولات عمده‌‌ای که توسط واحدهای صنایع پتروشیمی ایران تولید می‌شوند عمدتا عبارتند از:

کودهای شیمیاییاوره ، فسفات دی‌آمونیم ، کودهای مخلوط نیترات آمونیم ، مواد اولیه پلاستیک ، پی ـ وی ـ سی و دی ـ او ـ پی ، مواد شیمیایی نظیر اسید سولفوریک ، اسید کلریدریک ، آمونیاک ، گوگرد ، دوده و ....

با این حال ، این محصولات در مقایسه با دهها هزار مشتقی که از نفت و گازهای طبیعی به کمک تکنولوژی پیشرفته پتروشیمیایی بدست می‌آید، بسیار اندک بوده، نشان می‌دهد که باید همت و تلاش بیشتری در این زمینه باید بکار برد تا به واقعیت نزدیکتر شد.
+ نوشته شده در  پنجشنبه 2 آبان1387ساعت 15:37  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 

هر پالایشگاه ، دارای طرحهای تولید خاص خود است که بر اساس تجهیزات فراهم ، هزینه‌های عملیاتی و میزان تقاضا برای فراورده‌ها مشخص می‌شوند. طرح تولید بهینه برای هر پالایشگاه ، بر اساس ملاحظات اقتصادی مشخص می‌گردد و عملیات دو پالایشگاه هرگز کاملا مشابه یکدیگر نیستند.

img/daneshnameh_up/1/1a/_ggttqq_pala.jpg

فراورده‌های نفتی

درحالی‌که مصرف کننده عادی تصور می‌کند که شمار فراورده‌های نفتی نظیر بنزین ، سوخت جت ، نفت سفید و غیره محدود است، ولی بررسیهایی که موسسه نفت آمریکا ( API ) در مورد پالایشگاههای نفت و کارخانه‌های پتروشیمی انجام داده است، نشان می‌دهد که بیش از 2000 فراورده نفتی با مشخصات منحصر بفرد تولید می‌شود که در 17 گروه طبقه‌بندی می‌شوند و عبارتند از:

گازهای سوختی - گازهای مایع - انواع بنزین - سوختهای توربین گازی (جت) - نفت سفید - فراورده های میان تقطیر (سوخت دیزل و نفت کوره های سبک) - نفت کوره باقیمانده ای - روغن‌های روان‌ساز - روغن‌های سفید - فراورده های میان روغن‌های ترانسفورماتور و کابل- گریس- مومها (واکس) - آسفالتها - ککها - دوده‌ها - مواد شیمیایی ، حلالها ، متفرقه.

معمولا شمار فراورده‌هایی که طراحی پالایشگاه را جهت می‌دهند نسبتا کم است. فرایندهای اصلی پالایش را با توجه به فراورده‌هایی که تولیدشان زیاد است مانند بنزین ، سوخت جت ، سوخت دیزل طراحی می‌کنند. بعضی از اجزای نفت خام را همان‌گونه که هستند (یعنی فراورده ها تقطیر مستقیم) بفروش می‌رسانند و یا اینکه عملیات پالایش بعدی را بر روی آنها انجام می‌دهند تا فراورده‌های با ارزشتری بدست آورند.

منابع خوراک پالایشگاه

مواد خام پایه پالایشگاهها نفت خام است. اگر چه در بعضی موارد از نفت‌های سنتزی حاصل از سایر منابع (جیلسوتیت، ماسه‌های قیری ، غیره) نیز استفاده می‌شود.

img/daneshnameh_up/5/55/refinery.jpg

فرایندهای پالایش در پالایشگاه

تقطیر نفت خام

دستگاه‌های تقطیر نفت خام ، نخستین واحدهای فراورش (پالایش) عمده در پالایشگاه هستند. تفکیک نفت خام در دو مرحله صورت می‌گیرد، اول تفکیک جزء به جزء همه نفت خام در فشار اتمسفر و سپس ارسال باقیمانده دیر جوش این مرحله به دستگاه تفکیک دیگری که تحت خلاء شدید عمل می‌کند. بنابراین ، نفت خام پس از حرارت در کوره در برج تقطیر اتمسفری به فراورده‌های زیر تفکیک می‌شود:

گازهای سوختی ( که عمدتا شامل متان و اتان است ) ، گازهای سبکتر (شامل پروپان ، بوتان و همچنین متان و اتان است) ، نفتهای سبک تثبیت نشده ، نفتهای سنگین ، نفت سفید ، نفت گاز اتمسفری و باقیمانده خام برج تقطیر اتمسفری (ARC). در برج تقطیر در خلاء نیز باقیمانده برج تقطیر اتمسفری به جریان نفت گاز خلاء و باقیمانده برج تقطیر در خلاء (VRC ) تفکیک می‌شود. نفت گاز اتمسفری و نفت گاز خلاء را غالبا برای تولید بنزین ، سوخت هواپیما و سوخت دیزل به واحد هیدروکراکینگ یا کراکینگ کاتالیزی می‌فرستند.

باقیمانده برج خلاء را نیز می‌توان در واحدهای گرانروی شکن ، کمک‌سازی و یا آسفالت‌زدایی برای تولید نفت کوره سنیگن و یا خوراک واحد کراکینگ و یا مواد خام روغن روان‌سازی پالایش کرد. باقیمانده نفت خامهای آسفالتی را می‌توان برای تولید آسفالت جاده سازی و یا پشت بام ، مورد عملیات یا پالایش دیگری قرار داد.

فرایندهای کک سازی و گرمایی

باقیمانده خام برج تقطیر در خلاء ( VRC ) در واحد کک سازی به کمک گرما شکسته می‌شود و در نتیجه گاز تر، بنزین واحد کک سازی ، نفت گاز واحد کک سازی و کک تولید می‌شود. در واقع ، در کک بدست آمده مواد فرار و یا با نقطه جوش بالا وجود دارد. برای حذف اغلب مواد فرار از کک نفتی ، باید آن را در دمای 2000 تا 2300 درجه فارنهایت تکلیس کرد. موارد استفاده اصلی از کک نفتی عبارتند از:


سوخت انواع کوره‌ها ، ساخت آند ها برای کاهش سلول الکترولیتی آلومین ، استفاده مستقیم از آن به عنوان منبع کربن شیمیایی برای تولید فسفر عنصری ، کلسیم کاربید و
سیلسیم کاربید ، ساخت الکترود برای بکارگیری در کوره الکتریکی تولید فسفر عنصری ، تیتان دی اکسید ، کلسیم کاریبد و سیلیسیم کاربید ، تولید گرافیت.

img/daneshnameh_up/7/70/ref_image_2.jpg

کراکینگ و هیدروکراکینگ کاتالیزی

نفت گاز حاصل از واحدهای تقطیر اتمسفری و تقطیر در خلاء و کک سازی به عنوان خوراک واحدهای کراکینگ کاتالیزوری و یا هیدروکراکینگ بکار می‌رود. این واحدها مولکولهای سنگین را شکسته و آنها را به مواد باارزشتری مانند بنزین ، سوخت جت و نفت کوره سبک تبدیل می‌کنند. فراورده های سیر نشده واحد کراکینگ ، نخست سیر می‌شوند و سپس در واحد تبدیل و یا واحد پالایش با هیدروژن ، کیفیت بهتری پیدا می‌کنند. فراورده های واحد هیدروکراکینگ ، سیر شده هستند.

رفرمینگ (تبدیل) کاتالیزی و همپارش

نیاز اتومبیلهای امروزی به بنزینهای با عدد اکتان بالا ، محرکی برای استفاده رفرمینگ کاتالیزی شد. در رفرمینگ کاتالیزی ، تغییر در نقطه جوش ماده‌ای که از این واحد می‌گذرد، نسبتا کم است، زیرا مولکولهای هیدروکربن ، شکسته نمی‌شوند، بلکه ساختارهای آنها بازآرایی می‌شوند تا آروماتیکهای با عدد اکتان بالا تولید شوند. منابع خوراک واحد رفرمینگ کاتالیزی عبارتند از:

بنزینهای سنگن تقطیر مستقیم (HSR ) و نفت سنگین حاصل از واحدهای برج تقطیر نفت خام ، کک سازی و کراکینگ. فراوده های حاصل تبدیل کاتالیزی برای فروش به عنوان بنزین معمولی و بنزین سوپر با هم مخلوط می‌شوند.

عدد اکتان نفتهای سبک ( LSR ) را می‌توان با استفاده از فرایند همپارش که طی آن پارافینهای نرمال (راست زنجیر) به همپارهایشان تبدیل می‌شوند، بهبود بخشید.

بازیابی بخار (واحد صنعتی گاز)

جریانهای گاز تر حاصل از واحد تقطیر نفت خام ، کک سازی و واحدهای کراکینگ در بخش بازیابی بخار ، به گاز سوختی ، گاز نفتی مایع ( LPG ) ، هیدروکربنهای سیر نشده (پروپیلن، انواع بوتیلن و پنتن )، نرمال بوتان و ایزوبوتان تفکیک می‌شوند. گاز سوختی در کوره‌های پالایشگاه سوزانده می‌شود و n-بوتان با بنزین و یا LPG مخلوط می‌شود. هیدروکربنهای سیر نشده و ایزوبوتان بمنظور فراورش ، به واحدهای آلکیل دار شدن فرستاده می‌شوند.

آلکیل دار کردن

افزایش یک گروه آلکیل به هر ترکیب ، یک واکنش آلکیل دار کردن است. ولی در پالایش نفت ، واژه آلکیل دار کردن در مورد واکش اولفین های دارای وزن مولکولی پایین با یک ایزوپارافین ، به منظور تشکیل ایزوپارافینهای دارای وزن مولکولی بالاتر ، بکار می رود. نیاز به سوختهای هواپیمایی با عدد اکتان بالا انگیزه خوبی برای توسعه فرایند آلکیل دار کردن بمنظور تولید بنزین‌های ایزوپارافینی با عدد اکتان بالا بود.

اگر چه آلکیل دار کردن در فشار و دمای بالا ، بدون نیاز به کاتالیزگر مسیر است، ولی تنها فرایندهایی از اهمیت اقتصادی برخورد دارند که در دمای پایین و در مجاورت سولفوریک اسید یا هیدروفلوئوریک اسید انجام می شود. با انتخاب مناسب شرایط عملیاتی ، بیشتر فراورده‌ها در گستره جوش بنزین با اعداد اکتان موتوری 88 تا 94 و اعداد اکتان پژوهشی بین 94 تا 99 قرار می‌گیرد.

اختلاط فراورده ها

هدف از اختلاف فراورده‌ها ، تخصیص اجزای اختلاطی فراهم برای دستیابی به شرایط و مشخصات فراوده مورد تقاضا با کمترین هزینه و تولید فراورده‌های فزاینده‌ای است که سود کلی پالایشگاه را بیشینه کند. فراورده‌های عمده پالایشگاهی که از طریق اختلاط بدست می‌آیند عبارتند از:

بنزین ، سوخت جت ، نفت کوره و سوخت دیزل که از مخلوط میان تقطیرهای واحد تقطیر نفت خام ، کک سازی و واحدهای کراکینگ بدست می‌آیند. در برخی از پالایشگاهها ، نفت گاز خلاء سنگین و باقیمانده خام نفتهای خام نفتنی و یا پارافینی را برای تولید روغن‌های روانسازی فراورش (پالایش) می‌کنند. پس از حذف آسفالتها در واحد آسفالت زدایی با پروپان ، باقیمانده خام تقطیر در خلاء و نفت گاز خلاء ، بمنظور تولید مواد پایه روغن‌های روانساز ، در معرض یک رشته عملیات محدود قرار می‌گیرند.

نفت گازهای خلاء و منابع خام آسفالت زدایی شده را نخست بمنظور حذف ترکیبات آروماتیکی ، با حلال استخراج می‌کنند و سپس بمنظور بهبود نقطه ریزش ، موم (واکس) زدایی می‌نمایند. بعد از این مرحله ، این مواد را بخاطر بهبود رنگ و پایداری ، با خاک رسهای خاص عمل آوری کرده یا در معرض عمل آوری جدی با هیدروژن قرار می‌دهند و سپس آنها را برای تولید روغنهای روانساز مخلوط می‌کنند.

فرایندهای پشتیبانی

تعدادی از فرایندها در پالایشگاهها مستقیما در تولید سوختهای هیدروکربنی شرکت ندارند، بلکه نقش پشتیبانی ایفا می‌کنند. این فرایندها عبارتند از:


  • واحد هیدروژن بمنظور تولید هیدروژن برای واحدهای هیدروکراکینگ و عمل‌آوری با هیدروژن.

  • واحد فراوری گاز که هیدروربنهای زود جوش را جدا می‌سازد.

  • واحد عمل آوری گاز اسیدی که هیدروژن سولفید و یا سایر گازهای اسیدی را از جریان گاز هیدروکربنی جدا می‌کند.

  • واحد بازیافت گوگرد

  • سیستمهای عمل‌آوری مایع خروجی (فاضلاب پالایشگاهها)

  • کنترل آلودگی ناشی از گازهای احتراق و بخارهای هیدروکربنی خروجی از دستگاههای فرایندی و مخازن ذخیره مواد

img/daneshnameh_up/2/2f/_ggttqq_pala3.jpg

رده بندی فراورده‌ها در پالایشگاه

در یک پالایشگاه ، اغلب سه نوع فراورده تولید می‌گردد:


  • فراورده‌های نهائی که مستقیما قابل عرضه به بازار می‌باشد (بنزین- نفت گاز).

  • فراورده‌های نیمه نهائی که باید مجددا عملیاتی بر روی آنها انجام گیرد (برش هائی که بهینه روغن های معدنی بکار می‌روند).

  • فراورده‌های حد واسط ، شامل ترکیباتی می‌گردد که بعنوان مواد اولیه در صنعت پتروشیمی بکار برده می‌شوند.

و بطور کلی فراورده های حاصل از پالایشگاهها عبارتند از:
  • گازها ، شامل هیدروژن و هیدروکربورهای گازی شکل (گازهای صنعتی و پتروشیمیایی) و گازهای مایع شده ( L.P.G ) مثل بوتان و پروپان‌های تجارتی جهت مصارف خانگی و صنعتی

  • کربوران‌ها جهت موتورهای اتومبیل و هواپیما و موتورهای دیزل

  • اسانس‌های مخصوص و حلال‌ها ، بعنوان پاک‌کننده لکه‌ها ، حلال در نقاشی ، حلال در صنعت

  • کروزن یا نفت لامپا برای روشنایی و یا ایجاد حرارت

  • مازوت خانگی ، ماده قابل احتراق برای تاسیسات حرارتی خانگ یا صنعتی با قدرت کم
  • روغن ها ، روغن های سبک جهت چرب‌کردن دستگاههای مکانیکی کوچک (چرخ خیاطی) ، روغن‌های سنگین جهت ساخت روغن موتور ، روغن سیلندر مورد استفاده در ماشین‌های بخار

  • پارافین و موم ، جهت محافظت مواد غذائی و عایق الکتریسته
  • مازوت سنگین ، بعنوان سوخت برای تاسیسات حرارتی با قدرت زیاد مانند نیروگاههای برق و کشتی

  • آسفالت ، بصورت قید جهت استفاده در جاده‌ها یا در ساختمان‌ها و همچنین بمنظور قالب‌گیری و بسته‌بندی
  • کک ، بعنوان سوخت برای صنایع و یا ماده مورد استفاده جهت تهیه الکترودها
+ نوشته شده در  پنجشنبه 2 آبان1387ساعت 15:36  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 

اطلاعات اولیه

نفت ، مخلوطی پیچیده از آلکانها ، سیلکو آلکانها و هیدروکربنها  آروماتیک است. در نفت خام ، هزاران ماده مرکب وجود دارد و ترکیب درصد واقعی نفت بسته به جاهای متفاوت ، تغییر می‌کند. مثلا نفت های خام پنسیلوانیا ، بیشتر از هیدروکربنهای زنجیری است، در حالی‌که نفت خام کالیفرینا ، بیشتر ترکیبات آروماتیک دارد. ترکیب درصد نفت را می‌توان بر حسب گستره‌های نقطه جوش طبقه‌بندی کرد. هر یک از برش‌های حاصل ، کاربردهای مهمی دارد. پالایش نفت ، جداسازی اجزایی با گستره نقطه جوش معینی است که بوسیله فرایند تقطیر جزء به جزء صورت می‌گیرد.


 


جز هیدروکربنی

گستره اندازه ملکولها

گستره نقطه جوش C˚

کاربرد

گاز

C1-C4

-160 تا 30

سوخت گازی ، تولید H2

بنزین دست اول

C5-C12

30 تا 200

سوخت موتور

نفت سفید

C12-C18

180 تا 400

سوخت دیزل ، سوخت کوره

نفت سوخت

 

 

کراکینگ

روان کننده‌ها

C17 به بالا

350 به بالا

روان کننده‌ها

پارافین‌ها

C20 به بالا

مواد جامد با نقطه ذوب کم

شمع - کبریت

آسفالت

C36 به بالا

باقیمانده صمغی

تسطیح جاده‌ها


 

مراحل فرآیند تقطیر جزء به جزء

نفت خام را تا حدود ˚400C گرم می‌کنند تا بخاری داغ و مخلوطی سیال تولید کند که وارد برج تقطیر می‌شود. در این برج ، بخارها بالا می‌روند و در نقاط مختلف در طول برج ، متراکم و به مایع تبدیل می‌شوند. اجرایی که نقطه جوش کمتری دارند (یعنی آنها که فرارترند)، بیشتر از اجزایی که نقطه جوش بیشتری دارند، به حالت گازی باقی می‌مانند. این تفاوت در گستره‌های نقطه جوش امکان می‌دهد که اجزای نفت از هم جدا شوند، به همان طریق که در یک تقطیر آب و الکل ، بطور جزئی از هم جدا می‌شوند.

بعضی از گازها ، مایع نمی‌شوند و از بالای برج بیرون می‌روند. باقیمانده تبخیر نشده نفت نیز در ته برج جمع می‌شود. محصولاتی که از جدا سازی نفت بدست می‌آیند، به این ترتیب است. بنزین دست اول که از تقطیر جزء به جزء نفت بدست می‌آید، عمدتا شامل هیدروکربنهای خطی است که به‌سرعت می‌سوزد و به‌عنوان سوخت برای وسائل نقلیه موتوری مناسب نیست. آتشگیری سریع این ماده ، سبب کوبش یا صدای تق‌تق در موتور می‌شود که توان موتور را کم می‌کند و به آن آسیب می‌رساند.

تصویر


 

درجه اکتان بنزین

  • برای درجه بندی خواص کوبش نسبی بهترین‌ها مقیاس دلخواه معین شده است. هپتان نرمال که از نوع بنزین اول است و کوبش زیادی دارد و به‌عنوان بنزین در نظر گرفته شده است و درجه اکتان آن صفر است. از طرف دیگر به 2 ، 2 ، 4-تری متیل پنتان (ایزو اکتان) که از این لحاظ بسیار عالی است، درجه اکتان 100 نسبت داده شده است.

  • برای تعیین تعیین درجه اکتان نوعی بنزین ، آن را در یک موتور استاندارد بکار می‌گیرند و خواص کوبشی آن را ثبت می‌کنند. در این عمل ، رفتار مخلوط‌هایی از n- هپتان و ایزواکتان را با رفتار بنزین مورد نظر مقایسه می‌کنند. درصد ایزواکتان مخلوطی را که خواص کوبش یکسانی با رفتار بنزین مورد آزمایش دارد، درجه اکتان آن بنزین می‌نامند.

  • درجه اکتان بنزین دست اول با تبدیل کاتالیزوری و اکتان افزاینده‌ها ، زیاد می‌شود. فرآیند تبدیل کاتالیزوری برای تولید هیدروکربن‌های شاخه‌دار و آروماتیک بکار می‌رود. هیدروکربنهای خطی با عدد اکتان کم را می‌توان تحت تاثیر کاتالیزورهای خاص ، مانند پلاتین بسیار ریز شده ، به ایزومرهای زنجیری شاخه‌دار ، که عدد اکتان بالاتری دارند، تبدیل کرد. تبدیل کاتالیزوری برای تولید هیدروکربنهای آروماتیک مثل بنزین و تولوئن نیز بکار رود. در این عمل ، از کاتالیزور‌های متفاوت و مخلوط‌های نفت استفاده می‌شود. مثلا هرگاه بخاری‌های نفت ، نفت سفید و اجزای نفتی سبک را از روی کاتالیزور مس در دمای ˚650C عبور دهیم، درصد زیادی از مواد اصلی ، به مخلوطی از هیدروکربنهای آروماتیک تبدیل می‌شود. از این مخلوط از تقطیر جزء به جزء ، بنزین ، تولوئن ، کسیلن و موادی نظیر آنها جدا می شود.

  • عدد اکتان مخلوط معینی از بنزین را می‌توان با افزایش عوامل ضد کوبش یا اکتان افزاینده‌ها بالا برد. پیش از سال 1975 ، متداول‌ترین عامل ضد کوبش ، تترااتیل سرب ، C2H3) 4Pb) بود. افزایش 3g تترااتیل سرب در هر گالن ، عدد اکتان را 10 تا 15 درجه بالا می‌برد و پیش از آنکه سازمان حفاظت محیط زیست (EPA) کاهش محتوای سرب بنزین را ضروری بداند، هم بنزین معمولی و هم بنزین سوپر در هر گالن بطور متوسط 3g تترااتیل سرب یا تتراامتیل سرب ، C2H3) 4Pb) ، داشت.

افزودنی‌های بنزین

ترکیبات سربدار فوق‌العاده سمی هستند و نقطه جوش کم تترااتیل سرب بر این خطر می‌افزاید. اما بر اثر دو اقدامی که از طرف سازمان محیط زیست به عمل آمد، میزان سرب در محیط بطوری موثر کاهش یافت. نخستین اقدام ، تصمیم گیری درباره استفاده از مبدل‌های کاتالیزوری پلاتین‌دار بود که صدور منوکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن‌دار را کاهش دهد، ولی در این صورت لازم بود که بنزین‌های عاری از سرب مصرف شود، زیرا سرب ، کاتالیزور پلاتین را از فعالیت می‌اندازد.

در آغاز سال 1975 ، اتومبیل‌های جدید مجبور به استفاده بنزین‌های عاری از سرب شدند تا مبدل کاتالیزوری آنها محفوظ بماند و مقدار سرب تولید شده در هوا نیز کاهش یابد. برنامه کاهش سرب در بنزین به این نتیجه انجامید که مقدار آن به 0.1g در هر گالن برسد و هدف نهایی بنزینی کاملا عاری از سرب بود. با کم شدن مصرف تترااتیل سرب ، لازم بود اکتان افزاینده‌های دیگری به بنزین افزوده شود تا درجه اکتان آن بالا رود. این مواد اکتان افزاینده عبارتند از تولوئن ، 2 - میتل- 2- پروپانل ، میتل – ترشیوبوتیل اتر (MTBE) ، متانول و اتانول ، در سال 1984 متداول‌ترین اکتان افزاینده MTBE بود که برای نخستین بار در فهرست 50 ماده شیمیایی عمده اضافه شد.

تصویر


 

بهینه سازی سوخت بنزین

مخلوط‌های از بنزین شامل متانول و اتانول نیز به‌عنوان سوخت مصرف می‌شوند. سازمان حفاظت محیط زیست و تمام کارخانه‌های اتومبیل سازی آمریکا ، مصرف مخلوط‌های بنزین _اتانول را که تا 10% اتانول داشته باشند، پذیرفته‌اند. ولی متانول بیشتر مورد توجه است، زیرا به‌عنوان افزاینده اکتان چند مزیت دارد.

متانول وقتی بطور مناسبی با بنزین مخلوط شده باشد، اقتصادی‌تر است، درجه اکتان بالاتری دارد و صدور میزان ذرات ، هیدروکربنها ، منوکسید کربن و اکسید‌های نیتروژن را می‌کاهد. ولی بزرگترین عیب متانول به رطوبت مربوط می‌شود. مقدار کمی رطوبت ، مخلوط اتانول – بنزین را ناپایدار می‌کند و خوردگی فلز موتور مسئله‌ای جدی می‌شود.

مسئله رطوبت اتانول با استفاده از الکل دیگری (اتانول ، پروپانول‌ها) به‌عنوان کمک حلال در مخلوط‌های متانول ، حل شد. سازمان حفاظت محیط زیست ، چند مخلوط متانولی را که با استاندارد‌های صدور مواد از وسایل نقلیه موتوری مطابقت داشت و بنزینی با اکتان بالا بود، تصویب کرد. غالب مخلوط‌های متانولی حدود 2.5% متانول ، 2.5% ترشیو – بوتیل الکل ، 95% بنزین و یک ماده بازدارنده خورندگی دارند.

+ نوشته شده در  پنجشنبه 2 آبان1387ساعت 15:33  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 

مشخصات نفت

نفت خام به جهت وجود ترکیبات گوگرد بوی نامطلوبی دارد. بخش اعظم نفت خام از هیدراتهای کربن تشکیل شده و مقدار کمی عناصر دیگر نیز به آن مخلوط می‌گردد، که این عناصر در زیر با درصدشان نشان داده شده‌اند.
عنصر حداقل درصد وزنی حداکثر درصد وزنی
کربن 82.2 87.1
هیدروژن 11.8 14.7
گوگرد 0.1 5.5
اکسیژن 0.1 4.5
نیتروژن 0.1 1.5

جدول ازسلی (1985)

دراین جدول عناصر دیگری مانند وانادیوم ، نیکل و اورانیوم با درصد وزنی حداکثر 0.1 در ترکیب نفت خام موجود هستند. بعلاوه در خاکستر نفت خام آثاری از عناصر C r ، Cu ، Pb ، Mn ، Sr ، Ba ، Mo ، Mg ، Ca ، Ti ، Al ، Fe و Si یافت می‌شود که بعضی از عناصر بالا مانند V-Ni-U احتمالا در رابطه با عنصر ارگانیکی اولیه (مادر) بوجود آمده و بعضی دیگر از عناصر مشخصات ژئوشیمیایی سنگ دربرگزیده را نشان می‌دهند.
قابل ذکر است که آثاری از نمک ، آب و
سولفید هیدروژن نیز درنفت خام مشاهده می‌شوند.

خواص فیزیکی نفت خام

ویسکوزیته

همانطور که نفت خام ممکن است با دخالت عواملی به رنگهای زرد ، سبز ، قهوه‌ای ، قهوه‌ای تیره تا سیاه مشاهده گردد، لذا ویسکوزیته متغیر را برای آنها خواهیم داشت. بنابراین نفت خام درسطح زمین دارای ویسکوزیته بیشتر بوده و بعبارتی ویسکوزتر است. چون در مخزن زیرزمینی یکی از عوامل دخیل حرارت موجود درمخزن می‌باشد، که همراه با این عامل ، عمق نیز موثر می‌باشد. همچنین سن نفت را به لحاظ زمان مخزن شدن را درطیف تغییرات ویسکوزیته سهیم می‌دانند.

ترکیبات مولکولی نفت خام

تعداد ترکیبات مولکولی نفت خام وابسته به سن زمین شناسی آن ، عمق تشکیل آن ، منشا آن و موقعیت جغرافیایی آن متغیر می‌باشد. برای مثال نفت خام Ponca city از Oklahoma شامل حداقل 234 ترکیب مولکولی می‌باشد.

گروههای تشکیل دهنده نفت خام

هیدروکربنها (Hydrocarbons)

هیدروکربنها همانطور که از نامشان مشخص است، شامل گروههایی هستند که ترکیبات ملکولی آنها فقط از هیدروژن و کربن تشکیل شده است. انواع هیدروکربنها عبارتند از :
  • هیدروکربن‌های پارافینی (پارافینها)
  • هیدروکربنهای نفتنی (سیکلوپارافینها یا نفتنیکها )
  • هیدروکربنهای آروماتیک (بنزنوئیدها)

غیرهیدروکربنها (Heterocompounds)

این گروه شامل ترکیباتی غیر از هیدروژن و کربن می‌باشند و عناصری از قبیل اکسیژن ، نیتروژن ، گوگرد ، اتمهای فلزی همراه با هر کدام از اینها و یا ترکیب با همه اینها نظیر Ni ، V می‌باشد.

وزن مخصوص نفت خام

از خواص فیزیکی نفت خام که ارزش اقتصادی نفت خام بر مبنای آن سنجیده می‌شود، وزن مخصوص آن می‌باشد. لذا سنجش و نحوه محاسبه فرمول آن مهم است. اکثر کشورهای جهان ، وزن مخصوص نفت خام را برحسب درجه A.P.I که یک درجه بندی آمریکائی است، محاسبه می‌کنند. مشابه همین درجه بندی و سنجش ، وزن مخصوص نفت خام را در کشورهای اروپائی با درجه بندی Baume محاسبه می‌کنند که از لحاظ مقدار اندکی از درجه A. P.I کمتر می‌باشد.
تصویر


سنجش وزن مخصوص نفت خام

سنجش وزن مخصوص نفت خام مانند سایر مواد و مایعات برمبنای قانون کلی که همان وزن واحد حجم مایع است، در شرایط ºF 60 و P=1at سنجیده می‌شود و مقدار آن در فرمول جایگزین شده و وزن مخصوص نفت خام را بر حسب درجه A.P.I یا درجه Baume می‌دهد.
= درجه A.P.I امریکائی

= درجه Baume اروپایی

بدلیل اینکه S.G (Pure water)=1 می‌باشد. لذا وزن مخصوص آب با درجه 10 ، API خواهدبود. بدلیل کوچکتر بودن وزن مخصوص نفت از آب که همواره عددی کوچکتر از 1 را برای وزن مخصوص نفت در 60ºF خواهیم داشت. لذا هیچوقت در جدولها و محاسبات ، وزن مخصوص نفت بر حسب درجه A.P.I کوچکتر و مساوی 10 نخواهیم داشت.

تاثیر درجه حرارت بر وزن مخصوص نفت خام

از عواملی که سبب تغییر در وزن مخصوص نفت خام می‌شوند، تغییرات دما است. یعنی با بالارفتن دما ، وزن مخصوص کمتر شده و به درجه A. P.I افزوده می‌شود. همچنین بالا رفتن درجه حرارت اثر معکوس بر روی ویسکوزیته نفت خام می‌گذارد.

انواع مختلف نفت برحسب A.P.I

  • نفت سنگین با 10 الی 20 درجه A.P.I
  • نفت متوسط با 20 الی 30 درجه A.P.I
  • نفت سبک با بیش از 30 درجه A.P.I

وزن مخصوص نفت‌ها بستگی به ماهیت هیدروکربورهای مختلف دارد. هر قدر مقدار گاز محلول در روغن بیشتر باشد، چگالی آن کمتر خواهد بود. بنابراین پارافین‌ها دارای پایین ترین چگالی و نفتیک‌ها کمی بالاتر و آروماتیک‌ها بالاترین چگالی را دارند.

ضریب انبساط نفت خام

ضریب انبساط نفت خام از 6.1x10-4 الی 8.3x10-4 در نوسان بوده که با کاهش چگالی ، ضریب انبساط آن افزایش می‌یابد.

ارزش حرارتی و گرمایی ویژه نفت خام

ارزش حرارتی پایین نفت بین 9000 الی 11000 کیلوکالری است. گرمای ویژه نفت در دمای معمولی از 0.35 الی 0.55 کیلوکالری به کیلوگرم درجه است، که در صورت ازدیاد درجه حرارت به مقدار آن افزوده می‌شود.

نقطه اشتعال نفت

نقطه اشتعال نفت نیز به مقدار مواد زود جوش آن مربوط است، و می‌تواند از صفر الی 200C باشد. لذا در حمل و نقل نفت خام به دلایل ایمنی ، قسمتی از زودجوش‌ها را پایدار نموده و نقطه اشتعال را بالا می‌برند.

نقطه سفت شدن نفت خام

نقطه سفت شدن نفت خام عبارتست از دمائی که در آن خاصیت جاری شدن نفت خام به اتمام می‌رسد. این دما در حمل و نقل و انبارکردن نفت اهمیت بسزائی دارد.

پالایش نفت خام

از تصفیه یا پالایش نفت خام می‌توان فرآورده‌های زیادی بدست آورد، که قابل فروش در بازار باشند. نخستین گام در پالایش نفت خام عمل تقطیر است. تحمیل حرارت‌های زیاد در موقع تقطیر باعث تجزیه و شکسته شدن مولکول‌های نفت شده و اشکالاتی در ادامه پالایش نفت بوجود می‌آورد، که از عواقب آن ، ضایع شدن مواد و افزایش هرینه را می‌توان نام برد.
+ نوشته شده در  پنجشنبه 2 آبان1387ساعت 15:31  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 
صنایع پتروشیمی را می توان به پنج واحد اصلی تقسیم کرد:

 

 

واحدهای بالادست

واحدهای بنیادی

واحدهای واسطه ای

واحدهای نهایی

واحدهای پایین دست

 

واحدهای بنیادی، واسطه ای و نهایی در داخل مجتمع های پتروشیمی قرار دارند. خوراک این مجتمع ها را واحدهای بالادست تامین می کنند و محصول نهایی آن ها را واحدهای پایین دست مصرف می نمایند. واحدهای بالادست، به واحدهایی گفته می شود که توسط آن ها خوراک واحدهای بنیادی(به عبارت دیگر ماده اولیه مجتمع های پتروشیمی) تهیه می شود. پالایشگاه های که در آنها نفتا، گازهای سبک و گاز مایع به عنوان خوراک پتروشیمی تهیه می شود و پالایشگاه های گاز که گاز طبیعی را تصفیه می کنند، در صنایع پتروشیمی به عنوان واحدهای بالادست شناخته می شوند.

واحدهای بنیادی اولین دستگاه هایی هستند که در مجتمع های پتروشیمی دیده می شوند. بر حسب پیچیدگی این مجتمع ها و تنوع محصولات آنها ممکن است یک یا چند واحد بنیادی در یک مجتمع ساخته شود. برای مثال، واحد تولید گاز سنتز یک واحد بنیادی است. در این واحد، مانند دستگاه هیدروژن سازی پالایشگاه، گاز متان به همراه بخار آب در واکنش تبدیل به کمک بخار آب شرکت می کند با این تفاوت که در اینجا سعی بر ممانعت از تولید  CO2و تهیه مخلوط CO  و H2 (گاز سنتز) می باشد.

 

CH4 + H2O à 3H2 + CO

 

روش دیگری جهت تهیه گاز سنتز، که به دلیل شرایط سخت عملیاتی کم تر مورد توجه است، اکسایش جزیی متان نام دارد. این واکنش در دمای 1300 تا 1500 درجه سلسیوس و فشار 14 تا 140 اتمسفر و بدون حضور کاتالیزگر انجام می شود:

 

2CH4 + O2 à 2CO + 4H2

 

واحدهایی نظیر تولید الفین ها، دی الفین ها، آروماتیک ها، آمونیاک، نیتریک اسید و کلر نیز از نوع واحدهای بنیادی محسوب می شوند.

 واحدهای واسطه ای به دستگاه هایی گفته می شود که از نظر خط تولید و بر حسب ضرورت در میان واحدهای بنیادی و واحدهای نهایی قرار گرفته باشند و بر حسب مورد، ممکن است که یک یا چند واحد واسطه ای در خط تولید یک محصول وجود داشته باشد. واحد تولید متانول که خوراک آن گاز سنتز می باشد، از این نوع است. واکنش  انجام شده در این واحد به شرح زیر است:

 

2H2 + CO à CH3OH

 

   این واکنش در دمای 250 تا 260 درجه سلسیوس و فشار 50 تا 80 اتمسفر انجام می شود. کاتالیزگر مورد استفاده، مس به همراه مقدار کمی روی می باشد. واحدهای تولید استیلن، اتیلن دی کلرید و وینیل کلرید، اکسید اتیلن، استالدئید و اتانول نمونه هایی از واحدهای واسطه ای هستند.

واحدهای نهایی دستگاه هایی هستند که در آنها فراورده های نهایی مجتمع های پتروشیمی تولید و به بازار عرضه می شود. واحد تولید فرمالدئید از این نوع است. تهیه فرمالدئید از متانول در واکنش های زیر خلاصه می شود:

 

CH3OH à CH2O + H2

2H2 + O2 à 2H2O

 

شرایط عمومی این فرآیند عبارت است از:

دما: 400 تا 425 درجه سلسیوس

فشار: اتمسفر

کاتالیزگر:  Fe(MoO2)

 

واحدهای تولید پلی اتیلن سبک و سنگین، پلی پروپیلن، پی وی سی و پلی استرها از این نوع می باشند.

واحدهای پایین دست به واحدهایی گفته می شود که بیش تر در خارج از مجتمع های پتروشیمی  واقع اند و محصولات نهایی مجتمع های پتروشیمی را به محصولات مصرفی تبدیل می کنند. استفاده از فرمالدئید در صنایع چسب، پلی اتیلن سبک و سنگین و پی وی سی در ساخت لوله و اتصالات و دیگر مواد پلاستیکی نمونه هایی از تولیدات واحدهای مصرفی است.

 

منبع»    فرآیندهای شیمیایی- رشته صنایع شیمیایی- شاخه فنی و حرفه ای

      

+ نوشته شده در  دوشنبه 30 مهر1386ساعت 23:28  توسط مدیر وبلاگ |  پیام به مدیر وبلاگ
 
دو کلیپ از مراحل و نحوه قرار دادن لوله ها در درون چا ههای نفت با کیفیت خوب و حجم کم .

 

 

http://www.nasa.gov/images/content/111118main_oil_rig.jpg

 

 Imageبعد از دانلود برای مشاهده از حالت فشرده خارج کنید.

دانلودها:

 Imageچگونه لوله ها را قرار بدهیم؟

      پهن کردن و قرار دادن لوله ها

 

javascripts



google
بزرگترین سایت جاوا اسکریپت ایران
Clock And Date