كيف يتم تكرير النفط؟
بعد استخراج النفط من مكامنه في باطن الأرض يأتي دور عملية التكرير لتحقيق الإستفادة القصوى من مزيجه المدهش الغني بالكثير من المشتقات الضرورية والسوائل المكررة للمستهلك أينما كان.
ومن المعلوم أن النفط في الأساس عبارة عن مواد هيدروكربونية-وفي علم الكيمياء هي سلاسل تتكون من تلاصق ذرات الكربون والهيدروجين مع وجود شوائب من عناصر أخرى كالأكسجين والكبريت، وتعتمد عملية التكرير على تكسير تماسك تلك الذرات في مراحل متعددة والعكس كي تتحول المواد الثقيلة شديدة التمازج إلى جزئيات أخف وزناً بتدريج ما حتى تصل إلى غازات ومواد متطايرة.
لكن النفط الذي تكون عبر ملايين السنين تحت سطح الأرض لا يخرج نظيفا وخالياً من الشوائب التي قد تضر المحركات والآلات التي ستعمل بمواد المكرره لاحقاً، لذا فإن في البداية تجرى عملية "تهيئة واعداد" الخام عن طريق إزالة الكبريت، النيتروجين، الأوكسجين، الماء ومواد أخرى.
بعد ذلك يخضع النفط داخل المصفاه التي تتكون من العديد من المراحل وتحتاج مئات بل مليارات الدولارات لإنشائها ويوضحها الشكل السابق بإختصار لثلاث عمليات رئيسية للحصول على مشتقاته المتعددة، فيما تحتاج متابعتها لمعرفة ببعض أصول الكيمياء.
ومن بيانات "بريتش بتروليم" و"معهد بحوث البتروكيمياوت" في مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية يمكن من خلال الجدول التالي توضيح ملخص العمليات التي تجرى على النفط داخل مصافي التكرير والتي تقسم اختصارا لعمليات فيزيائية وأخرى كيميائية وأخيرا المعالجة.
العملية الخطوة ملاحظات الإعداد التثبيت
المعالجة الأولية- فصل الغاز الحر والمذاب داخل النفط الخام.
- تجرى في منطقة استخراج النفط على عدة مراحل وبإستخدام أجهزة خاصة.
- يمكن اجراؤها في المصافي للإستفادة من الغاز.
- ازالة الشوائب العالقة بالنفط، وكذلك الماء.
- التخلص من الأملاح والتي تتم إما بإستخدام مواد كيميائية، او بالأخيرة مع الكهرباء، أو تجري عن طريق الماء الساخن مع ضغط معين.العمليات الفيزيائية التقطير
التنقية- أهم عمليات التكرير، وتعمتد على فصل المكونات البترولية حسب درجة الغليان وتقسم إلى:
- تقطير تحت ضغط جوي عادي
ينتج عنه:
*غازات "الميثان، الإيثان، البيوتان، البروبان" والبنتان".
*نواتج تقطير خفيفة "إيثر بترولي، غاز البترول المسيل، بجانب نفتا".
*نواتج تقطير متوسطة "زيت وقود، زيت غاز ،كيروسين،مقطرات شمعية خفيفة".
*نواتج تقطير ثقيلة"زيوت تزييت، ديزل".
*نواتج أخرى "أسفلت، سوائل شبه صلبة، رانتجات".
- تقطير تحت ضغط منخفض:
وهي طريقة تسمح بالتقطير المشتقات عند درجة حرارة أقل من درجة غليانها ، وتعتمد نواتجها على نوع اللقيم المستخدم فضلا عن ظروف التشغيل، ومن نواتجها: زيوت تزييت خفيفة ومتوسطة وشمع وبيتومين.
- تقطير الزيت الخفيف:
تجرى هذه العملية لتثبيت نواتج التقطير الخفيفة وفصل الغازات المذابة، وتتم في أعمدة تثبيت لنزع بعض المركباتالهيدروكربونية من اللقيم ثم تجزأ لإستعادة نواتج غاز البترول المسيل.
-التقطير الايزوتروبي:
- تجرى لفصل مكوني خليط، حيث تكون درجة غليانه مختلفة عن درجة غليان الناتجين.
- يتم ذلك عن طريق اضاتفة مذيب له درجة غليان أقل من درجة غليان أقل من المكونين الناتجين، ومن أمثلة المذيبات المستخدمة في عمليات الفصل.
الأسيتون، اثيلين جليكول، الاسيتونتريل وغيرها.
- لتقطير بإستخدام المذيبات:
عملية تجرى لإستخلاص مكونين بإستخدام مذيب يشابه نظيره في عملية التقطير الايزوتروبي لكن له درجة غليان أعلى من المكونات النفية الناتجة.
من أمثلة هذا النوع من التقطير فصل الأيزوبرين من نواتج عملية نزع الهيدروجين.
وفصل العطريات عن الهيدروكروبات المشبعة من نواتج عملية التكسير الحراري.
تستهدف هذه العملية الحصول على مشتقات ذات جودة ونوعية عالية ومن أمثلتها:
- التنقية بالمذيبات: وهي تعتمد في الأساس على اختلاف درجة ذوبان مجموعة المركبات الهيدروكربونية في المذيبات القطبية.
- تستخدم لنزع العطريات والاوليفينات من المنتجات البترولية المعدة لإنتاج زيوت التزييت.
أيضا استخلاص العطريات من نواتج اعادة التشكيل واضافتها للجازولين لرفع نسبة الأوكتان.
- التنقية بالادمصاص:وهي تستخدم بغرض طرد جزئيات وتنقية المشتقات الابترولية مثل السليكا جل افصل العطريات من الهيدروكربونات.
- أيضا تستخدم مواد ذات طبيعة ادمصاص انتقائية عن وقود الجازولين بهدف رفع العدد الأوكتاني له.العمليات الكيميائية التكسير الحراري
عمليات كيميائية أخرىتجرى العمليات الكيميائية على بعض أوكل المشتقات الناتجةلتحسين جودتها ومن هذه العمليات
- التكسيرالحراري:
عملية كيميائية دون محفز تحت ضغط مرتفع ودرجة حرارةعالية يتم خلالها تكسير البترول الخام الثقيل وبواقي نواتجالتقطير.
تحدث خلالها عدة تفاعلات تتوقف على نوع اللقيم المستخدموالمنتج المطلوب بجانب ظروف التشغيل مثل الجازولين مع نواتجمختلفة.
- التكسير بإستخدام محفز:
هي عملية كيميائية تتم في وجود مادة محفزة للتفاعل مثلالسيلكا تحت درجة حرارة مرتفعة.
وهي تستهدف الحصول على نوعية جيدة من الجازولين بعددأوكتاني مرتفع.
ويتوقف حدوث التفاعلات أيضاعلى ظروف التشغيل ونوعاللقيم والمنتج المطلوب.
- التكسيرالمهدرج:
هي عملية تكسير حراري تتم في وجود الهيدروجين للأجزاء البترولية من النفتا.
وتستهدف الحصول على نوعية جيدة من وقود الطائرات، والنفتا وزيوت التزييت.
ويتم فيها نزع الأكسجين، الكبريت، وكذلك النيتروجين.
- اعادة التشكيل الحفزي:
تستخدم للحصول على جازولين السيارات بعدد اوكتاني مرتفع، أو لإنتاج مواد هيدروكربونية مثل التولوين.
ويستخدم خلالها لقائم مثل النفتا أو الجازولين في وجود محفزات.
رغم أهمية العمليات الكيميائية السابقة في مراحل تكرير النفط إلا أنه تجدر الإشارة لوجود عمليات أخرى مثل التماكب، الألكلة، والبلمرة المحفزة.المعالجة وهذه العملية إما ان تكون فيزيائية أو كيميائية، وتعد من الخطوات النهائية التي تجرى على المشتقات البترولية قبل تسويقها.
وتجرى عمليات المالعجة بالإحماض والقلويات، فضلا عن المعالجة المانعة بالأكسدة، والمعالجة بالهيدروجين لإزالة مركبات الكبريت.
رد مع اقتباس