موضوع مقاله: فرآیندهای پالایش نفت خام | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # فرآیندهای پالایش نفت خام | مقدمه: پالایشگاه‌ها مجموعه‌های صنعتی بسیار بزرگ هستند که شامل بسیاری از واحدهای پردازش و امکانات کمکی مانند واحدهای خدمات عمومی و مخازن ذخیره‌سازی هستند. | ## بخش 1: فرآیندهای پالایش نفت خام | هر پالایشگاه دارای ترتیب منحصر به فرد و ترکیب فرآیندهای پالایش است که در بسیاری از موارد توسط موقعیت جغرافیایی پالایشگاه، محصولات مورد نظر و در نظر گرفتن عوامل اقتصادی تعیین می‌شود. تاریخچه نفت خام توسط شیمی‌دانان اسلامی تقطیر شد و در کتاب‌های دانشمندانی مانند محمد بن زکریا رازی (حدود ۸۶۵-۹۲۵) توضیحات دقیقی در این زمینه داده شده است. خیابان‌های بغداد با قیر پوشیده شده بودند که از نفتی که از میدان‌های طبیعی در منطقه به دست آمده بود، تولید شده بود. در قرن نهم، میدان‌های نفتی در منطقه اطراف باکو، جمهوری آذربایجان، بهره‌برداری شدند. این میدان‌ها توسط جغرافیادان اسلامی ابوالحسن علی المسعودی در قرن دهم و توسط مارکوپولو در قرن سیزدهم توصیف شده بودند و خروجی این چاه‌ها را صدها کشتی توصیف کرده بود. شیمی‌دانان اسلامی همچنین نفت خام را تقطیر کردند تا محصولات قابل اشتعالی برای مصارف نظامی تولید کنند. قبل از قرن نوزدهم، نفت در بابل، مصر، چین، فیلیپین، رم و در ساحل دریای خزر به شکل‌های مختلف شناخته و استفاده می‌شد. تاریخ جدید صنعت نفت به سال ۱۸۴۶ برمی‌گردد که آبراهام گسنر از نوااسکوشیا، کانادا فرآیند تولید نفت سفید از زغال سنگ را ابداع کرد. بعد از آن، در سال ۱۸۵۴، ایگناسی لوکاسیویچ، نفت سفید را از چاه‌های نفت دست‌کاری شده در نزدیکی شهر کروسنو در لهستان تولید کرد. اولین پالایشگاه بزرگ نفت در سال ۱۸۵۶ با استفاده از نفت فراوان موجود در رومانی در پلوئستی رومانی ساخته شد. در آمریکای شمالی، اولین چاه نفت در سال ۱۸۵۸ توسط جیمز میلر ویلیامز در انتاریو، کانادا حفر شد. در ایالات متحده، صنعت نفت از سال ۱۸۵۹ با پیدایش نفت نزدیک تایتوسویل، پنسیلوانیا توسط ادوین دریک آغاز شد. در اوایل قرن بیستم، معرفی موتور احتراق داخلی و استفاده از آن در خودروها باعث شد تا بازاری برای بنزین به وجود آید که عاملی بود برای رشد نسبتاً سریع صنعت نفت. پیدایش های اولیه نفت مانند آن های در اونتاریو و پنسیلوانیا به زودی توسط "انقلاب های" نفت بزرگ در اکلاهما، تگزاس و کالیفرنیا پشت سر گذاشته شد. قبل از جنگ جهانی دوم در اوایل دهه ۱۹۴۰، بیشتر کارخانه‌های نفتی در ایالات متحده فقط شامل واحدهای تقطیر نفت خام بودند (معمولا به عنوان واحدهای تقطیر نفت خام شناخته می‌شدند). برخی از کارخانه‌ها همچنین واحدهای تقطیر خلاء و واحدهای شکستگی حرارتی مانند ویسبرکر (شکستگر لزجت، واحدهای کاهش لزجت روغن) داشتند. تمام فرآیندهای پالایش دیگر که در ادامه مطرح خواهد شد، در زمان جنگ یا در چند سال پس از جنگ توسعه یافت. | ## بخش 2: فرآیندهای پالایش نفت خام | آن‌ها در عرض ۵ تا ۱۰ سال پس از پایان جنگ به صورت تجاری در دسترس قرار گرفتند و صنعت نفت جهان به رشد بسیار سریع دست یافت. نیروی محرکه برای آن رشد در فن آوری و تعداد و اندازه کارخانه‌های پالایشی در سراسر جهان، افزایش تقاضا برای بنزین خودرو و سوخت هواپیما بود. در ایالات متحده، به دلیل دلایل اقتصادی و سیاسی پیچیده، ساخت کارخانه‌های نفت‌کش جدید در حدود دهه ۱۹۸۰ به تعطیلی کامل رسید. با این حال، بسیاری از کارخانه‌های نفتکش موجود در ایالات متحده واحدهای خود را بازسازی کرده یا واحدهای جدیدی برای: افزایش ظرفیت پردازش نفت خام، افزایش رتبه اکتان بنزین محصول خود، کاهش مقدار گوگرد در سوخت دوگانه و سوخت گرمایش منزل به منظور رعایت مقررات زیست‌محیطی و رعایت الزامات آلودگی هوا و آب زیرزمینی ایجاد کردند. واحدهای فرآوری اصلی پالایشگاه ها واحد تقطیر نفت خام: نفت خام ورودی را به فراکشن های مختلف برای پردازش بیشتر در واحدهای دیگر تقطیر می کند. واحد تقطیر وکیوم: نفت باقیمانده از پایین واحد تقطیر نفت خام را به صورت وکیوم در فشاری کمتر از فشار جوی تقطیر می کند. واحد هیدروژناسیون نفت: از هیدروژن برای حذف گوگرد از فراکشن نفت خام یا دیگر واحدهای داخل پالایشگاه استفاده می کند. واحد بازسازی کاتالیست: مولکول های فرکشن نفت خام با گوگرد حذف شده را به مولکول های با اکتان بالاتر تبدیل کرده و رآکتورهای آن رآکتورهای با کاتالیست است. واحد الکیله‌سازی: ایزوبوتان و بوتیلن‌ها را به الکیلات تبدیل می‌کند که یک جزء با اکتان بسیار بالای بنزین یا پترول نهایی است. واحد ایزومرسازی: مولکول‌های خطی مانند پنتان عادی را به مولکول‌های شاخه دار با اکتان بالاتر برای ترکیب در بنزین نهایی تبدیل می‌کند. همچنین برای تبدیل بوتان عادی خطی به ایزوبوتان برای استفاده در واحد الکیله سازی نیز استفاده می شود. واحد هیدروترات دستگاه تقطیر دستگاه نفت خام: با استفاده از هیدروژن، برخی از فرآیندهای دیگر تقطیر شده از واحد تقطیر نفت خام (مانند روغن دیزل) را از گوگرد پالایش می کند. واحد اکسیدکننده تیول: ال‌پی‌جی، نفت سفید یا سوخت هواپیما را از طریق اکسید کردن تیول‌ها گوگردزدایی می‌کند. دستگاه‌های آمین گاز تریتر، واحد کلاوس و پالایش گاز دمای پایین برای تبدیل گاز هیدروژن سولفید از دستگاه‌های هیدروتریت به سولفور المانیوم به عنوان محصول نهایی. واحد هیدروکراکر: با استفاده از هیدروژن، فراکشن‌های سنگین تقطیر نفت خام و واحدهای تقطیر خلاء را به محصولات سبک‌تر و ارزشمندتر ارتقاء می‌دهد. واحد ویسبریک: با شکافت حرارتی روغن‌های باقیمانده سنگین از واحد تقطیر خلاء، آنها را به محصولات کم‌ویسکوز، سبک‌تر و ارزشمندتر تبدیل می‌کند. واحدهای کوکینگ تأخیری و فلوئید کوک: با تبدیل روغن‌های باقیمانده بسیار سنگین به نفت کُک پایانی، همچنین نفت نفتافزا و مشتقات آن را تولید می‌کنند. | ## بخش 3: فرآیندهای پالایش نفت خام | واحدهای فرآوری کمکی پالایشگاه‌ها واحد تبدیل گاز طبیعی به هیدروژن: گاز طبیعی را به هیدروژن برای هیدروتریترها یا هیدروکرکر تبدیل می کند. واحد استریپر آب تلخ: با استفاده از بخار، گاز سولفید هیدروژن را از جریان های فاضلاب مختلف برای تبدیل بعدی به سولفور محصول نهایی در واحد کلاوس حذف می کند. واحدهای کاربردی مانند برج خنک‌کننده برای تأمین آب خنک‌کننده چرخشی، تولید کننده بخار، سیستم هوای ابزار برای شیرهای کنترل پنوماتیک و زیر ایستگاه برق. مخازن ذخیره گاز مایع (LPG) برای پروپان و سوخت های گازی مشابه با فشار کافی برای حفظ آنها در شکل مایع. مخازن ذخیره سازی نفت خام و محصولات تمام شده، عموماً مخروطی عمودی با کنترل تبخیر بخار و احاطه شده توسط یک دال برای نگهداری رواناب هستند. واحد‌ تقطیر نفت خام واحد تقطیر نفت خام (CDU) اولین واحد پردازشی در تقریباً تمامی نفت‌کارخانه‌های نفت است. CDU نفت خام ورودی را به فرآیندهای مختلف با دامنه جوش متفاوت تقطیر می‌کند، هر یک از این فرآیندها سپس در واحدهای پردازش دیگر کارخانه نفت پردازش می‌شوند. CDU به عنوان واحد تقطیر جوی به دلیل عملکرد آن در فشار کمتر از فشار جوی شناخته شده است. نفت خام ورودی با تبادل حرارت با برخی از فراکسیون‌های گرم و تقطیر شده و جریان‌های دیگر، پیش‌گرم شده و سپس با حذف نمک‌های بین‌المللی (عمدتاً کلرید سدیم) تصفیه می‌شود. پس از تصفیه کننده، نفت خام با تبادل حرارت با بعضی از فراکسین های گرم و تقطیر شده و جریان های دیگر، به صورت دیگری پیش گُرَم می شود. سپس در یک کوره سوخت (کوره سوخت) به دمای حدود 398 درجه سانتیگراد گُرَم می شود و به قسمت پایین واحد تقطیر هدایت می شود. سرد شدن و تبدیل بخار به مایع در بالای برج تقطیر به صورت جزئی با تبادل حرارت با نفت خام و جزئی دیگر با استفاده از یک کندانسور هوایی یا آب خنک شده انجام می‌شود. همچنین، سامانه پمپاژ در دستگاه نشان داده شده در شکل، حرارت اضافی را از ستون تقطیر حذف می‌کند. همانطور که در نمودار جریان نشان داده شده است، بخش از بالادست تقطیر از ستون تقطیر، نفت خام است. فراکسیون‌هایی که در نقاط مختلف بین بالا و پایین ستون تقطیر حذف می‌شوند، به عنوان فرآورده‌های جانبی شناخته می‌شوند. هر یک از فرآورده‌های جانبی (به عبارت دیگر، نفت سفید، روغن گاز سبک و روغن گاز سنگین) با تبادل حرارت با نفت خام ورودی خنک شده‌اند. | ## جمع‌بندی | همهٔ فراکسیون‌ها (به عبارت دیگر، بالادست نفت خام، فرآورده‌های جانبی و باقیمانده پایین) قبل از پردازش بعدی به مخازن ذخیرهٔ میانی ارسال می‌شوند.