روغن پایه معدنی : کلیات پالایش نفت خام

تقریبا ۹۵ درصد از بازار روانکار شامل روغن پایه های معدنی می باشد. اغلب مردم می دانند که این روغن پایه ها از ذخایر نفت خام مشتق می شوند، اما چند نفر واقعا در مورد فرایند پالایش آگاهی دارند؟
نفت خام که از چاه های نفت جریان می یابد دارای ترکیبات بسیار متنوع و گوناگون می باشد، از ترکیبات با رنگ روشن شامل عمدتا زنجیر های مولکولی کوچک هیدروکربن گرفته تا ترکیبات تیره شامل زنجیرهای مولکولی بزرگ هیدروکربن همانند آسفالتهای جامد.

نفت خام شامل مخلوطهای بسیار پیچیده از تجمع ترکیبات مختلف هیدروژن و کربن می باشند. این ترکیبات (هیدروکربنها) از نظر اندازه در محدوده بین متان (شامل یک اتم کربن و چهار اتم هیدروژن) تا ساختارهای عظیم با ۶۰ اتم کربن و بیشتر قرار دارند. این توزیع اندازه مولکولی می تواند به نفع بشریت مورد استفاده قرار بگیرد.

 

اهمیت پالایشگاهها

اغلب روغنهای روانکار از نفت خام حاصل می شوند. به منظور دستیابی به یک روغن روانکار از نفت خام، نفت خام بایستی از یک پالایشگاه عبور کند. در پالایشگاه مولکولهای زیادی با اندازه و ساختار متنوع از نفت خام حاصل می شود که هر کدام دارای کاربردهای مختلفی می باشند.

برای مثال، بنزین، گازوئیل و نفت سفید همه از نفت خام مشتق می شوند. روغن روانکار مربوط به مولکولهای هیدروکربن با اندازه خاص (در محدوده ۲۶ تا ۴۰ اتم کربن) می باشد.

مولکولهای نسبتا بزرگ و سنگین برای کاربرد به عنوان روغنهای روانکار مورد نیاز هستند. مولکولهای بنزین و نفت سفید کوچکتر بوده و دارای کربنهای کمتری در ساختار مولکولی می باشند.

فرایند پالایش، مولکولها را براساس وزن و اندازه جدا کرده و ناخالصی ها را حذف می کند و محصولات مختلفی از نفت خام را بدست می دهد.
بعد از اینکه نفت خام نمک زدایی و از یک کوره عبور داده شد که در آن گرم و بخار می شود به داخل ستون تقطیر هدایت می شود.

این ستون در فشار اندکی بالاتر از فشار اتمسفری عمل می کند و هیدروکربنها را بر اساس نقطه جوش جدا می نماید که مستقیما تحت تاثیر اندازه مولکولی آنها می باشد.

در ستون تقطیر، حرارت در انتهای پایین ستون اعمال می شود در نتیجه هیدروکربنهایی که به داخل ستون وارد می شوند تبخیر خواهند شد، در عین حال که بخارات در ستون به سمت بالا حرکت می کنند سرد شده و مجدد تبدیل به مایع می شوند.

نقطه ای که در آن میعان اتفاق می افتد بر اساس اندازه مولکولی متغیر خواهد بود.

با بیرون کشیدن مایع متراکم شده از داخل ستون در ارتفاع های مختلف، شما واقعا اجزا نفت خام را بر اساس اندازه مولکولی جدا نموده اید. کوچکترین هیدروکربنها (۵ تا ۱۰ اتم کربن) تا بالاترین نقطه ستون می روند. آنها در واقع محصولاتی از قبیل بنزین را تشکیل می دهند.

متراکم سازی در نقطه کمی قبل از انتهای ستون شامل ترکیبات با تعداد ۱۱ تا ۱۳ اتم کربن می باشد که نفت سفید و سوخت جت را تشکیل می دهند. سنگینترین هیدروکربنها با تعداد ۱۴ تا ۲۵ اتم کربن در زنجیر مولکولی، تشکیل دهنده گازوئیل می باشند.

ترکیبات با تعداد ۲۶ تا ۴۰ اتم کربن مورد توجه متخصصین علم روانکاری هستند، این مواد برای ساخت روغن روانکار استفاده می شوند. در انتهای پایین ستون سنگینترین و بزرگترین هیدروکربنها (۴۰ اتم کربن و بیشتر) گرفته شده و در محصولات بر پایه آسفالت استفاده می شوند.

بعد از فرایند تقطیر و جزء به جزء کردن، این ترکیبات بایستی بر اساس نوع کاربرد آنها مجددا پالایش شود. این مرحله با کاهش تمایل روغن پایه به پیر شدن (اکسید شدن) در زمان کارکرد و همچنین بهبود مشخصات گرانروی/دما انجام می شود. دو روش برای انجام این عمل وجود دارد.

روش اول شامل یک فرایند جداسازی است که در آن دو محصول ایجاد می شود: یک محصول روغنی مطلوب و محصولات ثانویه نامطلوب.

روش دوم یک فرایند تبدیل است که شامل تبدیل مولکولهای نامطلوب از نظر ساختار به مولکولهای با ساختار مطلوب با استفاده از هیدروژن، گرما و فشار می باشد.

روش اول: فرایند استخراج یا جداسازی

 

آسفالت زدایی

فرایند آسفالت زدایی با پروپان، باقیمانده از انتهایی ترین قسمت ستون (مولکولهای بزرگتر و سنگینتر) را گرفته و به دو محصول تبدیل می کند: قیر و ترکیباتی که شبیه به برش روغنی اما با نقطه جوش بالایی هستند. این مواد، روغن آسفالت زدایی شده نامیده می شوند، و به روش مشابه در ستون تقطیر روغن پالایش می شوند.

 

استخراج با حلال

اصطلاح استخراج با حلال برای حذف اغلب آروماتیکها و ترکیبات نامطلوب به روش استخراج مایع استفاده می شود. حلالهای متداول مورد استفاده شامل فنول، فورفورال و دی اکسید سولفور می باشند.

محصولات بدست آمده در این مرحله رافینیت ( به عناون روغنهای خنثی بیان می شوند) و یک عصاره (غنی از ترکیبات آروماتیک) می باشد که به عنوان روغن فرایند یا سوخت استفاده می شود.

 

واکس زدایی

پس از استخراج با حلال، رافینیت به منظور بهبود سیالیت در دمای پایین واکس زدایی می شود. این فرایند نیز دو محصول تولید می کند: یک محصول ثانویه واکس که کاملا پارافینیکی بوده و محصول روغن واکس زدایی شده که شامل پارافین ها، نفتن ها و برخی آروماتیک ها می باشد.

روغن واکس زدایی شده به عنوان پایه در اکثر روانکارها استفاده می شود، اما یک فرایند دیگر نیز برای ساخت محصول نهایی وجود دارد.

 

هیدروفراوری

این فرایند ترکیبات قطبی در روغن را طی واکنش شیمیایی و در حضور هیدروژن تغییر می دهد. بعد از این فرایند، یک محصول با رنگ روشن و پایدار شیمیایی حاصل می شود. کیفیت نهایی روغن پایه توسط دما و فشار مورد استفاده در فرایند هیدروفراوری تعیین می گردد.

 

روش دوم: فرایند تبدیل

 

 

شکست با هیدروژن

در این فرایند پالایش، محصول حاصل از تقطیر در معرض واکنش شیمیایی با هیدروژن در حضور یک کاتالیست در دما و فشار بالا (۴۲۰ درجه سانتیگراد و ۳۰۰۰ psi) قرار می گیرد. حلقه های آروماتیکی و نفتنیکی که شکسته می شوند،

باز شده و پس از اتصال هیدروژن تشکیل ساختار ایزوپارافینی می نمایند. واکنش با هیدروژن همچنین منجر به حذف آب، آمونیاک و سولفید هیدروژن می شود.

 

واکس زدایی با هیدروژن

در طول فرایند واکس زدایی با هیدروژن، بسیار شبیه به فرایند شکست با هیدروژن، یک واحد هیدروژناسیون به منظور اسقرار کاتالیست برای تبدیل پارافین های نرمال مومی شکل به ساختارهای ایزوپارافینی بسیار مطلوب استفاده می شود.

 

پردازش با هیدروژن

به خاطر اینکه دو روش قبلی شامل شکست پیوند شیمیایی بین دو اتم کربن می باشد، لازم است تا اشباع سازی مولوکلهای غیر اشباع معرفی گردد. این عمل به راحتی با وارد سازی بیشتر هیدروژن انجام می شود. این مولکولهای اشباع بسیار پایدار بوده و مقاومت بیشتری در برابر اکسیداسیون نسبت به انواع غیر اشباع آنها دارد.

اختلافات اندکی در مشخصات روغن پایه نهایی تولید شده توسط دو فرایند وجود دارد. مهمترین اختلاف در محتوای آروماتیک آنهاست. فرایند تبدیل می تواند محتوای آروماتیک را تا حدود ۰.۵ درصد کاهش دهد، حال آنکه فرایند استخراج تا حدود ۱۵ الی ۲۰ درصد کارایی دارد.

این محتوی آروماتیکی اثرات زیر را بدنبال دارد:

مشخصات وجه تمایز
رنگ فرایند تبدیل محصولات شفاف و بیرنگی تولید می نماید.
شاخص گرانروی فرایند تبدیل منجر به محصول با شاخص گرانروی بالاتر می شود.
مقاومت اکسیداسیونی محصول بدست  از فرایند مقاومت اکسیداسیونی بهتری دارد
پایداری حرارتی محصول بدست آمده از فرایند تبدیل پایداری بهتری دارد
باقیمانده کربن فرایند تبدیل ، محصول با باقیمانده کمتری تولید می کند.
دمولسیبلبتی محصولات فرایند تبدیل سریعا آب را جدا می نمایند.
زیست تخریب پذیر محصولات فرایند تبدیل سریعتر عمل می کنند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

به نظر میرسد فرایند تبدیل محصول با کیفیت بهتری را تولید می نماید، اما همیشه در دنیای تجارت همه چیز سبک سنگین می شود. هزینه پالایش روغن با استفاده از فرایند تبدیل تا حدی بیشتر از فرایند استخراج می باشد و این هزینه اضافی متحمل شده توسط پالایشگاه در نهایت به مشتری منتقل خواهد شد.

در هر صورت روغن پایه با کیفیت بالا هزینه و قیمت بالایی را بدنبال خواهد داشت.

پاسخ بدهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.