معلومات حول تقنية التكرير المتأخر، تستحق التخزين!

Thread Content

التكرير المتأخر: عملية تكسير حراري. الغرض الرئيسي منه هو تحويل الزيت المتبقي ذو نسبة الكربون العالية إلى زيت خفيف. يمكن للجهاز المستخدم أن يعمل بشكل دوري، أي باستخدام الفروع الأثقل في زيت التقطير الناتج عن تكرير النفط الثقيل كزيت دوراني، ويبقى هذا الزيت في الجهاز لفترة طويلة. أولاً: نبذة تقنية
التكرير المتأخر هو تقنية لمعالجة النفط في مرحلة ثانوية، وهي تعني استخدام النفط الثقيل الفقير بالهيدروجين كمادة خام، وإجراء تفكك حراري وتفاعلات اندماج على درجات حرارة عالية (حوالي 500 درجة مئوية)، من أجل إنتاج غاز غني بالهيدروجين، وبنزين خام، وديزل، وزيوت شمعية، بالإضافة إلى الكوك. إنه أحد الأساليب الرئيسية لمعالجة النفط الخام بشكل عميق على مستوى العالم، حيث تشكل قدرته على المعالجة ثلث قدرة معالجة النفط الخام بشكل عام. يُقصد بالتأخير تسخين الزيت المكربن (زيت الخام والزيت الدوري) بسرعة في فرن التسخين حتى يصل إلى درجة حرارة التكربن، بحيث لا يتكون الكربون داخل أنابيب فرن التفاعل، بل ينتقل إلى برج الكربنة لإتمام عملية التكربن هناك؛ ولهذا فإن هذه العملية تسمى تقنية التكربن المؤخر. عادةً ما يكون هناك فرن واحد (فرن التسخين) وبرجان (أبراج التكرير)، أو فرنان وأربعة أبراج؛ حيث يتم تزويد فرن التسخين بالمواد بشكل مستمر، بينما يتم تشغيل أبراج التكرير بالتناوب، وهو نوع من العمليات شبه المستمرة. يتم تسخين الزيت الخام (زيت القطران المخفض الضغط أو أنواع الزيوت الثقيلة الأخرى مثل القار الزيتي، والزيت المنقى، بل وحتى الزيوت الملوثة) إلى درجة حرارة تتراوح بين 495 و505 درجات مئوية، ثم يدخل إلى برج التكرير. في داخل برج التكرير، يحدث تفاعل التكرير للزيت الخام الساخن، وتخرج المنتجات الخفيفة من الجزء العلوي من البرج لتدخل إلى برج التقطير، حيث يتم فصل الغازات، والبنزين الخام، والديزل، والزيوت الثقيلة. يمكن إرسال الزيوت ذات القطع الثقيلة لمزيد من المعالجة (مثل استخدامها كمواد خام في عملية التكسير الحفزي أو التكسير بالهيدروجين)، كما يمكن إعادتها بالكامل أو جزئيًا إلى نظام الزيوت الخام. بعد ملء البرج بالكوك تدريجيًا (مع ترك مساحة معينة)، يتم تحويل المواد الخام إلى برج كوك آخر، بينما يُزال الكوك المتبقي في البرج باستخدام إزالة الكوك بالماء. بعد أن يعود برج الكوك إلى حالته الفارغة، يتم إدخال المواد الخام الساخنة. عادةً ما يتغير معدل استخلاص الكوك في هذه العملية مع تغير نسبة الكربون المتبقي في الزيت الخام (CCR)، أما كمية الغاز الناتج فهي حوالي 10% من الوزن الإجمالي (حيث أن نسبة الغاز الناتج = 7.8 + 0.144 × CCR)، ويختلف الباقي حسب نسبة الدوران، لكن نسبة الوقود إلى البخار تكون أكبر من 1. يمكن أن تكون مواد التكرير المتأخر عبارة عن نفط ثقيل، أو نفط خام، أو حتى قير. تنقسم منتجات الكوك المتأخر إلى غازات، وبنزين، وديزل، وزيوت شمعية، وفحم كوك. بالنسبة للزيت الخام المحلي، فإن معدل استخلاص الغازات يتراوح بين 7.0 و10%، أما معدل استخلاص البنزين الخام فيتراوح بين 8.2 و16.0%، ومعدل استخلاص الديزل يتراوح بين 22.0 و28.66%، ومعدل استخلاص الزيت الشمعي يتراوح بين 23.0 و33.0%، أما معدل استخلاص الكوك فهو يتراوح بين 15.0 و24.6%، والزيت المتبقي يشكل نسبة تتراوح بين 1 و3.0%. البنزين المكرر والديزل المكرر هما المنتجات الرئيسية لعملية التكرير المتأخر، لكن جودتهما ضعيفة. مؤشر الأوكتان للبنزين المكرر منخفض جدًا، حيث يتراوح عادةً بين 51 و64 (MON)، أما مؤشر الأوكتان للديزل فهو أعلى، حيث يتراوح عادةً بين 50 و58. لكن محتوى الأوليفينات في كلا النوعين من الزيوت مرتفع، كما أن نسبة الشوائب مثل الكبريت والنيتروجين والأكسجين عالية، واستقرارهما ضعيف؛ لذا لا يمكن استخدامهما إلا كمنتجات نصف مصنعة أو وسطية. وبعد المعالجة التكريرية، يمكن استخدامهما كمكونات للخلط في البنزين والديزل. يُعتبر زيت الشمع المكرر منخفض الجودة، وذلك بسبب ارتفاع محتوى المركبات الكبريتية والنيتروجينية والمواد اللاصقة والفحم المتبقي فيه. وحتى عام 2014، كان يتم استخدامه كمادة خام في عمليات المعالجة الثانوية مثل التحفيز أو الهدرجة. الكوك النفطي هو أحد المنتجات الرئيسية لعملية التكويك المؤخر، ويمكن استخدامه كأقطاب كهربائية وفي الصناعات المعدنية وكوقود، حسب جودته. يمكن استخدام غازات الكوك بعد معالجتها لإزالة الكبريت كمادة خام لإنتاج الهيدروجين، أو كوقود في شبكات توزيع الوقود. ثانيًا: المزايا والعيوب. يمكن لعملية التكرير المتأخر أن تتعامل مع المواد الخام ذات المحتوى العالي من الكربون والمعادن، مما يزيد من كفاءة إنتاج الزيوت الخفيفة وكفاءة عملية إزالة الكربون؛ كما أن لها مزايا منها القدرة على العمل بشكل مستمر، والقدرة على معالجة كميات كبيرة من المواد، والمرونة العالية، وكفاءة عالية في إزالة الكربون، بالإضافة إلى انخفاض تكاليف الاستثمار والتشغيل. العيب هو ارتفاع معدل إنتاج الكوك وهو منتج ذو قيمة منخفضة، بالإضافة إلى سوء خصائص المنتجات السائلة. ثالثًا، عملية التكويك المؤجل: تشبه عملية التكويك المؤجل التحلل الحراري، لكنها تقوم بتسخين المواد الخام في فترة زمنية قصيرة إلى درجة الحرارة اللازمة لحدوث تفاعل التكويك، مع الحفاظ على عدم حدوث أي تفاعل تحلل للمواد الخام داخل أنابيب الفرن. وبعد ذلك يتم تأجيل تفاعل التحلل ليحدث في برج التكويك المخصص لذلك، ومن هنا جاء اسم "التكويك المؤجل". يتكون جهاز التكرير المتأخر بشكل أساسي من 8 أجزاء: 1. جزء التكرير، حيث تكون المعدات الرئيسية هي فرن التسخين وبرج الكوك. هناك نوع يحتوي على فرن واحد وبرجين، ونوع آخر يحتوي على فرنين وأربعة أبراج، كما يوجد أنواع مرتبطة مباشرة بأجهزة أخرى. 2. قسم التقطير: المعدات الرئيسية فيه هي أبراج التقطير، وفي عملية التكرير المتأخر يلزم عادةً إضافة مواد كيميائية مثل مواد إزالة الرغوة/مواد كبح التكرير/مواد لزيادة كمية السائل المستخرج. ٣. استرداد غازات الكوك وإزالة الكبريت: المعدات الرئيسية هي أبراج الامتصاص، وأبراج التحرير، وأبراج التثبيت، وأبراج إعادة الامتصاص، وغيرها. ٤. قسم إزالة الكوك بالطريقة الهيدروليكية: نظراً لارتفاع نسبة الهيدروكربونات في الزيوت الثقيلة المتبقية، مما يجعلها عرضة جداً لتكوّن الكوك، يتم تسخين الزيت الخام بسرعة إلى درجة حرارة مرتفعة (٤٨٠–٥٠٠ درجة مئوية)، بحيث لا يكون هناك وقت كافٍ لحدوث أي تفاعلات داخل فرن التسخين، ثم يتم إرسال الزيت إلى وعاء مجوف (يُسمى برج الكوك)، حيث يحدث تفاعل الانشطار والتكثيف في الزيت المسخن. وبما أن عمليتي التسخين وتكوّن الكوك لا تحدثان في نفس الوقت، فإن ذلك يُسمى التكوك المؤجل. الغازات والزيوت الساخنة التي تبلغ حرارتها 415 درجة مئوية، والناتجة عن تفاعل التحلل داخل برج الكوك، تخرج من قمة البرج لتدخل إلى قسم التغذية في الجزء السفلي من البرج التقطيري الرئيسي؛ وبعد أن تُغسل على لوحات الغسيل (الحواجز على شكل حرف V) لإزالة جسيمات الكوك المعلقة بها، ترتفع من قسم التبخير لتخضع لعملية التقطير والفصل فوق خزان تجميع الزيت الشمعي. ويتم خلال هذه العملية فصل الغازات، والبنزين، والديزل، وكذلك نواتج التقطير من الزيت الشمعي الخفيف والثقيل. أما الكوك الناتج عن تفاعل التكثيف داخل برج الكوك فيبقى في داخله، وعندما يصل تراكم الكوك في البرج إلى مستوى معين، يتم التحول إلى برج كوك آخر لمواصلة عملية تكوين الكوك، بينما يخضع البرج الأصلي لعمليات تنظيف الكوك. عادةً، يلزم استخدام من 2 إلى 4 أبراج للكوك في وحدة التكويك الواحدة. يتم إزالة الكوك باستخدام طريقة الإزالة بالمياه؛ حيث يتم أولاً عمل ثقب في وسط طبقة الكوك باستخدام مثقاب، من الأعلى إلى الأسفل، ثم يتم تدفق مياه عالية الضغط بضغط يتراوح بين 12 و30 ميجا باسكال من الأسفل إلى الأعلى. وبفضل قوة الصدمة التي تولدها المياه، يتم إسقاط الكوك إلى الأسفل وإخراجه من هناك. يتم نقل الماء ذو الضغط العالي بواسطة مضخات المياه عالية الضغط، ومن خلال أنابيب التزويد بالمياه وأسلاك الري، يصل إلى فوهة جهاز تقطيع الكوك. ويؤدي الماء ذو الضغط العالي الخارج من فوهة الجهاز إلى تكوين تيار مائي عالي الضغط، ويتم استخدام قوة هذا التيار العالية لتقطيع الكوك. تستمر قضيب الحفر في الارتفاع والانخفاض والدوران، حتى يتم إزالة كل الكبريت تمامًا. 5. المعدات الرئيسية لإزالة الكبريت بالطريقة الهيدروليكية: مضخات المياه عالية الضغط، صمامات التحكم في إزالة الكبريت، نظام التشحيم، الصمامات الهوائية، الرافعات وأنظمة البكرات، أنابيب الكبريت الجديدة، مخفضات سرعة التوربينات المائية، جهاز الحفر وإزالة الكبريت الآلي، آلات تحميل وتفريغ غطاء قمة البرج، آلات تحميل وتفريغ غطاء قاعدة البرج، المصاعد، مكونات قضبان الحفر، ورافعات الخطاف. 6. إزالة الماء من الكوك وتخزينه ونقله. إزالة الماء من الكوك وتخزينه ونقله. 7. نظام التفريغ بالنفخ. نظام التفريغ بالنفخ. 8. قسم توليد البخار: عادةً ما يتم استخدام الديزل من خط جانبي برج التقطير، وزيت الشمع الثقيل، والزيت المتداول من قاع البرج كمصدر حراري لتوليد البخار. ٩. قسم تجفيف الكوك: قسم معالجة الكوك بالتجفيف. تم تحديد درجة حرارة الخروج للفرن محليًا بين 495 و500 درجة مئوية، بينما يكون ضغط قمة برج الكوك بين 0.15 و0.2 ميجا باسكال. رابعاً: التطور السريع. إن المزايا المذكورة أعلاه لعملية التكرير المتأخر هي التي ساهمت في تطور هذه العملية بسرعة في الصين، وذلك للأسباب التالية: (1) إن عملية التكرير المتأخر تُعد وسيلة فعالة لحل مشكلة عدم التوازن بين كمية الوقود والغاز المتاحة. ويرجع ذلك إلى أن النفط الخام الصيني عمومًا ذو كثافة عالية ومحتوى عالٍ من الشمع، مما يؤدي إلى انخفاض نسبة إنتاج الديزل. وتكون نسبة إنتاج الديزل من النفط الخام المحلي أقل بمقدار 5 إلى 7 نقاط مئوية مقارنة بالنفط الخام المستورد. وعليه، فحتى الآن في عام 2014، تستورد الصين حوالي 80×10 أطنان من الديزل سنويًا، وفي الوقت نفسه تضطر إلى تصدير 30×10 أطنان من البنزين للحفاظ على توازن العرض والطلب محليًا. ثانيًا، يعود السبب إلى أن شركات تكرير النفط في الصين تعتمد بشكل أساسي على عملية التكسير الحفزي في المعالجة الثانوية، مما يؤدي إلى انخفاض نسبة الديزل إلى البنزين (1.94 في حالة التكسير المتأخر، و0.56 في حالة التكسير الحفزي). لذلك، فإن تطوير تقنية التكسير المتأخر يُعد طريقة فعالة لحل مشكلة عدم التوازن بين العرض والطلب على الديزل، وزيادة إنتاجه. ⑵مقارنةً بالتكسير الهيدروجيني، فإن عملية التكسير المتأخر تتمتع بميزة تنافسية كبيرة، رغم ضعف استقرار منتجات الزيوت الخفيفة الناتجة عنها، وانخفاض تكاليف التشغيل (حيث تبلغ تكاليف المعالجة حوالي نصف إلى ثلث تكاليف التكسير الهيدروجيني). نظرًا لمزايا التكرير المتأخر مثل قلة التكاليف الاستثمارية وانخفاض تكاليف التشغيل وارتفاع درجة التحويل، فقد أصبح التكرير المتأخر أحد أهم طرق معالجة النفط الثقيل لتخفيف كثافته. لذلك، وحتى عام 2014، كانت الصين تعاني من نقص في التمويل، وكان هناك تفاوت كبير بين العرض والطلب على منتجات النفط الخفيف، خاصة الديزل والبنزين. لذا، فإن عملية التكرير المؤجل تعتبر أحد الحلول المثالية للتغلب على هذه المشكلة. المواد الواردة في هذا المقال مأخوذة من الإنترنت، ونرحب بأي تصحيحات للأخطاء (تم تنظيمها بواسطة شيهوا يوان، يرجى ذكر المصدر عند إعادة النشر)