اختيار مسارات التقنيات المركبة لمعالجة الزيت الثقيل وخصائص العمليات

Thread Content

مع تزايد ميل النفط الخام إلى أن يصبح أثقل وأقل جودة، فإن الفروق في جودة النفوط المختلفة تجبر مصافي التكرير على معالجة كميات أكبر من النفط الخام الثقيل والذي يحتوي على الكبريت. في الوقت نفسه، يتغير أيضًا الطلب في المجتمع على منتجات النفط؛ حيث يزداد الطلب على النفط خفيف ومتوسط الكثافة، بينما ينخفض الطلب على النفط ذو الكثافة العالية. لذلك، حظي تخفيف كثافة النفط الثقيل في السنوات الأخيرة باهتمام كبير، بهدف تحسين الكفاءة الاقتصادية لمعالجة النفط الخام. في ظل أسعار النفط المرتفعة حاليًا، يزداد الدافع لتحويل النفط الثقيل إلى نفط خفيف، وتتنافس العديد من دول العالم في تطوير تقنيات معالجة فعّالة من حيث التكلفة لتحويل النفط الثقيل إلى منتجات نفطية خفيفة ذات قيمة عالية أو إلى مواد خام لصناعة البتروكيماويات. التكرير العميق للزيوت الثقيلة يشير بشكل أساسي إلى معالجة القار، وهو أحد أكثر الأنظمة تعقيدًا في العالم. يتركز معظم الشوائب الموجودة في النفط الخام، مثل الكبريت والنيتروجين والنيكل المعدني والفاناديوم المعدني والقطران، في النفط المستخلص من عملية التكرير. وبشكل خاص، فإن النفط الخام الذي يحتوي على كميات كبيرة من الكبريت يحتوي أيضًا على نسب عالية من المعادن مثل الفاناديوم والنيكل، بالإضافة إلى كميات كبيرة من القطران، مما يجعل معالجة هذا النفط أمرًا صعبًا ومعقدًا. الزيت الثقيل هو نظام فقير في الهيدروجين. لتحويل الزيوت الثقيلة ذات محتوى الهيدروجين المنخفض إلى زيوت خفيفة ذات محتوى هيدروجين مرتفع، يجب إما إضافة هيدروجين من الخارج، أو إزالة الكربون الزائد. لذلك، يمكن تقسيم تقنيات المعالجة المتقدمة للزيوت الخام إلى فئتين رئيسيتين: عمليات الهيدروجينة وعمليات إزالة الكربون. تشمل عمليات الهدرجة معالجة الزيت الثقيل بالهدرجة والتكسير الهيدروجيني للزيت الثقيل، بينما تشمل عمليات إزالة الكربون إزالة القار بالمذيبات، والتكويب، والتكسير لتخفيض اللزوجة، والتكسير الحفزي للزيت الثقيل، والغازة، وغيرها. يُعد التصنيع المتقدم للنفط الخام وسيلة مهمة لشركات تكرير النفط لتحسين الكفاءة الاقتصادية. في عملية بناء مصافي التكرير الجديدة أو توسيعها وإعادة تأهيلها، يُعد اختيار تقنيات معالجة الزيت الثقيل وتحسين عمليات المعالجة الخطوة الأهم على الإطلاق. أثبتت التجارب أنه، بسبب التباين الكبير في خصائص النفط الخام، فإن أي عملية معالجة منفردة لا يمكنها حل جميع المشاكل. ولذلك، فإن كيفية استغلال جميع موارد النفط الخام بأكثر الطرق فعالية من حيث التكلفة، يُعد محركًا للتقدم المستمر في تقنيات معالجة النفط الخام. تتطلب عمليات معالجة النفط الخام المختلفة خصائص معينة في المواد الخام، ولذلك فإن اختيار عملية المعالجة يعتمد إلى حد كبير على خصائص النفط الخام نفسه. تتميز عمليات معالجة الزيت الثقيل المختلفة بخصائص مختلفة من حيث متطلبات المواد الخام وقابليتها للتكيف، وتوزيع المنتجات وجودتها، والعمليات التكنولوجية. تتميز مسارات التقنيات والعمليات الحالية لمعالجة الزيت الثقيل بما يلي: 1. خصائص عملية التكرير المركبة المكونة من التكوير المؤجل - الهدرجة - التكسير الحفزي: يتم تغذية الزيت الثقيل ذو المحتوى العالي من الكبريت إلى وحدة التكوير، بينما يمر الزيت الشمعي العالي الكبريت والزيت الشمعي الناتج عن التكوير عبر وحدة الهدرجة لإزالة الكبريت والنيتروجين، ثم يُستخدم كمادة خام للتكسير الحفزي ； يُستخدم السائل النفطي الناتج عن أجهزة التكسير الحفزي للزيت الثقيل كمادة خام لعملية التكرير المتأخر، أما النافتا المكررة فيُستخدم في عملية التكسير الحفزي لزيادة إنتاج البنزين، أو بعد تنقيتها وإزالة الكبريت باستخدام أجهزة الهيدروجينة، يُستخدم كمادة خام لتفكيك الإيثيلين. يمكن استخدام الكوك ذو الكبريت العالي كمادة خام في محطات الغلايات من نوع CFB لتوفير البخار والكهرباء للمصنع بأكمله. 2. خصائص عملية المعالجة المركبة لإزالة القطران بالمذيبات والتكسير الحفزي: يتم استخراج كامل كمية الزيت أو جزء منها، ويتم خلطه مع زيت الغاز المخفض الضغط ليصبح مادة خام لجهاز إزالة القطران بالمذيبات، مما يزيد من نسبة الزيت المستخلص. ويتم إرسال الزيت الناتج إلى جهاز التكسير الحفزي لاستخدامه في تصنيع الزيوت الثقيلة. ٣. خصائص عملية المعالجة المركبة للنفط الثقيل عبر هيدروجينة النفط الثقيل والتكسير الحفزي: يتم معالجة النفط الثقيل ذو الجودة المنخفضة عبر عملية الهيدروجينة، لإنتاج بعض المنتجات النفطية الخفيفة. يُستخدم الزيت الأساسي بعد الهدرجة تحت الضغط الجوي كمادة خام لتحلل الزيوت الثقيلة بالتحفيز؛ كما يمكن للزيوت المعاد تدويرها الناتجة عن وحدات تحلل الزيوت الثقيلة أن تُستخدم بدورها كمدخل لعملية هدرجة الزيت الأساسي. إن المحتوى العالي من المركبات العطرية في هذه الزيوت المعاد تدويرها يساهم بفعالية في تحسين قابلية ذوبان الراتنجات والمواد القارية في الزيت الأساسي، مما يؤدي إلى زيادة معدل تحوله، ويقلل من تراكم الكربون على الحفاز، وبالتالي يطيل عمره الافتراضي. ٤. خصائص عملية المعالجة المركبة للزيت الخام: استخدام تقنية إزالة القطران بالمذيبات لتركيز المعادن والكبريت والكربون المتبقي في الزيت الخام ذو الجودة المنخفضة، ثم يتم تحويل القطران إلى غازات لإنتاج الكهرباء وبخار الماء والغاز السينثيتيكي. أما الزيت الناتج عن إزالة القطران فيتم معالجته بالهيدروجين أو تحويله إلى زيت خام عبر التكسير الحفزي. ٥. خصائص عملية المعالجة المركبة للنفط الخام عبر التهيدروجينة والتكرير المؤجل: يتم معالجة النفط الخام ذو الجودة المنخفضة بواسطة التهيدروجينة الجزئية، وذلك لخفض محتوى الكبريت فيه ； زيت الخام ذو محتوى الكبريت المنخفض يدخل جهاز التكرير المتأخر ； يتم إنتاج الزيوت الخفيفة عن طريق إزالة الكربون باستخدام عملية التكرير الحراري، ويحتاج الزيت الخفيف الناتج عن هذه العملية إلى معالجة بسيطة قبل أن يتم تسويقه كمنتج نهائي. كما أن الكوك النفطي ذو النسبة المنخفضة من الكبريت له سوق جيد واستخدامات متعددة. 6. خصائص عملية التفكيك الحفزي – إزالة القطران بالمذيبات – التكرير المتأخر: على أساس عملية التفكيك الحفزي مع إزالة القطران بالمذيبات، يتم تطبيق عملية إزالة القطران بالمذيبات مع التكرير المتأخر كخطوة إضافية. يتم خلط الزيت الخالي من القار في وحدة التحفيز، ويُسعى إلى توجيه أكبر قدر ممكن من الزيت السائل إلى وحدة إزالة القار بالمذيب، وبذلك يزداد معدل خلط الرواسب في وحدة التحفيز وتزداد الطاقة الإنتاجية. تعالج وحدة التكويب القار المنزوع الزيت، مما يحل مشكة التخلص من القار المنزوع الزيت التي كانت تعيق الإنتاج المستمر لوحدة إزالة الزيت بالمذيبات؛ كما يزيد ذلك من قدرة وحدة إزالة الزيت بالمذيبات على المعالجة ويوفر المزيد من المواد الخام للتكسير الحفزي. وعلاوة على ذلك، يتم إرسال زيت الشمع الناتج عن التكويب إلى وحدة التكسير الحفزي للمعالجة والإنتاج. 7. خصائص عملية المعالجة المركبة للتكسير الحفزي – التكرير المتأخر وإزالة القطران بالمذيبات – التكرير المتأخر: إنها مزيج من عملية المعالجة المركبة للتكسير الحفزي – التكرير المتأخر، وعملية المعالجة المركبة لإزالة القطران بالمذيبات – التكرير المتأخر. أكبر اختلاف بين هذه العملية المركبة والعملية المركبة المكونة من التكسير الحفزي – إزالة القار بالمذيب – والتكوير المؤخر، هو أن الزيت اللزج في هذه العملية المركبة يُرسل إلى وحدة التكوير للخلط مع المواد الخام، بدلاً من إرساله إلى وحدة إزالة القار بالمذيب للخلط. 8. خصائص عملية هيدراتة النفط الخام: وبناءً على مستوى تحويل النفط الخام عبر عملية الهيدراتة، يمكن تقسيمها إلى معالجة النفط الخام بالهيدراتة وتكسير النفط الخام بالهيدراتة. في عملية هيدروجنة الزيت المعالج، تحدث بشكل أساسي ردود فعل لإزالة الشوائب، وتشمل إزالة الكبريت والنيتروجين والمعادن، بالإضافة إلى تقليل كمية الكربون المتبقي. أما معدل تحويل الزيوت الثقيلة إلى زيوت خفيفة فهو أقل من 50%. في عملية تكسير النفط الثقيل بالهيدروجين، يحدث أيضًا تخلص من الشوائب، لكن معدل التخفيف في هذه الحالة يزيد عن 50%. وبناءً على نوع مفاعل هيدراتة النفط الخام، يمكن تقسيم عملية هيدراتة النفط الخام إلى أربعة أنواع: الهيدراتة في سرير ثابت، والهيدراتة في سرير متصاعد، والهيدراتة في سرير معلق، والهيدراتة في سرير متحرك. ٩. خصائص عملية تقنية IGCC للزيت المستعمل: تقنية IGCC هي تقنية تحويل الوقود إلى غاز وتوليد الطاقة بشكل دوري في نظام متكامل. تشمل هذه التقنية إنتاج الغاز السيانيدي، وتنقية الغاز السيانيدي، وتوليد الطاقة عبر الدورة المركبة. تستخدم تقنية تحويل الزيت الثقيل إلى غاز طريقة الأكسدة الجزئية، وحالياً فإن الشركتين الرئيسيتين الحائزتين على براءات الاختراع لتقنية تحويل الزيت الثقيل إلى غاز هما شركة تكساكو وشركة شل. يجب معالجة الغاز الخام المُصنَع عبر إزالة الغبار والكبريت، لتلبية متطلبات المعدات الواقعة في المراحل اللاحقة من تقنية IGCC ومتطلبات الانبعاثات. تنقسم تقنيات تنقية الغاز المركب إلى تنقية بالطريقة الرطبة في درجة حرارة الغرفة (أي تبريد الغاز أولاً ثم تنقيته)، وتنقية بالطريقة الجافة عند درجات حرارة عالية. تتضمن كل طريقة تنقية خطوتين: إزالة الغبار وإزالة الكبريت.