انتخاب مسیر فنی ترکیبی برای پردازش نفت سنگین و ویژگی‌های فرآیند

Thread Content

با شدت یافتن روند سنگین‌تر و کیفیت‌پایین‌تر شدن نفت خام، تفاوت قیمت نفت‌های خام مختلف، روغن‌کش‌ها را مجبور کرده است تا نفت‌های خام سنگین‌تر و حاوی گوگرد بیشتری را پردازش کنند. در همین حال، تقاضای جامعه برای محصولات نفتی نیز در حال تغییر است؛ تقاضا برای نفت‌های سبک و متوسط در حال افزایش است، در حالی که تقاضا برای نفت‌های سنگین در حال کاهش است. بنابراین، در سال‌های اخیر، سبک‌سازی نفت سنگین مورد توجه قرار گرفته است تا بهبود کارایی اقتصادی فرآوری نفت خام حاصل شود. در شرایط فعلی با قیمت‌های بالای نفت، انگیزه برای سبک‌سازی نفت سنگین بیشتر شده است؛ بسیاری از کشورهای جهان در تلاش هستند تا فناوری‌های پردازش عمیق و مقرون‌به‌صرفه‌ای را توسعه دهند تا نفت سنگین را به محصولات نفتی سبک با ارزش بالا یا مواد خام صنایع نفتی تبدیل کنند. فرآوری عمیق نفت سنگین عمدتاً به معنای فرآوری نفت خام است؛ نفت خام یکی از پیچیده‌ترین سیستم‌ها در جهان محسوب می‌شود. بخش عمده‌ای از ناخالصی‌های موجود در نفت خام، مانند گوگرد، نیتروژن، فلزاتی مانند نیکل و وانادیوم، و آسفالتین‌ها، در روغن باقی‌مانده از فرآیند تصفیه تجمع می‌یابند. به‌ویژه، نفت خام حاوی گوگرد معمولاً دارای میزان بالایی از فلزات (مانند وانادیوم و نیکل) و آسفالتین‌ها است؛ این امر فرآیند پردازش عمیق‌تر روغن باقی‌مانده را دشوارتر و پیچیده‌تر می‌کند. نفت خام، سیستمی فاقد هیدروژن است. برای تبدیل نفت خام با محتوای هیدروژن پایین به فرآورده‌های نفتی سبک با محتوای هیدروژن بالا، یا باید هیدروژن اضافی وارد شود یا کربن اضافی حذف گردد. بنابراین، فناوری‌های پردازش عمیق نفت خام را می‌توان به دو دسته اصلی یعنی هیدروژناسیون و کربن‌زدایی تقسیم کرد. فرآیندهای هیدروژناسیون شامل هیدروژناسیون نفت خام و کراکینگ هیدروژنی نفت خام می‌باشد؛ در حالی که فرآیندهای حذف کربن شامل استخراج آسفالت با روغن‌های حل‌کننده، کاتالیزوری شدن، کراکینگ برای کاهش چسبندگی، کراکینگ کاتالیزوری نفت خام و گازی‌سازی می‌باشد. فرآوری عمیق نفت خام، راهکار مهمی برای شرکت‌های پالایش نفت جهت افزایش بهره‌وری اقتصادی است. در فرآیند ساخت نوسازی کارخانه‌های رفیناسیون، انتخاب فرآیندهای پردازش نفت خام و بهینه‌سازی مسیرهای پردازش، اغلب مهم‌ترین گام محسوب می‌شود. تجربه نشان داده است که به دلیل تفاوت‌های گسترده در ویژگی‌های نفت خام، هیچ روش پردازش منفردی نمی‌تواند تمام مشکلات را حل کند؛ بنابراین، نحوه استفاده بهینه و اقتصادی از تمام منابع نفت خام، منبع اصلی پیشرفت فناوری‌های پردازش نفت سنگین است. فرآیندهای مختلف پردازش نفت خام، الزامات متفاوتی نسبت به ویژگی‌های مواد اولیه دارند؛ بنابراین انتخاب فرآیند پردازش، تا حد زیادی به ویژگی‌های نفت خام بستگی دارد. فرآیندهای مختلف فرآوری نفت خام، از نظر الزامات وانعطاف‌پذیری مواد اولیه، توزیع و کیفیت محصولات، و همچنین روند فرآیند، ویژگی‌های متفاوتی دارند. ویژگی‌های فعلی مسیر فنی و روند تولید نفت سنگین به شرح زیر است: ۱. ویژگی‌های روند فنی ترکیبی کاتالیزوری‌سازی با تأخیر، هیدروژناسیون و کاتالیزوری‌سازی: نفت سنگین پرگوگرد وارد دستگاه کاتالیزوری‌سازی می‌شود؛ در حالی که روغن مومی پرگوگرد و روغن مومی حاصل از کاتالیزوری‌سازی، پس از حذف گوگرد و نیتروژن در دستگاه هیدروژناسیون، به عنوان مواد خام برای کاتالیزوری‌سازی استفاده می‌شوند ； خام‌نفت تولیدشده توسط دستگاه‌های فرآوری کاتالیتیک نفت سنگین، به عنوان مواد ورودی برای فرآیند کوکینگ به تأخیرافتاده استفاده می‌شود؛ همچنین، نفت خام کوک شده در فرآیندهای کاتالیتیک برای افزایش تولید بنزین به کار می‌رود، یا پس از تصفیه و حذف گوگرد در دستگاه‌های هیدروژناسیون، به عنوان ماده خام برای فرآیند تجزیه اتیلن مورد استفاده قرار می‌گیرد. کک پرگوگرد می‌تواند به عنوان ماده خام برای کوره‌های CFB، بخار و برق لازم برای کل کارخانه را تأمین کند. ۲. ویژگی‌های فرآیند ترکیبی روغن‌گیری با حلال و فرآوری کاتالیتیک: تمام یا بخشی از مخلوط نفتی استخراج شده و با روغن‌های با فشار پایین ترکیب می‌شود تا به عنوان ورودی دستگاه روغن‌گیری با حلال استفاده شود؛ این کار باعث افزایش بازدهی روغن‌گیری می‌شود. روغن حاصل از روغن‌گیری نیز برای مخلوط شدن در دستگاه‌های فرآوری نفت سنگین ارسال می‌گردد. ۳. ویژگی‌های فرآیند ترکیبی هیدروژناسیون نفت خام و کاتالیزوری شکستن نفت سنگین: پس از هیدروژناسیون نفت خام با کیفیت پایین، بخشی از فرآورده‌های نفتی سبک تولید می‌شود. نفت خام با فشار معمولی پس از هیدروژناسیون، به عنوان ماده خام برای فرآیند شکستن کاتالیتیک نفت سنگین استفاده می‌شود؛ همچنین، روغن چرخشی حاصل از این فرآیند می‌تواند به عنوان ورودی برای هیدروژناسیون نفت خام مورد استفاده قرار گیرد. میزان بالای آروماتیک‌ها در روغن چرخشی، می‌تواند به طور مؤثر در حل شدن ژلاتین و آسفالتین موجود در نفت خام کمک کند؛ در نتیجه، نرخ تبدیل نفت خام افزایش یافته، تجمع کاتالیزور کاهش می‌یابد و عمر کاتالیزور نیز طولانی‌تر می‌شود. ۴. ویژگی‌های فرآیند ترکیبی استخراج آسفالت با حلال، گازی‌سازی آسفالت، هیدروژناسیون روغن حاصل از استخراج آسفالت و فرآوری کاتالیتیک: از فرآیند استخراج آسفالت با حلال برای غلظت دادن فلزات، گوگرد و کربن باقی‌مانده در نفت خام با کیفیت پایین استفاده می‌شود؛ سپس آسفالت حاصل در دستگاه‌های گازی‌سازی برای تولید برق، بخار آب و گاز سنتزی به کار می‌رود. روغن حاصل از استخراج آسفالت یا پس از هیدروژناسیون، جهت تبدیل بیشتر در فرآیند فرآوری کاتالیتیک قرار می‌گیرد. ۵. ویژگی‌های فرآیند ترکیبی هیدروژناسیون نفت خام و کاک‌سازی به تأخیر: نفت خام با کیفیت پایین ابتدا تحت فرآیند هیدروژناسیون سطحی قرار می‌گیرد تا میزان گوگرد آن کاهش یابد ； نفت خام با محتوای گوگرد پایین وارد دستگاه کاتالیزور تأخیری می‌شود ； تولید نفت‌های سبک از طریق کربن‌زدایی در فرآیند کوکینگ؛ نفت‌های سبک تولید شده با این روش، پس از تصفیه ساده برای عرضه به عنوان محصول نهایی لازم است، در حالی که کوک نفتی کم‌گوگرد تولید شده، بازار خوبی دارد و کاربردهای گسترده‌ای دارد. ۶. ویژگی‌های فرآیند ترکیبی فرآوری کاتالیتیکی – خارج کردن آسفالت با استفاده از حلال – کاک‌سازی به تأخیر: بر پایه فرآیند ترکیبی فرآوری کاتالیتیکی – خارج کردن آسفالت با استفاده از حلال، فرآیند ترکیبی خارج کردن آسفالت با استفاده از حلال – کاک‌سازی به تأخیر نیز انجام می‌شود. دستگاه کاتالیستی، روغن‌های آزبست‌زدایی‌شده را با خود ترکیب می‌کند و سعی می‌کند مخلوط روغنی را برای دستگاه آزبست‌زدایی با حلال فرستاده تا نرخ استفاده از زباله‌ها در دستگاه کاتالیستی افزایش یابد و ظرفیت پردازش نیز بالاتر شود. دستگاه کاتالیزوری، آسفالت بدون روغن را پردازش می‌کند؛ این کار مشکل تخلیه آسفالت بدون روغن را که مانع تولید مداوم دستگاه‌های آسفالت‌زدایی با استفاده از حلال‌ها بود، برطرف کرده و توانایی پردازشی این دستگاه‌ها را افزایش می‌دهد. همچنین، مواد خام مورد نیاز برای فرآیند کاتالیزوری نیز فراهم می‌شود؛ روغن‌های موجود در دستگاه کاتالیزوری نیز برای فرآوری به این دستگاه‌ها ارسال می‌شوند. ۷. ویژگی‌های فرآیند ترکیبی فرآوری کاتالیتیکی-کاوشگری به تأخیر افتاده و خارج کردن آسفالت با حلال-کاوشگری به تأخیر افتاده: ترکیبی از دو فرآیند ترکیبی، یعنی فرآیند کاتالیتیکی-کاوشگری به تأخیر افتاده و فرآیند خارج کردن آسفالت با حلال-کاوشگری به تأخیر افتاده است. تفاوت اصلی این روش ترکیبی با روش ترکیبی فرآیندهای کاتالیتیک فراوری – استخراج آسفالت با حلال – کاتالیزوری، این است که در این روش، مخلوط نفتی به عنوان ماده ورودی به دستگاه کاتالیزوری ارسال می‌شود تا در آنجا مخلوط شود، و نه به دستگاه استخراج آسفالت با حلال. ۸. ویژگی‌های فرآیند هیدروژناسیون نفت خام: بسته به میزان تبدیل نفت خام در فرآیند هیدروژناسیون، می‌توان آن را به دو دسته تقسیم کرد: پردازش هیدروژنی نفت خام و شکستن هیدروژنی نفت خام. در فرآیند هیدروژناسیون نفت خام، عمدتاً واکنش‌های حذف ناخالصی‌ها رخ می‌دهد که شامل گوگردزدایی، نیتروژن‌زدایی، فلززدایی و کاهش کربن باقی‌مانده است؛ نرخ تبدیل فراورده‌های سنگین به فراورده‌های سبک (یا نرخ سبک‌سازی) کمتر از ۵۰٪ است. در هیدروکراکینگ نفت خام، واکنش حذف ناخالصی‌ها نیز رخ می‌دهد، اما در این حالت، میزان سبک‌سازی بالاتر از ۵۰٪ است. بر اساس نوع راکتور هیدروژنه‌سازی نفت خام، هیدروژنه‌سازی نفت خام را می‌توان به ۴ دسته تقسیم کرد: هیدروژنه‌سازی در بستر ثابت، هیدروژنه‌سازی در بستر جوشان، هیدروژنه‌سازی در بستر معلق و هیدروژنه‌سازی در بستر متحرک. ۹. ویژگی‌های فرآیند فناوری IGCC برای نفت خام: فناوری IGCC، یک فناوری یکپارچه برای گازسازی و تولید انرژی به صورت چرخشی است. این فناوری شامل تولید گاز سنتزی، تصفیه گاز سنتزی و تولید انرژی با چرخه ترکیبی است. فناوری گازسازی نفت خام از روش اکسیداسیون جزئی استفاده می‌کند و در حال حاضر، شرکت‌های تکساکو و شل صاحب اصلی پتنت‌های مربوط به فناوری گازسازی نفت خام هستند. گاز سنتزی خام باید از ذرات معلق و گوگرد پاکسازی شود تا الزامات تجهیزات پس از IGCC و مقررات مربوط به انتشارات رعایت گردد. فناوری‌های تصفیه گاز سنتزی شامل تصفیه مرطوب در دمای معمولی (یعنی ابتدا خنک کردن گاز و سپس تصفیه آن) و تصفیه خشک در دمای بالا می‌باشد. هر روش تصفیه شامل دو مرحله یعنی حذف گرد و غبار و حذف گوگرد است.