منابع پایان نامه ارشد درمورد جنگ جهانی دوم، اکسیداسیون، هزینه تولید، تقاضای بنزین

دانلود پایان نامه

فرآیند شامل دو مرحله می‌باشد: کراکینگ کاتالیستی و هیدروژناسیون. که در طی این مراحل خوراک ورودی، در حضور هیدروژن به محصولات با ارزش افزوده بیشتر شکسته می‌شود. این فرایند در فشار و دمای بالا و با حضور کاتالیست و هیدروژن انجام می‌شود. هیدروکراکینگ برای خوراک‌هایی مورد استفاده واقع می‌شود که فرایندهای کراکینگ کاتالیستی یا تبدیل کاتالیستی در مورد آن‌ها به سختی انجام می‌گیرد مانند نفت خامی که غنی از آروماتیک‌های پلی‌سیکلیک بوده یا حاوی غلظت‌های بالای ترکیبات گوگرد و نیتروژن که مسموم‌کننده کاتالیست‌ها هستند، می‌باشد.[۳]
۲-۱-۸- واحد اصلاح مراکس
در برخی موارد ویژه همانند اصلاح سوخت جت یا یک پروسه مراکس برای اکسیداسیون مرکاپتان‌ها به مواد آلی استفاده می‌گردد. مراکس مخفف اکسیداسیون مرکاپتان است. فرآیندی شیمیایی کاتالیستی است که اختصاصاً توسط کمپانی یو.او.پی۴۰ توسعه یافته است. این فرایند در پالایشگاه های نفت و گاز جهت حذف مرکاپتان های از LPG41، پروپان، بوتان، نفتای سبک، نفت سفید و سوخت جت مورد استفاده قرار می گیرد. فرایند مراکس نیاز به محیط قلیایی دارد که در برخی از نسخه های فرایند، با محلول آبی هیدروکسید سدیم (سود)، در نسخه های دیگر از روند قلیایی، آمونیاک، استفاده شده است.
معمولا کاتالیزور این فرایند، یک مایع محلول در آب و یا کاتالیزور بر روی گرانول ذغال چوب آغشته شده است.

۲-۱-۹- واحد آلکیلاسیون
آلکیلاسیون یعنی افزایش یک گروه آلکیل به یک ترکیب آلی، اما در اصطلاح پالایش نفت، آلکیلاسیون عبارت است از واکنش یک الفین سبک با یک ایزوپارافین (پارافین شاخه دار) در دما و فشار بالا.
در نیمه دوم دهه ۳۰ میلادی و هنگام جنگ جهانی دوم، نیاز وافر به بنزین هواپیما موجب تولید و توسعه فرآیندی به عرصه صنایع شیمیایی نفت شد. این فرآیند آلکیلاسیون بود. هرچند که با اتمام جنگ حضور واحدهای تولیدی آلکیلاسیون کم رنگ شد. اما پس از چند سال و با پیشرفت صنایع اتومبیل سازی و نیاز به افزایش اکتان، استفاده از واحدهای آلکیلاسیون در کنار سایر واحدهای تولید بنزین مفید به نظر رسید.[۵،۴]
شکل ۲- ۲ شمایی از آلکیل دار نمودن ایزوبوتان

۲-۱-۱۰- واحد ایزومریزاسیون
این واحد مولکول‌های خطی را به مولکول‌های حلقوی که دارای اکتان بالاتری می‌باشند تبدیل می‌کند و محصول جهت اختلاط به درون واحد آلکیلاسیون و یا بنزین هدایت می‌گردد. ایزومردار نمودن n-alkanes به آلکان های شاخه دار، یکی از روش های مهم برای افزایش عدد اکتان بنزین می باشد. عدد اکتان RON ، برای پنتان و هگزان به ترتیب برابر با ۷/۶۱ و ۸/۲۴ می باشد. اما پس از ایزمومراسیون عدد اکتان برای ایزوپنتان و ۲-۳ دی متیل بوتان به ترتیب ۳/۹۲ و ۶/۱۰۳ می باشد. [۸]

در زیر مکانیسم عمل ایزومراسیون نمایش داده شده است : [۸]
nRH + H+ nR+ + H2 (2- 1)
nR+ isoR+ (2- 2)
isoR+ + nRH nR+ + isoRH (2- 3)

حال به بررسی فرآیندهایی می پردازیم که در پالایشگاه ها جهت دستیابی به استانداردهای سوخت مورد استفاده قرارمی گیرد. بنزین قابل مصرف بازار با ویژگی های مطلوب، با توجه به تکنولوژی های موجود در جهان ، حاصل روش های زیر است.
۲-۲- انواع روشهای تولید بنزین
۲-۲-۱- بنزین طبیعی یا تقطیر مستقیم (SRG)42
در واحد تقطیر۴۳  پالایشگاه ها برشهای سبک حاصل از تقطیر اتمسفر یک نفت خام که محصولات بالای برج تقطیر را تشکیل می دهند بیشتر شامل برشهای بین C1 تا C12 هستند که مولکولهای سبک C1 تا C4 آن را جدا نموده و C3 تا C4  به عنوان خوراک به واحد گاز مایع۴۴ می فرستند و باقی مانده آن اکثراً برشهای C5 تا C12 است که در آن پارافین های سبک، مقداری نفتا و ترکیبات آروماتیک حضور دارند (درصد ترکیبات فوق به نوع نفت خام بستگی دارد).
بنزین تولید شده که طی جداسازی در برج تفکیک به بنزین سبک و سنگین تقسیم می گردد، بنزین تقطیر مستقیم نیز نامیده می شود و عدد اکتان پایینی دارد. این بنزین در فرآیندی کاملاً فیزیکی (تقطیر) و بدون هیچ گونه واکنش شیمیایی جداسازی شده و هزینه تولید آن نسبت به روشهای کاتالیستی بسیار پایین تر است اما به دلیل دارا نبودن مشخصه های مناسب از جمله عدد اکتان بالا، جهت تولید بنزین نهائی مورد نیاز بازار نیازمند فرآیندهای شیمیایی پیچیده تر و گرانقیمت تری است. لازم به ذکر است برشهای سبک محدوده بنزین متأسفانه درصد اندکی از نفت خام را تشکیل می دهند و پاسخگوی نیاز بازار نیستند.
۲-۲-۲- بنزین حاصل از ریفرمینگ کاتالیستی
منظور افزایش عدد اکتان بنزین از سال ۱۹۴۹ توسط شرکت امریکایی یو.او.پی واحدی به پالایشگاه ها افزوده شد که خوراک آن بنزین سنگین و مخلوط نفتا بود. پس از آن با گسترش صنایع اتومبیل سازی و استفاده از موتورهای درون سوز با راندمان بالاتر (نسبت تراکم بالا در سیلندر) تقاضای بنزین با عدد اکتان بالاتر و کیفیت مطلوب تر به نحو چشمگیری افزایش یافت و رعایت استانداردهای حفاظت از محیط زیست و لزوم کاهش یا حذف ترکیبات گوگردی از بنزین، بر اهمیت رفرمینگ افزود. امروزه از دو نوع خوراک در واحدهای ریفرمینگ کاتالیستی استفاده می شود. نوع اول خوراک های نفتنی (مخلوط نفتاها و آروماتیک ها) که می تواند در شرایط عملیاتی ملایم تر، بنزینی با عدد اکتان بالا تولید کند و نوع دوم خوراک پارافینی که نسبت به خوراک اولی محصولی با اکتان پایین تر تولید می کند. 
مجموعه واکنشهای کاتالیستی صورت گرفته در  ریفرمینگ کاتالیستی که ما آن را تبدیل کاتالیستی می نامیم به بیان ساده شامل فرآیندهائی است به منظور افزایش درصد ترکیبات آروماتیک در بنزین. معروف ترین کاتالیست پالایشگاهی مورد استفاده در این فرآیند کاتالیستی از جنس فلز پلاتین بر پایه آلومینا است که اولین بار توسط شرکت یو.او.پی  ساخته شده است. فرآورده اصلی رفرمینگ، بنزینی است با اکتان بالا که اصطلاحا ریفرمیت۴۵، نامیده می شود و با سایر بنزین های پالایشگاهی مخلوط می شود از فرآورده های جانبی واحد رفرمینگ، هیدروژن است که علاوه بر مصرف در خود فرآیند در دیگر واحدهای پالایشگاهی به مصرف می رسد. به علاوه مقادیری بوتان و پروپان نیز با خلوص بالا حاصل می گردد.
۲-۲-۳- بنزین حاصل از شکست کاتالیستی۴۶
اولین بار در سال ۱۹۳۶ در امریکا شرکت  هودری۴۷ روش کراکینگ کاتالیزوری را به منظور تبدیل برشهای سنگین به مواد با ارزشتر به ویژه بنزین به عرصه صنعت نفت معرفی کرد. این روش به علت تولید مقدار زیادی بنزین با اکتان بالاتر و مقادیر اندک گازهای سبک و سنگین در مقایسه با کراکینگ حرارتی ترجیح داده شد و به سرعت جایگزین آن شد. همچنین این فرآیند به علت حضور کاتالیست در مقایسه با کراکینگ حرارتی از سرعت بیشتری برخوردار است لذا می توان شرایط عملیاتی ملایم تری (دمای پایین تر و در نتیجه هزینه کمتر انرژی مصرفی) را به کار گرفت. 
در طی این عملیات مقداری کک نیز تشکیل می شود که سطح فعال کاتالیست ها را که اغلب از نوع سیلیس- آلومین طبیعی یا سنتزی است، کاهش می دهد و به همین علت مرتباً بایستی کاتالیزور را احیاء نمود. خوراک واحدهای صنعتی کراکینگ کاتالیستی، معمولاً گازوئیل سنگین حاصل از برج تقطیر در خلا است. اما از گازوئیل تولید شده دیگر واحدها نیز می توان استفاده نمود. فرآورده های این واحد علاوه بر بنزین با اکتان بالا، گازهای سبک پارافینی و غیر پارافینی، نفت سفید و گازوئیل می باشد.
۲-۲-۴- بنزین حاصل از آلکیلاسیون۴۸
در نیمه دوم دهه ۳۰ میلادی و هنگام جنگ جهانی دوم، نیاز وافر به بنزین هواپیما موجب تولید و توسعه فرآیندی به عرصه صنایع شیمیایی نفت شد. این فرآیند آلکیلاسیون بود. هرچند که با اتمام جنگ حضور واحدهای تولیدی آلیکلاسیون کم رنگ شد. اما پس از چند سال و با پیشرفت صنایع اتومبیل سازی و نیاز به افزایش اکتان، استفاده از واحدهای آلکیلاسیون در کنار سایر واحدهای تولید بنزین مفید به نظر رسید.
آلکیلاسیون یعنی افزایش یک گروه آلکیل به یک ترکیب آلی، اما در اصطلاح پالایش نفت، آلکیلاسیون عبارت است از واکنش یک الفین سبک با یک ایزوپارافین (پارافین شاخه دار) در دما و فشار بالا، واکنش آلکیلاسیون نیازی به کاتالیزور ندارد اما به منظور کاهش هزینه های انرژی در صنعت امروزه این فرآیند به صورت کاتالیستی و در دمای پایین انجام می گیرد.
خوراک واحد آلکیلاسیون عبارت است از ایزوبوتان و الفین های سبک. الفین ها اساساً از واحدهای کک سازی و نیز کراکینگ کاتالیزوری حاصل می شوند و از این میان پروپن و بوتن بیشترین استفاده را در آلکیلاسیون دارند. ایزوبوتان که بیشترین ایزوپارافین مورد استفاده در این فرآیند است معمولاً از واحدهای هیدروکراکینگ به دست آمده اما در واحدهای رفرمینگ، تقطیر نفت خام و پالایش نفت خام و پالایش گاز طبیعی نیز امکان تولید دارد. فرآورده فرآیند آلکیلاسیون بنزین با عدد اکتان بالاست که اصطلاحاً آلکیلیت۴۹ نامیده می شود  علاوه بر آن مقداری پروپان، نرمال بوتان و قطران۵۰ که ماده غلیظ و قهوه ای رنگی است حاصل می شود.
کاتالیزورهای آلکیلاسیون اسیدهای مختلف مانند HF و اسید سولفوریک می باشند. از آنجایی که فقط اسیدهای قوی می توانند کاتالیزور مناسب فرآیند باشند و همچنین با توجه به گزینش پذیری مناسب و سهولت کنترل فعالیت کاتالیزوری امروزه در صنعت منحصراً از اسید سولفوریک غلیظ و یا اسید هیدروفلوئوریک۵۱ استفاده می شود. [۵،۴]
۲-۲-۵- بنزین حاصل از ایزومریزاسیون۵۲
تقاضای روزافزون برای افزایش عدد اکتان، مسئله بنزین های سبک را که عدد اکتان نسبتاً پایینی دارند مطرح ساخته است. عدد اکتان بنزین های سبک C5 تا C6 را می توان با استفاده از فرآیند ایزومری که طی آن نرمال پارفین ها به ایزومرهای شاخه دارشان تبدیل می شوند، بهبود بخشید. بدین ترتیب واحد ایزومریزاسیون بنزین سبک را که در آن انواع خطی هیدروکربن ها غلبه دارند، به عنوان خوراک دریافت می کند و بنزین سبکی را که از همان ۵ و ۶ کربنی تشکیل شده به عنوان فرآورده تحویل می دهد با این تفاوت که هیدروکربن ها در محصول شاخه دار شده اند و به همین سبب عدد اکتان آن نسبت به خوراک دریافتی افزایش پیدا کرده است. خوراک قبل از ورود به چرخه فرآیند ایزومری شدن باید از نظر موادی نظیر آب، ترکیبات گوگردی و آروماتیک ها مورد تصفیه قرار گیرد.

این مطلب مشابه را هم بخوانید :   قانون مسئولیت مدنی و استان خوزستان

شکل ۲-۳

دیدگاهتان را بنویسید