تبدیل مازوت به محصولات سبک تری نظیر بنزین و گازوئیل سال هاست از مسائل مهم پالایشگاه‌ها است. بیش از 25 درصد نفت خام را محصولات سنگین تشکیل می دهد که تقطیر آن صرفه اقتصادی ندارد. لذا روش‌های کراکینگ تحت شرایط دمایی و کاتالیست های خاص برای تبدیل این مواد به ترکیبات سبک تر طراحی شد. احداث خط کراکینگ مازوت از مسائلی است که سال هاست مورد توجه کشورها قرار گرفته است.
تکنولوژی ویژه خط کراکینگ مازوت سامیار
دانش فنی شرکت صنعت آفرین سامیار برپایه ی کراکینگ حرارتی است. فرایند کراکینگ با لایسنس سامیار در دمای بالا و فشار خلأ صورت می‌گیرد. در نتیجه این فرایند بخش عمده‌ای از هیدروکربن‌های سنگین به ترکیبات سبک تبدیل میشود. شرکت صنعت آفرین سامیار خدمات این واحد را به صورت EPC ارائه می‌دهد؛ به این معنی که طراحی، ساخت، تأمین تجهیزات، نصب و راه‌اندازی بر عهده تیم فنی شرکت سامیار خواهد بود.
کاتالیست های مستعمل در راکتورهای طراحی شده توسط شرکت سامیار، منحصرا توسط شرکت سامیار طراحی و سنتز میشود. در نتیجه هیچ گونه وابستگی به خارج از کشور برای تأمین کاتالیست وجود نخواهد داشت.
هدف اصلی شرکت سامیار از احداث خط کراکینگ مازوت، تبدیل هیدروکربن های سنگین به ترکیبات سبک مانند نفت سفید، نفتا، گازوئیل و بنزین میباشد. لازم به ذکر است که کیفیت محصولات تولیدی تحت لایسنس شرکت سامیار کاملا مطابق استانداردهای بین المللی می باشد.
در ادامه جهت آشنایی بیشتر به توضیحات کلی و مفاهیم اصلی کراکینگ مازوت میپردازیم.
تاریخچه کراکینگ مازوت و ترکیبات سنگین
واکنش کراکینگ هیدروکربن‌ها از اواسط قرن نوزدهم بررسی شده بود ولی پیشرفت واقعی آن از اوایل قرن بیستم آغاز شد. در سال 1992 با توجه فرایندهای کراس و دوبس، روش‌های کراکینگ جدیدی آغاز شد.اما در اواخر 1930 با پیدایش کراکینگ کاتالیستی، کراکینگ مازوت و سوخت های سنگین با روش حرارتی ارزش کمتری یافت. با پیدایش صنعت جدید پتروشیمی، صنعت برای دستیابی به مواد اولیه مجددا به کراکینگ حرارتی روی آورد.امروزه صنعت پتروشیمی برای تأمین مواد اولیه خود کاملا به فرایندهای کراکینگ حرارتی وابسته است. اساس کار در کراکینگ حرارتی،شکست پیوند مولکولی هیدروکربن‌ها توسط حرارت و تبدیل به ترکیبات سبک‌تر مانند گازهای سبک اشباع نشده، اولفین، پلی اولفین و… است.
کراکینگ و انواع آن
کراکینگ (cracking) به معنای شکستن ساختار هیدروکربن‌ها تحت شرایط دمایی و فشارهای مناسب و یا و توسط هیدروژن و… میباشد.
کراکینگ هیدروکربن‌های سنگین نظیر مازوت و وکیوم باتم در صنعت به روش‌های مختلفی صورت می گیرد.
کراکینگ حرارتی،کراکینگ هیدروژنی، کراکینگ کاتالیستی و… از جمله روش‌های شکست ترکیبات سنگین نفتی به محصولات سبک و با ارزش‌تر نظیر بنزین و گازوئیل است.
در طی فرایند کراکنیگ دو دسته از واکنش‌ها اتفاق می‌افتد:
1)واکنش های اولیه که باعث تجزیه خوراک میشود.
2)واکنش های ثانویه که فراورده های واکنش اولیه را به محصولات نهایی تبدیل می شود.
در واحدهای خط کراکینگ مازوت، صدها واکنش شیمیایی به صورت همزمان در حال انجام است. در واحدهای کراکینگ، پیوندهای یگانه کربن – کربن در کسری از ثانیه
قطع و هیدورژن به پیوند دوگانه کربن _ کربن اضافه میشود. این واکنش‌ها در دماهای بالای 500 درجه سانتیگراد و در فشارهای بالا 1400 psig رخ می‌دهد.
کراکینگ کاتالیزوری سیال (FCC) یک فرآیند تبدیلی است که در پالایشگاه‌های نفت برای تبدیل بخش‌های هیدروکربنی با نقطه جوش بالا و وزن مولکولی بالا مانند مازوت به بنزین، گازهای الفینی و سایر فرآورده‌های نفتی استفاده میشود. شکستن هیدروکربن های نفتی در ابتدا با کراکینگ حرارتی انجام می شد که اکنون عملاً با کراکینگ کاتالیستی جایگزین شده است که حجم بیشتری از بنزین با درجه اکتان بالا تولید می کند. این فرایند گازهای فرعی نیز تولید می کند، با پیوندهای دوگانه کربن-کربن بیشتر (یعنی الفین)، که ارزش اقتصادی بیشتری نسبت به گازهای تولید شده توسط کراکینگ حرارتی دارند. کراکینگ مازوت به دلیل تولید سوخت های با ارزش بالاتر، ارزش افزوده محصولات را در یک واحد پالایشگاهی بالاتر میبرد.
ماده اولیه فرآیند تبدیل FCC معمولاً یک هیدروکربن سنگین مانند مازوت است. در فرآیند کراکینگ مازوت به روش کاتالیزوری، ماده اولیه تا دمای بالا و فشار متوسط گرم می شود و سپس در تماس با کاتالیزور داغ و پودری قرار می گیرد که مولکول های زنجیره بلند هیدروکربن با نقطه جوش بالا را می شکند. مایعات به مولکول های زنجیره کوتاه تبدیل می شوند که سپس به صورت بخار جمع آوری شده و مایع می‌شوند.
واحدهای FCC به طور مداوم بخشی از کاتالیزور را برداشته و جایگزین می کنند تا سطح فعالیت ثابتی را حفظ کنند. کاتالیزورهای FCC مدرن پودرهای ریز هستند. طراحی و عملکرد یک واحد FCC تا حد زیادی به خواص شیمیایی و فیزیکی کاتالیزور بستگی دارد. خواص مطلوب کاتالیزور FCC ع در فرایند کراکینگ مازوت عبارتند از:
پایداری خوب در برابر دمای بالا و بخار
فعالیت بالا
اندازه منافذ بزرگ
مقاومت خوب در برابر سایش
تولید کم کک
ته‌مانده تقطیر اتمسفریک و خلأ دارای ترکیبات سنگینی هستند که نقطه جوش آن از بالای 200 درجه سانتیگراد آغاز میشود. با استفاده از کاتالیست‌های مناسب، میتوان ترکیبات هیدروکربنی را با صرف انرژی کمتری به ترکیبات سبک‌تر تبدیل کرد.
سرعت واکنش در مجاورت کاتالیست‌ها بسیار زیاد است و اگر فشار عملیاتی در واحد کم باشد مولکول‌های سنگین به راحتی به بسیاری از مولکول‌های سبک‌تر تبدیل می‌شوند.
ترتیب واکنش‌ها در فرایندهای کراکینگ کاتالیستی بدین گونه است که نخست اولفین‌ها، نفتین‌ها، پارافین‌ها، و در انتها آروماتیک‌ها تبدیل می‌گردند.
یکی از مسائلی که خط کراکینگ مازوت با استفاده از کاتالیست، با آن مواجه است نیاز به کاتالیست‌های فعال است.
کاتالیست‌ها بعد از مدتی در راکتور غیر قابل مصرف شده و می بایست در واحدهای مجزا احیاء و مجددا به راکتور باز گردند.
تفاوت کراکینگ هیدروژنی با دیگر فرایندهای کراکینگ این است که در فرایند،شکست پیوند هیدروکربن‌ها در حضور بخار آب انجام میشود.
در کراکینگ هیدروژنی، نیروی محرکه لازم جهت شکستن پیوندهای مولکولی توسط بخار آب تأمین میشود. مواد اولیه در ابتدا تا 700 درجه سانتیگراد حرارت دیده و وارد راکتور میشود.
زمان واکنش در این واحد در حدود دهم ثانیه است بنابراین تنظیم پارامترهای عملیاتی در این فرایند از حساسیت بالایی برخوردار است. افزایش فشار در کراکینگ هیدروژنی سبب انجام واکنش‌های جانبی و تولید فراوردهای مزاحم می شود.
برای جلوگیری از وقوع این واکنش‌ها، فشار جزئی هیدروکربن‌ها توسط تزریق بخار کاهش می‌یابد.
خط کراکینگ مازوت با روش حرارتی
این فرآیند در ایجاد ماده‌های با ارزش و مفید نظیر گازوئیل به بنزین و نفت سوخت به گاز و کک استفاده میشود. در این نوع کراکینگ فشار نسبت به دما و زمان اهمیت کمتری دارد. کراکینگ حرارتی بهترین فرایند برای تولید تجاری بنزین و گازوئیل است. به علاوه، برای تولید بنزین و به طور کلی با بالا بردن عدد اوکتان، ماده خوراک را داخل کوره میفرستند و آن را تا دمای معین شده‌ای بالا میبرند. پس از خارج شدن از کوره محصولات حرارت دیده را جهت انجام واکنش به راکتور انتقال میدهند. بعد از کامل شدن روند واکنش، فرآورده تفکیک و منبسط میشود و در نهایت از برج تقطیر پایانی بنزین سبک، سنگین و گازوئیل خروج میگردد. جهت افزایش فراریت و عدد اکتان بنزین از سیستم های مختلف نظیر ریفرمینگ و بلندینگ و… برای رسیدن به هیدروژن زدایی از نفتن‌ها، پارافین‌ها و الفین‌ها و تبدیل آن‌ها به آروماتیک‌ها استفاده میشود.
نقش کراکینگ مازوت در فرایندهای نفتی
حرارت دادن نفت خام باعث تولید نفت دیزل، نفت سنگین و کک شود. درواکنش‌های کراکینگ حرارتی، آلکان‌‌ها و الفین‌های کوتاه‌تر بدون وجود ایزوآلکان‌ها تولید میشود. با افزایش تقاضا برای سوخت‌های سبک مانند بنزین، استخراج مواد مفید از نفت خام و کراکینگ مازوت اهمیت خاصی پیدا کرده است. پیش بینی میشود قیمت محصولات تصفیه شده ( گازوئیل- نفت سفید-سوخت جت و..) با افزایش هزینه‌های پالایش نفت خام و مالیات‌ها بالا رود. عملیات شکست حرارتی با استفاده از دمای زیاد بدون کمک کاتالیزور که سوخت سنگین را تحت حرارت و فشار شدید قرارمیدهد، باعث تولید بنزین و سوخت‌های دیگر میشود.
کراکینگ در صنایع شیمیایی
یکی از مهم‌ترین فرآیندها در صنایع شیمیایی خط کراکینگ مازوت (نفت کوره) برای بنزین است. تولید سالانه‌ی بنزین به کراکینگ حرارتی هیدروکربن‌ها بستگی دارد. خوراک‌کوره‌‌ی شکست حرارتی از ترکیبات متنوعی مانند اتان، پروپان، بوتان، ایزوبوتان، نفتا و نفت گاز میتواند باشد. کنترل کردن دقیق عملیات و اندازه گیری‌های مستقیم فرآیند در راکتور بسیار دشوار است. عامل موثر طراحی بهینه این راکتور، پیش‌بینی دقیق بازده و عملکرد راکتور است. هنگامی که از واکنش‌‌دهنده‌ها‌ی مختلفی استفاده میشود بهتر است مقدار هرواکنش دهنده مشخص باشد تا بدون محدودیت‌های جریان محصولات بیشتری تولید کرد. کراکینگ حرارتی با رسوب کک همراه است که بر عملکرد کراکینگ تاثیر میگذارد.
مراحل مشترک برای تمامی خوراک ها به خصوص وکیوم باتوم و مازوت، گوگرد زدایی از خوراک ورودی و استفاده از راکتور کراکینگ است.
از این رو شرکت صنعت آفرین سامیار توسط متخصصین خبره خود توانسته خط کراکینگ مازوت را مطابق دانش های روز طراحی و اجرا نماید. محصولات تولیدی از این فرایند همخوانی با استانداردهای جهانی داشته و از منظر کیفیت در رتبه بالایی قرار دارد. برای اطلاعات بیشتر و مشاوره فنی و مهندسی می توانید با ما در تماس باشید.
کراکینگ مازوت به روش سامیار
اصلی ترین هدف برای کراکینگ، پالایش و فرآوری پسماندهای نفتی مانند مازوت و تبدیل بهینه ی آن به سوخت هایی از جمله نفتا(بنزین خام)، نفت سفید (سوخت جت)، گازوئیل و کک متالورژی است. پسماندهای نفتی در پالایشگاه های کشور عمدتا در نیروگاه ها و دیگر اهداف سوختی مورد مصرف قرار می گیرند. این سوخت ها به دلیل استاندارد نبودن و داشتن ناخالصی های مضر با چالش های جدی زیست محیطی رو برو است. از طرفی فروش مازوت در ایران به دلیل داشتن درصد گوگرد بالا با مشکلات جدی مواجه است.
این امر موجب شده تا مازوت از مجاری غیر رسمی با قیمت اندک خام فروشی شود در حالیکه با فرآوری و کراکینگ مازوت می توان محصولات بسیار با ارزش‌تر نظیر گازوئیل تولید کرد که این عمل علاوه بر تکمیل زنجیره ارزش، ارزآوری بسیار بالاتری را به دنبال دارد.
یکی از عمده دلایل عدم فرآوری مازوت در کشور، نیاز به سرمایه های سنگین برای فرآوری است. هیدروتریتینگ و هیدروکراکینگ مازوت نیازمند سرمایه های سنگین در حدود میلیاردها دلار است به همین دلیل روند افزایش تعداد این واحدها با کندی رو برو است. در نتیجه نیاز به روش فرآوری بهینه و کارآمد و به صرفه از لحاظ اقتصادی و با سرمایه کمتر نسبت به فرآیندهای نام برده احساس می شود. تمامی این مسائل نیاز روز افزون برای پالایش و فرآوری مازوت را بیش از پیش نشان می دهد.
با تکیه بر تجربیات و تحقیقات علمی چند ساله، فرآوری ومازوت و دستیابی به محصولات با کیفیت و با ارزش، توسط شرکت صنعت آفرین سامیار صورت پذیرفته است.
فناوری شرکت سامیار
این فناوری شامل کراکینگ (شکست حرارتی) مازوت با افزودنی و شرایط بهینه و تولید محصولات با کیفیت از جمله نفتا (بنزین خام)، نفت سفید (سوخت جت) گازوئیل، کک متالورژی با هدف حداقل گاز تولیدی(حدود 5%) است. چالش اصلی این فرآیند فناورانه دسترسی به میزان حد اکثر سوخت مایع و حداقل میزان گاز است.
روش اجرای این فناوری با توسعه واحد پیش فرایند، تنظیم درصد افزودنی های خوراک، بهینه سازی شرایط راکتور و ریسیور و ایجاد واحد جداسازی برای رسیدن به خلوص نهایی امکان پذیر میباشد.
آنالیز محصولات تولید شده از کراکینگ مازوت تحت فناوری سامیار
