تقطیر نفت خام نخستین و پایه‌ای‌ترین مرحله پالایش نفت در پالایشگاه‌ها است که به کمک آن ترکیبات مختلف هیدروکربنی موجود در نفت جداسازی و به محصولاتی مانند گاز، بنزین، گازوئیل و سایر برش‌ها تبدیل می‌شود. این فرآیند نقش کلیدی در تولید سوخت و مواد شیمیایی ایفا می‌کند. در این مقاله، مراحل تقطیر، برش‌های اصلی، عوامل موثر بر تعداد برش‌ها و اهمیت آن‌ها بررسی می‌شود.
فرآیند تقطیر نفت خام چگونه انجام می‌شود؟
تقطیر نفت خام، نخستین مرحله در پالایش نفت است که طی آن، ترکیبات مختلف نفت خام بر اساس تفاوت در نقطه جوششان از یکدیگر جدا می‌شوند. این فرآیند در برج تقطیر اتمسفریک انجام می‌گیرد و شامل چند مرحله اصلی است.
در ابتدا، نفت خام استخراج‌شده از چاه‌های نفتی باید پیش‌تصفیه شود. طی این مرحله، آب، نمک‌ها و سایر ناخالصی‌ها با استفاده از واحد نمک‌زدایی (Desalter) از نفت خام جدا می‌شوند. این مرحله از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا وجود نمک می‌تواند به تجهیزات پالایشگاه آسیب بزند و باعث خوردگی شود.
در گام بعد، نفت خام تصفیه‌شده وارد یک کوره حرارتی می‌شود و تا دمای حدود ۳۵۰ تا ۳۶۰ درجه سانتی‌گراد گرم می‌شود. این حرارت باعث تبخیر بخش عمده‌ای از ترکیبات سبک موجود در نفت خام می‌شود. بخار حاصل، همراه با باقی‌مانده مایع، به برج تقطیر وارد می‌شود. برج تقطیر یک ستون بلند است که در آن دما از پایین به بالا به‌تدریج کاهش می‌یابد.
بخار نفت خام درون برج به سمت بالا حرکت می‌کند. هرچه بالاتر می‌رود، دمای محیط پایین‌تر می‌شود. در نتیجه، ترکیبات با نقطه جوش بالاتر در پایین برج چگالیده می‌شوند و ترکیبات سبک‌تر در بخش‌های بالاتر متراکم می‌گردند. در نقاط مختلف برج، سینی‌ها یا ظروفی تعبیه شده‌اند که امکان جمع‌آوری این برش‌ها را فراهم میکنند.
در بالای برج، گازها و ناپتا (نفتای سبک) جمع‌آوری می‌شوند. بخشی از این محصول مجددا به داخل برج بازگردانده می‌شود (Reflux) تا تفکیک بهتر صورت گیرد. آنچه در نهایت از این مرحله به‌دست می‌آید، مواد اولیه بسیاری از محصولات سوختی و پتروشیمی است.
برش‌های اصلی حاصل از تقطیر نفت خام کدامند؟
در برج تقطیر، نفت خام به چندین برش مختلف تبدیل می‌شود که هرکدام دارای دامنه دمایی، خواص فیزیکی و کاربردهای ویژه‌ای هستند. این برش‌ها بر اساس نقطه جوش از بالا به پایین برج جداسازی می‌شوند و پایه بسیاری از فرآورده‌های نفتی در صنایع سوخت، حمل‌ونقل، پتروشیمی و گرمایش به شمار می‌روند. برش های اصلی حاصل از تقطیر نفت خام عبارتند از:
- گازها و نفتای سبک (Light Gases & Naphtha)
گازها و نفتای سبک از بالاترین بخش برج تقطیر به دست می‌آیند. این برش شامل هیدروکربن‌های بسیار سبک مانند متان، اتان، پروپان، بوتان و نفتای سبک است. گازها به‌عنوان سوخت خانگی یا خوراک واحدهای گازی‌سازی استفاده می‌شوند، در حالی که نفتا اغلب به واحدهای اصلاح کاتالیستی یا کراکر بخار برای تولید بنزین، هیدروژن یا مواد اولیه پتروشیمی فرستاده می‌شود.
- کرزین (Kerosene)
کرزین که بین دمای حدود ۱۹۰ تا ۲۷۰ درجه سانتی‌گراد از برج جدا می‌شود، دارای کاربردهای مهمی مانند سوخت جت، سوخت گرمایشی خانگی، سوخت موتورهای توربینی و حتی در برخی مناطق به‌عنوان سوخت چراغ نفتی است. این برش به‌دلیل پایداری و انرژی بالا بسیار ارزشمند است.
- گازوئیل (Diesel / Light Gas Oil)
در دمای حدود ۲۸۰ تا ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد از برج جدا می‌شود. این برش دارای دانسیته بیشتر و نقطه جوش بالاتر نسبت به کرزین است. گازوئیل به‌عنوان سوخت اصلی در خودروهای دیزلی، ماشین‌آلات سنگین، قطارها و برخی نیروگاه‌ها مصرف می‌شود. کیفیت و پالایش این برش نقش مهمی در کاهش آلایندگی دارد.
- گازوئیل سنگین (Heavy Gas Oil)
از پایین برج و در دمای ۳۲۱ تا ۴۲۵ درجه سانتی‌گراد جدا می‌شود. این برش غلیظ‌تر، سنگین‌تر و دارای نقطه جوش بالاتری است و معمولا نیازمند پالایش ثانویه در واحدهای کراکینگ یا هیدروکراکینگ است. گازوئیل سنگین به‌عنوان سوخت صنعتی در بویلرها و کوره‌ها یا به‌عنوان خوراک واحدهای تبدیل کاتالیستی استفاده می‌شود.
- رسوب باقی‌مانده (Residue)
سنگین‌ترین بخش باقی‌مانده از تقطیر است که از پایین‌ترین قسمت برج خارج می‌شود. این ماده غلیظ و قیرمانند یا به‌عنوان نفت کوره (مازوت) به‌طور مستقیم مصرف می‌شود یا به واحدهای تقطیر در خلا (vacuum distillation) برای جداسازی بیشتر انتقال می‌یابد. از باقی‌مانده همچنین می‌توان برای تولید آسفالت، قیر یا خوراک واحدهای کک‌سازی استفاده کرد.
با ترکیب این برش‌ها و انجام عملیات‌های تکمیلی بر روی آن‌ها، طیف گسترده‌ای از فرآورده‌های نفتی و مواد پتروشیمی تولید می‌شود که در صنایع مختلف جهان نقش حیاتی دارند.
عوامل مؤثر بر تعداد و نوع برش‌های نفتی در برج تقطیر
تعداد و نوع برش‌ها تحت تاثیر عوامل زیر قرار دارد:
- ترکیب نفت خام (Feed Composition): نفت خام سبک‌تر با ترکیباتی مانند نفتای بیشتر، تعداد برش‌ها را کاهش می‌دهد و برش‌های سبک بیشتری تولید می‌کند. نفت خام سنگین نیز برش‌های سنگین بیشتری را ایجاد می‌کند.
- طراحی برج تقطیر (Column Design): ارتفاع ستون، نوع داخلی (سینی یا packing)، نسبت reflux و تعداد مراحل نظری (theoretical stages) تاثیر مستقیم بر تفکیک دقیق برش‌ها دارد.
- شرایط عملیاتی (Operating Conditions): دمای فید خام، فشار داخل ستون، و جریان feed بر راندمان جداسازی، کیفیت برش‌ها و بازده خروجی تأثیر می‌گذارد.
- قابلیت انعطاف در cut‑points (Swing Cuts): پالایشگاه‌ها گاهی نقاط جداسازی (cut‑points) را به‌صورت متغیر تنظیم میکنند تا با تغییر کیفیت نفت خوراک، کیفیت محصول ثابت بماند.
سخن آخر
تقطیر نفت خام مهم‌ترین و ابتدایی‌ترین فرآیند در پالایش است که به کمک تفاوت در نقطه جوش ترکیبات، نفت خام را به برش‌های مختلف تبدیل می‌کند. اگر به‌دنبال ساخت یا تجهیز واحدهای صنعتی و پالایشی با تکیه بر دانش فنی و استانداردهای روز هستید، شرکت پایا فولاد پردیس با تیمی متخصص، تجهیزات مدرن و تجربه در پروژه‌های بزرگ صنعتی، آماده ارائه خدمات مهندسی، طراحی و ساخت دقیق سازه‌های فلزی و صنعتی است. برای مشاوره تخصصی یا ثبت سفارش، همین حالا با پایا فولاد پردیس تماس بگیرید.
