کک نفتی

مشکلات خوراک‌های کک‌نفت چیست؟

خوراک موردنیاز کک‌نفتی موجود در ایران با مشکلاتی مانند گوگردزدایی مواجه است.

ماده اولیه مورد نیاز برای تولید کک از ته‌مانده برج تقطیر در خلاء پالایشگاه آبادان و CSO پالایشگاه اراک تامین خواهد شد.

در فرایند تولید کک‌نفتی، ماده اولیه (وکیوم باتوم پالایشگاهی)، به مواد باارزش‌تر نظیر کک نفتی و محصولات مایع (نفتا،گازوئیل، LPG ) تبدیل می‌شود. نیاز فعلی صنعت آلومینیوم کشور به کک، سالانه 200 هزار تن است که در حال حاضر بخش زیادی از آن از طریق واردات تامین می‌شود و با توجه به رشد تولید آلومینیوم در کشور، نیاز به کک نیز افزایش خواهد یافت.

تشکیل مزوفاز و رشد آن حین کربونیزاسیون مهم‌ترین تأثیر را در تبدیل خوراک حالت مایع به کک جامد نهایی ایفا می­‌کند. اهمیت شیمی کربونیزاسیون ارتباط بین ساختار شیمیایی ماده اولیه خوراک با خواص کک حاصل از جمله ریزساختار را مشخص می­‌کند. کک‌سوزنی از مزوفاز رشد یافته از خوراک‌­های پیچیده صنعتی در مراحل اولیه کربونیزاسیون به دست می­‌آید. مهم‌ترین نیاز برای تشکیل کک‌سوزنی، واکنش‌­پذیری شیمیایی متوسط ترکیبات اولیه در خوراک و ترکیبات واسطه‌ای حین کربونیزاسیون است. این واکنش‌­پذیری، شرایط را برای تشکیل مزوژن‌ها (پیش‌نیاز تشکیل مزوفاز) در راستای رشد در جهت ترجیحی در زمینه مایع که دارای گرانروی نسبتا پایینی است، در مدت زمان طولانی فراهم می‌کند. واکنش‌­پذیری کلی حین کربونیزاسیون تأثیر یافته از تک تک ترکیبات و برهم‌کنش بین آن‌ها است. یک خوراک به طور معمول از سه نوع ترکیب برحسب عملکرد تشکیل شده است:

  1. کسری با وزن مولکولی پایین که به عنوان حلال حین کربونیزاسیون عمل کرده یا از فاز مایع تبخیر شده و در تشکیل مزوفاز مشارکت می‌کند.
  2. کسری با وزن مولکولی بالاتر که نقش کلیدی در تشکیل مزوفاز ایفا می‌کند.
  3. سنگین‌­ترین کسر وزنی که در قیر نفتی و قیر قطران زغال­‌سنگ وجود دارد که به‌طور کامل در بقیه حلال­‌ها غیرمحلول است و نقش مخرب برای تشکیل مزوفاز ایفا می‌­کند.

کیفیت خوراک

پیش ماده­های مورد نیاز برای تولید کک سوزنی به طور تاریخی محدود به ته­ماندهای در دسترس همراه با ترکیب مولکولی آروماتیک و مستعد تشکیل کربن با ناهمسان‌گردی شدیدحین کربونیزاسیون بوده است. با این حال طبق جدول زیر ملزومات دیگری برای خوراک لحاظ می‌­شود.

خوراک‌های مرسوم با داشتن شرایط بالا به ترتیب زیر است:

  1. قیر قطران زغال‌سنگ (CTP)
  2. نفت دوغاب حاصل از کراکینگ کاتالیستی بستر سیال  (FCCDO)
  3. ته‌ماند تحت خلأ کم گوگرد (LSVR یاVR )
  4. قیر قطران اتیلن
  5. زغال‌سنگ تصفیه شده با حلال
  6. روغن RPO

به طور تئوری باید دستیابی به کک‌سوزنی از هر ته‌­ماند سنگین کربنی با اعمال اصلاحات مناسب پیش از کربونیزاسیون ممکن باشد.

مشخصات و مشکلات خوراک‌­های موجود در ایران

ته‌­ماند برج کراکینگ کاتالیستی بستر سیال

به این ته‌­ماند CSO گفته می‌شود و فقط پالایشگاه آبادان در ایران دارای واحد  FCCاست. ته‌­ماند این واحد دارای 40 درصد ترکیبات آروماتیکی و 1درصد گوگرد است. میزان ترکیبات آروماتیکی آن باید به بالای هفتاد درصد و گوگرد آن زیر نیم درصد برسد. پس به منظور افزایش میزان آروماتیکی می‌توان به وسیله حلال،ترکیبات آروماتیکی را استخراج کرد و از خروجی آروماتیکی آن استفاده کرد و برای کاهش گوگرد به واحد گوگردزدایی هیدروژنی نیاز است.

گوگردزدایی صنعتی توسط فرآیندHDSانجام می‌­شود. در این فرآیند، هیدروژن تحت فشار بالا وارد سیال شده و با گوگرد واکنش می‌­دهد و آن را از داخل سیال جدا می‌کند. آنچه در مورد خوراک­‌های کک‌سازی تأخیری اهمیت دارد این است که این مواد، هیدروکربن‌­های سنگین هستند و گرانروی بالایی دارند که باعث می‌شود گاز هیدروژن نتواند وارد آن­‌ها شود.

هم‌چنین درصورتی که دما برای کاهش گرانروی بالا رود،حلالیت گاز هیدروژن کاهش می‌­یابد؛ بنابراین راه حل افزایش دما برای کاهش گرانروی عملا حذف می‌­شود. هم‌چنین فشار مورد نیاز برای گوگردزدایی سیال سبک در حدود atm70 و سیال­‌های سنگین تا atm200 و دمایی در حدود 300 درجه سانتی‌گراد نیاز است که نشان از پیچیدگی تجهیزات این واحد دارد.

هم‌چنین هزینه این واحد علاوه بر تجهیزات HDS شامل واحد تولید هیدروژن نیز است که عملا تولید کک‌سوزنی را فاقد ارزش اقتصادی می‌­کند. بنابراین عملا استفاده از  CSOبا مشکل جدی گوگردزدایی مواجه است. همچنین تعامل با پالایشگاه آبادان که دارای ساختار دولتی پیچیده است نیز مزید بر علت شده تا استفاده از ته­‌ماند  FCCاین پالایشگاه امکان‌پذیر نباشد.

روغن RPO

شرکت­‌هایی که این روغن را در ایران تولید می‌­کنند عبارتند از: ایرانول، نفت پارس، نفت سپاهان و بهران. میزان تولید این روغن در ایران زیاد است به طوری‌که شرکت بهران 124 هزار تن در سال از این ماده تولید می‌کند. عمده تولید روغن RPO ایران به خارج از کشور صادر می‌­شود و مابقی آن در کارخانه‌­های دوده‌سازی برای صنایع لاستیک سازی استفاده می‌­شود. آنالیز این روغن به شرح زیر است:

میزان آسفالتین و آروماتیک روغن  RPOدر حد مطلوبی است؛ اما میزان گوگرد این ماده بسیار بالاست. بنابراین برای رسیدن به خوراک مطلوب باید گوگردزدایی انجام شود، اما گوگردزدایی روغن  RPOنیز با مشکل جدی مواجه است.

قیر قطران زغال‌­سنگ دو پالایشگاه قطران اصفهان و زرند دارای قیر قطران زغال­‌سنگ است.

 

منبع: برگرفته از کتاب جامع از نفت تا گرفت؛ مسئله الکترود گرافیتی

نمایش بیشتر

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *