نفت دوغاب را بیش‌تر بشناسیم

دوغاب FCC (Fluid catalytic cracking) یک جریان باقی‌مانده آروماتیکی است که توسط FCC تولید می‌شود و یکی از خوراک­‌های مرسوم برای تولید کک‌سوزنی است. به دلیل محتوای آروماتیک بالا، دوغاب FCC تمایل به ایجاد ساختار کربنی بلورین سوزنی هنگام کک شدن دارد. این کک‌سوزنی برای تولید الکترود بسیار ارزشمند است. یکی از بازارهای ارزشمند برای فروش دوغاب FCC کک‌سوزنی است که در ساخت آن کاربرد دارد.

نفت دوغاب حاصل از کراکینگ کاتالیستی بستر سیال (FCCDO)

FCCDO نفتی یک ته‌مانده سنگین است که از شکستن کاتالیستی ته مانده‌­های خلأ و یا ته مانده­‌های اتمسفری و یا ترکیبی از هر دو به دست می­‌آید. کاربرد ابتدایی واکنش شکست کاتالیستی تولید نفتا است و هر چه شدت واکنش بیشتر باشد، میزان آروماتیک FCCDO بیشتر خواهد بود. هر چقدر شرایط شکست آرام‌تر باشد، میزان بیشتری شاخه­‌های بلند کناری آلکیل چسبیده به آروماتیک تولید می‌شود.

در این فرآیند کاتالیست، یک پودر آلومینو سیلیکاتی است که در میزان خاکستر مشارکت می­‌کند (به مقادیر متفاوت، براساس توانایی پاک‌سازی در فرايندهای Upstream و Decanter) و این امکان وجود دارد که تأثیر مخرب بر روی کیفیت کک داشته باشد. کک­‌ها با میزان بالای کاتالیست ممکن است چگالی گرافیت کمتری به دلیل تصعید فلزات حین گرافیته شدن داشته باشند که باعث تشکیل تخلخل در الکترود گرافیتی می­‌شوند.

از منظر شیمیایی، FCCDO به طور معمول با میزان غلظت بالایی (بیش از 70 درصد) از هیدروکربن­‌های چند حلقه آروماتیکی (PAH)  همراه با میزان قابل صرف‌نظر از آسفالتین واکنش‌پذیر شناخته می­‌شود. این خصوصیات پیش ماده در تشکیل کک‌ سوزنی همسان‌گرد با CTE پایین نسبت به VR و LSVR کمک می­‌کند. FCCDO حتی می‌تواند به عنوان منبعی برای تولید کک­‌هایی با CTE منفی در راستای طولی استفاده شود.

در زیر شماتیک فرایند نفت دوغاب حاصل از کراکینگ کاتالیستی بستر سیال (FCCDO) را مشاهده می‌­کنید.

کراکینگ کاتالیزوری بستر سیال چیست؟

کراکینگ کاتالیزوری بستر سیال (Fluid catalytic cracking) یکی از مهم‌ترین واحدها و فرآیندهای تبدیل کاتالیستی در جهان محسوب می‌شود که مواد سنگین و کم ارزش نفتی را به مواد سبک‌تر و با ارزش‌تر تبدیل می‌کند. امروزه به دلیل افزایش مصرف سوخت در جهان و نیاز به تبدیل مواد سنگین به مواد سوختی سبک نیاز به این فرایند بیش از پیش احساس می‌شود. از میان سه نوع واحد شکست کاتالیستی (بستر ثابت، بستر متحرک،بستر سیال) تکنولوژی‌های مبتنی بر بستر سیال از لحاظ عملیاتی پیچیده‌تر و از مزایای ویژه نسبت به روش‌­های بستر ثابت و بستر متحرک برخوردار است. از مزایای روش بستر سیال نسبت به روش بستر ثابت می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• فعالیت یکنواخت کاتالیست‌ها و مداوم بودن عملیات احیاء
• تولید گرمای لازم برای واکنش هیدروکراکینگ بوسیله احتراق کک در قسمت محفظه احیاء
• تجهیزات سیالات ساده با تعداد کمی از اجزای متحرک و کنترل مداوم جریان کاتالیست

از زمان تأسیس اولین واحد تجاری FCC این فناوری به عنوان رایج‌ترین تکنولوژی برای شکست مولکول­‌های سنگین نفتی و تولید محصولات با ارزش در پالایشگاه‌های دنیا به طور گسترده مورد استفاده قرار دارد. در این فرایند برش‌­های سنگین در مجاورت کاتالیست به محصولات سبک و کک تبدیل می‌شود که کک موجود بر سطح کاتالیست رسوب کرده و در قسمت احیا سوزانده می‌شود و بخشی از انرژی مورد نیاز فرایند را تأمین می‌کند.

در فرایند FCC علاوه بر بنزین محصولات دیگری نظیر گازهای سبک متان و اتان و همچنین ترکیباتی به سنگینی ماده اولیه پدید می‌آید که میزان تولید هر یک از این محصولات تا حدی بستگی به شرایط عملیاتی دارد (خصوصا درصد تبدیل خوراک) اگر این واحد در درصدهای تبدیل کم‌ کار کند محصولات اصلی آن سوخت دیزل، در درصدهای تبدیل متوسط محصول اصلی آن بنزین و در درصدهای تبدیل بالا محصول اصلی آن گازهای الفینی سبک خواهد بود.

شرح فرایند تولید

فرایند شکستن مولکول­‌ها در کاتالیست سیال (Fluid Catalytic Cracking) روشی است برای تبدیل هیدروکربن‌­های نفتی نسبتا سنگین به محصولات سبک‌تر و با ارزش تر (عمدتا بنزین با اکتان بالا) این عمل به وسیله برخورد هیدروکربن­‌های نفتی سنگین با کاتالیست داغی که به شکل پودر است در شرایط خاصی از دما و فشار و در مدت زمان معینی انجام می‌گیرد. استفاده کردن از کاتالیست باعث می‌شود که واکنش­‌های شکست مولکولی در فشار پایین انجام پذیرد و محصولاتی با کیفیت بالاتر بدست آید.

کاتالیست مورد استفاده پودر دانه‌دانه و نسبتا ریزی از سیلیکا، آلومینا (Sio₂ – Al₂o₃) که یک ترکیب صنعتی است. ترکیبات اصلی کاتالیست همان Al₂o₃ وSio₂ هستند و به‌طوری سنتزی (مصنوعی) ساخته می‌شوند. کاتالیست فوق به‌ صورت طبیعی نیز یافت می‌شود که کیفیت کمتری نسبت به کاتالیست مصنوعی دارد. به علت کوچک و ریز بودن ذرات، کاتالیست دارای دو خاصیت است که این دو خاصیت در فرایند بسیار اهمیت دارند، این دو خاصیت عبارتند از:

۱. وقتی که به توده کاتالیست جریان کمی از گاز یا بخار آب یا هوا تزریق گردد و یا موقعی که توده‌ای از کاتالیست در مسیر جریان گازی با سرعت کم، قرار گیرد، توده کاتالیست به حالت سیال (Fluidize) و روان در می‌آید و از بسیاری جهات مانند یک مایع عمل می‌کند، یعنی کاتالیست سیال شده در لوله‌ها فشار را منتقل نموده و باعث افزایش فشار استاتیکی و جریان در لوله‌ها می‌گردد. نام فرایند FCC از همین خاصیت کاتالیست گرفته شده‌است.

۲. کاتالیست می‌تواند کلا به‌صورت معلق باشد (معلق در گاز و هوا) و یا به وسیله جریانی از گاز با سرعت بالا، در مسیر افقی یا عمودی حمل گردد و جابجا شود. با این نوع جریان، کاتالیست به‌ طور قابل ملاحظه‌ای رقیق (Dilute) می‌شود. این نوع جریان در انتقال کاتالیست از راکتور به احیاء کننده و بالعکس مورد استفاده است.

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