شیمی

فرآورده های صنایع پتروشیمی

صنایع پتروشیمی

صنایع پتروشیمی صنایعی است که در آنها هیدروکربنهای موجود در نفت خام یا گاز طبیعی به محصولات شیمیایی تبدیل می شود.

از جمله عوامل موثر در رشد سریع صنعت پتروشیمی به موارد زیر می توان اشاره نمود:
۱ -در دسترس بودن و قیمت ارزان نفت خام و گاز طبیعی
۲ -ابداع روشهای نوین همچون کراکینگ، ایزومریزاسیون، تبدیل کاتالیستی و …
۳ -نیاز به مواد شیمیایی که از منابع دیگر مثل زغال سنگ قابل تولید نبودند.
۴ -رشد سریع نیاز به الیاف مصنوعی، پالستیکها، کودها

صنایع پتروشیمی را می توان به پنج دسته اصلی تقسیم بندی نمود:

۱.واحد های بالا دستی

۲.واحد ای بنیادی

۳.واحدهای واسطه ای

۴. واحد های نهایی

۵.واحدهای پایین دستی

واحد های بالا دست :

واحدهای بالا دست واحد هایی هستند که خوراک واحدهای بنیادی را تولید می کنند.در این واحد همانند پالایشگاه ها از تفکیک نفت خام از گاز تولید میعانات سبک نفتی انجام میشود و هیدروکربن های اشباع  و غیر اشباع و نفت جدا میشوند.موادی ک عمدتا در این واحد تولید میشوند شامل متان ، پروپان ، بوتان ، و نفتای سنگین میباشد.
مثال:
• پالایشگاه : گازهای پالایشگاه( هیدروکربنهای سبک خطی – حلقوی اشباع و غیر اشباع) و نفتا
• واحدهای تفکیک گاز از نفت خام
• واحدهای جداکننده مایعات سبک نفتی از گاز طبیعی

واحد های بنیادی :

در واحد های بنیادی مثل کراکینگ ، آلکیلاسیون ، اولفین ها ، آروماتیک ها ، گوگرد سازی واحد هایی هستند که مواد اولیه  را به مواد پایه ای مانند گاز سنتز ، اولفین ها ، دی اولفین ها ، کلر و گوگرد مقدار زیای هیدروکربن ها سیک خطی ، حلقوی اشباع و غیر اشباع که به گاز های پالایشگاهی معروف هستند تبدیل خواهند شد . محصولات عمده تولیدی در این واحد ها شامل گاز سنتز پروپیلن ، بنزن ، وایلن ، و تولوئن میباشد.

واحدهای واسطه :

این واحد ها از نظر خط تولید و بر حسب ضرورت در میان واحدهای بنیادی و نهایی قرار گرفته اند.با توجه به خواص مواد نهایی یک یا چند واحد واسطه در یک خط تولید وحود دارد.
مثال: برای تولید استوفنون( حلال و ماده اولیه صنایع عطر، دارو و رنگ سازی) فقط نیاز به یک واحد واسطهبرای تولید اتیل بنزن از اتیلن می باشد. در حالیکه برای تولید پی وی سی (پلی وینیل کلراید) از اتیلن نیاز به دو واحد واسطه یکی جهت تولید دی کلرو اتیلن و دیگری برای ساخت کلرور وینیل می باشد.

در واحد های واسطه از نظر خط تولید بین واحد های بنیادی و نهایی قرار گرفته است و بر حسب ماده تولیدی یک یا چند واسطه بین این واحد ها قرار دارد.یعنی بسته به این که محصول واحد بنیادی قرار است چه نوع خوراکی را برای واحد نهایی تولید کند ممکن است واحد واسطه  یک واحد ثابت  و مشخص نباشد و حتی ممکن است از چند واحد تشکیل شود. از محصولات آن به الکل ها ، امونیاک ، استن دی متیل ترفتالات میتوان اشاره کرد.

واحد های نهایی:

واحد هایی که در آن ها فراورده های نهایی پتروشیمی تولید و به بازار عرضه میشود. مثال :واحد تولید تری نیترو تولوئون (TNT) ، ضد یخ ، پلی اکریلیک و…

واحد های پایین دست :

واحد هایی هستند که در آنها فراورده های نهایی پتروشیمی به محصولات مصرفی تبدیل میشود.

مانند:واحد های تولید الیاف مصنوعی ، قطعات پلاستیکی ، آفت کش ها ، رنگ ها ، لوله ها ، حلال ها و …

مواد اولیه برای تولید محصولات پتروشیمی

۱.گاز طبیعی

۲.مشتقات سبک نفت خام

۳. گازهای پالایشکاهی

۱. گاز طبیعی

گاز طبیعی ماده ای است که به عنوان ماده اولیه برای تهیه مواد سبک زنجیری استفاده میشود که شامل مشتقات حاصل از گاز سنتز مانند آمونیاک ، متانول و …. و مخلوطی از هیدروکربن های سبک مانند متان ، اتان ، پروپان ، بوتان و مقدار کمی از هیدروکربن های سنگین تر به همراه مقداری ازت ،دی اکسید کربن ، سولفید هیدروژن و گاهی مقداری هلیوم نیز میباشد.

منابع گاز طبیعی :

  • منابع خشک -> فاقد میعانات گازی و آب
  • منابع مرطوب -> دارای میعانات گازی و آب
  •  گازهایی که از چاه نفت به دست می آیند که محلول یا نا محلول در نفت هستند و از آن جدا میشوند.

گاز های مورد استفاده در صنایع شیمیایی به عنوان خوراک:

۱.گاز نفتی مایع شده  (LPG) : عمدتا گاز های نفتی شامل مقدار زیادی پروپان هستن و ماده اولیه صنایع شیمیایی محسوب میشوند . این گاز ها علاوه بر مصارف صنعتی برای مصارف خانگی نیز کارقبرد دارند.اغلب این نوع گاز ها از بالای برج تقطیر اتمسفریک جداسازی میشوند.

۲.گازهای پالایشگاهی:از دستگاه های مختلف مربوط به عملیات تبدیل و تفکیک در پالایشگاه ها گازهای پالایشگاهی به دست می آیند و صنایع اصلی آن ها عبارت اند از :

  • ۱.گاز های اشباع حاصل از اولین تقطیر اتمسفریک  که از بالای مخزن مایع REFLUX و بعد از جداکردن مایعات سبک به دست می آید.
  • ۲.گاز های اشباع شده در دستگاه تبدیل کاتالیستی و واحد گوگرد زدایی که تحت فشار بالا به دست می آیند و مقداری هیدروژن به همراه خود نیز دارند.
  • ۳. گاز های اشباع شده و اشباع نشده ک از واحد کراکینگ کاتالیستی  به دست می آیند و حاوی مقداری C3 و C4 هستند.
  • ۴.گازهای حاصل از کراکینگ حرارتی که مقدار زیادی هیدروکربن های الفینی دارند و در فشار بالا به دست می آیند.

۲. نفت خام

نفت خام یک سوخت فسیلی و تجدیدپذیر است و به طور طبیعی از ته نشین شدن مواد آلی حاصل از بقایای گیاهان و جانوران همراه با رسوبات در یک حوضه رسوبی در حال فرونشینی و با گذشت زمان که ژرفای تدفین افزایش یافته و رسوبات دچار افزایش دما و فشار شده اند این مواد آلی به تدریج تبدیل به کروژن و نهایتا نفت و گاز میشوند. نفت خام مایعی با ویسکوزیته های متفاوت میباشد. رنگ نفت خام از سبز (نفت خام Moonieاز استرالیا ) تـا قهوهای تیره (نفت خام از Ghawar عربستان سعودی) متغییر است. بوی نفت خام نیز میتوانـدشـبیه هیـدروژن سولفید، تربانتین و یا هیدروکربن ساده باشد.

انواع نفت خام:

نفت خام انواع مختلفی دارد که بیش از هفتاد نوع آن به مقدار تجاری  تولید و در بازار معامله میشود.شاید هیچ دو نفت خامی را نتوان یافت که خصوصیات آن ها کاملا شبیه به یک دیگر باشد .اما میتوان  ویژگی هایی را به دست آورد که از طریق آن و با مقایسه آن ها با ویژگی های نفت خام های شاخص نظیر برنت ، دبلیو . تی . آی و دوبی ، بهای معقولی برای آنها در بازار به دست آید.از جمله این ویژگی ها سبکی  و سنگینی و ترشی و شیرینی است.برای نشان دادن میزان سبکی و سنگینی نفت خام  به طور معمول از شاخص (API) استفاده خواهد شد.

این شاخص از حاصل تقسیم عدد ۱۴.۵ بر وزن مخصوص نفت خام در درجه حرارت ۶۰ درجه فارنهایت ، منهای عدد ۱۳۱.۵ به دست می آید.نفت خام های با API بالاتر از ۳۰ را سبک  و ۲۰ تا ۳۰ را متوسط و پایین تر از ۲۰ را نفت خام سنگین میگویند.نفت خام هایی با API بیشتر از ۴۴ مانند نفت خام اکوفیسک نیز وجود دارد که آن ها را بسیار سبک میگویند.نفت خام افزون بر هیدروکربورها ناخالصی هایی نظیر نیتروژن ، گوگرد ، نمک و فلزات  نیز در خود دارد.

مقدار گوگرد (سولفور ) موجود در نفت ، یکی از مهم ترین عوامل تاثیر گذار بر قیمت آن است.هیدروژن سولفید به سبب داشتن خاصیت اسیدی ، خورندگی دستگاه های تقطیر را افزایش میدهد و سبب سمی بودن ، به محیط زیست خسارت های جبران ناپذیری  وارد میکند. از این رو ، حذف آن از نفت خام  ضرورتی انکار نشدنی و در عین حال پر هزینه است.

۳. نفت شیرین

نفت شیرین به نفت خامی میگویند که میزان گوگرد آن کمتر از ۰.۵ درصد و نفت ترش به نفت خامی میگویند که میزان گوگرد آن بیش از ۰.۵ درصد باشد . میزان گوگرد موجود در نفت خام به طور معمول بین ۰.۱ و ۳  درصد وزن نفت خام است.بیشتر نفت خام های شیرین ، سبک و بیشتر نفت خام های ترش سنگین هستند.

ایراد نفت خام :

مشکل اصلی نفت خام این است که حاوی صدها نوع مختلف هیدروکربن  است ک همگی باهم مخلوط میشوند . برای به دست آوردن هر چیز مفید از نفت خام باید انواع مختلف هیدروکربن ها را جدا کنیم که از طریق پالایش نفت خام این جداسازی امکان پذیر است.

روند پالایش نفت خام :

فرایند پالایش نفت با ستون تقطیر جز به جز شروع میشود.اجزای مختلف نفت خام دارای اندازه ، وزن و نقطه جوش متفاوت هستند بنابراین اولین گام برای بهبود کارایی این محصول  این است ک اجزا را جدا کنیم.از آنجا که این اجزا دارای نقطه جوش متفاوت هستند میتوان آن ها را از طریق تقطیر جز به جز جداسازی کرد.

نفت خام به علت تولید گاز های سبک و برش های مختلف نفتی از مایعات سنگین تا سبک که خود در اثر عملیات تبدیل و کراکینگ به هیدروکربن های سیر شده و اشباع نشده تبدیل میگردند از صنایع مهم تبدیل و تهیه مواد شیمیایی در صنعت پتروشیمی محسوب میگردد.از نفت خام علاوه بر تهیه ی گازهای سبک اشباع شده ، از تقطیر اتمسفریک و طی مراحل تبدیل کاتالیستی و کراکینگ حرارتی و کاتالیستی ، هیدروکربن های سیر شده و نشده ، اولفین ها (سیکلو آلکن ها) ، دی اولفین ها  و استیلن حاصل میگردد که به عنوان مواد اولیه صنایع پتروشیمی محسوب میشود.

نفت خام بعد از عمل استخراج و حذف ناخالصی ها مثل اب و مواد معلق برای جداسازی مواد سبک گازی و مایع و نیز مواد سنگین که بیشتر به عنوان خوراک واحدهای تبدیل کاتالیستی ، کراکینگ حراتی  و کاتالیستی  و تهیه مواد روان کننده و انواع روغن به کار میروند به پالایشگاه ارسال می شوند.

برج تقطیر

فراورده های اصلی برج تقطیر

• گازهای سبک
• نفتا
• نفت سفید
• سوخت دیزلی
• ته مانده برج

مریم السادات شاهچراغی - کارشناس مهندسی شیمی

مطالب مرتبط