دانلود مقاله بازیابی روغن پایه از روغن مستعمل به روش استخراج با حلال

word قابل ویرایش
450 صفحه
20000 تومان

واژه روغن از دو قسمت «رو» و «غن» تشکیل شده است. «رو» از مصدر رفتن و روان شدن و «غن» به سنگ عصاری گفته می‌شود. این برمی‌گردد به گذشته دور، زمانی که دانه‌های روغنی را در زیر سنگ عصاری (سنگ فشارنده و عصاره‌گیر) که توسط اسب عصاری چرخانده می‌شد، له کرده و آنچه را که از زیر سنگ خارج و جاری می‌شد «روغن» می‌گفتند بنابراین روغن یعنی «روان شده از غن».
خشک شونده
الف: روغن ثابتFixed Oils نیمه خشک شونده غیر خشک شونده
۱-روغن‌های طبیعی: ب: اسانس‌ها: (عصاره‌ گیاهان) انواع روغن ج: روغن‌های معدنی (مهمترین آن روغن حاصل از نفت است )

۲- روغن‌های مصنوعی (سنتتیک)

روغن‌های صنعتی:
گر چه بیشتر کاربرد روغن‌های صنعتی، روانسازی قطعات متحرک در ماشین آلات و حفاظت از قطعات در برابر سائیدگی و گرد و خاک و دما می‌باشد. اما چون روغن به عنوان یک ماده شیمیائی دارای خواص مطلوبی از نظر مکانیکی، ترمو دینامیکی و غیره است، در بعضی از کاربردهای صنعتی، روغن وظایفی غیر از روانسازی از خود ایفا می‌نماید. مثلاً قدرت هیدرولیکی روغن، مقاومت دی‌الکتریکی، قدرت انتقال حرارت روغن مهم می‌باشد. در هر یک از این کاربرد‌ها، روغن با شرایط خاصی روبرو است.
دامنه کاربردهای روغن‌های صنعتی بسیار وسیع است و می‌توان آن‌ها را به دو دسته کلی تقسیم بندی نمود:
الف) کاربرد روغن‌های صنعتی برای مصارف صنعتی:
در تاسیسات صنعتی، اجزاء گوناگونی وجود دارد که نیاز به روغن‌کاری دارند، مانند انواع یاتاقان‌ها ، دنده‌ها ، کوپلینگ‌ها ، زنجیرها، سیلندرها و غیره. وظیفه روغن در این اجزاء عمدتاً جلوگیری یا کاهش اصطکاک و سائیدگی است. با توجه به اینکه فاکتورهای گوناگونی در روغن‌کاری هر یک از اجزاء ماشین موثر می‌باشد آشنایی با این فاکتورها در شناخت ویژگی‌های روغن مناسبی که برای هر کاربردی باید استفاده شود بسیار ضروری می‌باشد.
ب) کاربرد روغن‌های صنعتی برای مصارف خاص:
منظور از کاربردهای اختصاصی کاربردهایی هستند که در آن‌ها روغن باید دارای ویژگی‌های خاصی باشد، تا بتواند وظیفه و یا مجموعه وظایفی را که عهده دار است انجام دهد. مانند روغن‌های بستر که از نظر اصطکاکی باید دارای ویژگی‌های خاصی باشند. در بعضی از کاربردهای اختصاصی مسئله روانکاری اهمیت چندانی نداشته و وظایف دیگری از روغن مد نظر می‌باشد مانند روغن‌های هیدرولیک برای انتقال نیرو، روغن‌های ترانسفورمر برای ایجاد محیطی عایق، روغن‌های انتقال حرارت برای تبادل حرارت و روغن‌های پروسس به عنوان بخشی از مواد اولیه که در فرآیند تولید بعضی محصولات به کار می‌روند. فهرست مهمترین کاربردهای اختصاصی روغن به شرح زیر می‌باشد ]۵[.
روغن‌های توربین: توربین‌های گاز، توربین‌های آب، توربین‌های بخار.
روغن‌های کمپرسور: کمپرسورهای هوا، کمپرسورهای گاز.
روغن‌های انتقال حرارت.
روغن‌های فلز کاری: ماشین ابزار، نورد، آبکاری، فرم‌دهی.
روغن‌های برقی: ترانسفورمر، کابل، کلیدهای برقی.
روغن‌های پروسس: پروسس تولید لاستیک، سم کشاورزی، جوهر، پلاستیک، ضد زنگ و روغن‌های سفید.
روغن‌های هیدرولیک: هیدرولیک معمولی، هیدرولیک ضد آتش.
روغن در حین عمل روغن‌کاری در معرض شرایط گوناگونی قرار می‌گیرد که هر یک روی نحوه کار روغن اثر می‌گذارند. در این قسمت ما به بررسی عوامل مختلفی که در روغن تأثیر می‌گذارند می‌پردازیم.
الف) عوامل عمومی:
در بسیاری از سیستم‌ها، گرما، خصوصاً وقتی مقدار آن زیاد باشد، هم دشمن روغن است و هم دشمن ماشین، باید محیط روغن‌کاری را تا آنجایی که مقدور است در دمای پایین نگاه داشت.
در انتخاب روغن همیشه دو موضوع را باید مورد توجه قرار داد، اول اینکه در همان ابتدای کار، روغن انتخاب شده باید دارای خصوصیات مناسب بوده باشد، و دوم اینکه کیفیت آن مطلوب باشد. برای اینکه مشخص شود روغن انتخاب شده از خصوصیات اولیه لازم برخوردار است، باید مسائل خاصی را مورد بررسی قرار داد. مثلاً اینکه باید دید روغن چه قسمت‌ها یا اجزایی را می‌خواهد روغن‌کاری کند (یاتاقان، دنده، بستر و غیره)، این قطعات چه اندازه ای دارند، حرکت آن‌ها چگونه است، فواصل بین قطعات چه وضعی دارند، میزان بار، سرعت، و درجه حرارت چقدر است در این بررسی گرانروی روغن مسئله مهمی است که باید به دقت مورد توجه قرار گیرد. ضمناً باید دید که روغن چه ویژگی‌های خاصی را باید داشته باشد. برای مثال اگر در معرض تغییرات زیاد دما قرار می‌گیرد، شاخص گرانروی روغن اهمیت زیادی خواهد داشت. اگر روغن‌کاری در شرایط سرد انجام می‌شود، نقطه ریزش روغن اهمیت زیادی خواهد داشت.
بعد از اینکه مشخص شد روغن از نظر فاکتورهای عمومی حائز شرایط لازم می‌باشد، باید کیفیت آن مورد بررسی قرار گیرد. ممکن است نوع روغن از نظر فاکتورهای عمومی در یک سطح باشند، اما از نظر کیفیت کاملاً با هم متفاوت باشند برای مثال اگر در ماشینی که نیاز به یک روغن هیدرولیک دارد و در دمای بالا کار می‌کند، روغن پایه ریخته شود، ممکن است برای مدتی کوتاه کار روغن رضایت بخش بوده و اشکالی هم پیش نیاید، ولی رسوبات ناشی از اکسیداسیون روغن به زودی تجمع خواهد داشت. از طرف دیگر اگر از یک روغن هیدرولیکی که کیفیت آن بالا بوده و حاوی مواد ممانعت کننده از اکسیداسیون باشد استفاده شود، این روغن برای مدت طولانی به طور رضایت بخشی کار خواهد کرد، وقتی صحبت از کیفیت روغن می‌شود، منظور فاکتورهایی است مثل مقاومت روغن در برابر اکسیداسیون، حفاظت قطعات در برابر سائیدگی، قدرت پاک کنندگی روغن، توانایی پراکنده سازی روغن، حفاظت قطعات از زنگ زدگی و خوردگی، جداپذیری از آب، مقاومت در برابر کف و غیره.
ب) سایر عوامل:
عوامل دیگری که باید مورد توجه واقع شود عبارتند از، شرایط ماشین، سازگاری با کلیه مواردی که روغن با آن‌ها در تماس است، شرایط محیط کار روغن، شرایط کار ماشین، روش روغن‌کاری، مدت تعویض روغن، و آثار فیزیولوژیکی روغن .
عوامل تعیین کننده ویژگی‌های روغن‌های صنعتی:
بسیاری از روغن‌ها دارای ویژگی‌های مشترکی هستند، برای مثال می‌توان گفت که خاصیت کاهش اصطکاک، پایداری در مقابل اکسیداسیون و مقاومت در برابر زنگ زدگی در روغن‌های مختلف مشترک است.
در مقایسه روغن‌ها، اگر خصوصیات مشترک را حذف کنیم، آنچه باقی می‌ماند خصوصیاتی است که مختص آن روغن‌ها یا کاربردها بوده، و می‌توان آن‌ها را به پنج گروه تقسیم بندی نمود.
الف) خصوصیات مربوط به سیالیت که عبارتند از:
۱) ویسکوزیته.
۲) اندیس ویسکوزیته.
۳) سیالیت در دمای پائین.
ب) خصوصیات مربوط به کار در دمای بالا که عبارتند از:
۱) فراریت روغن.
۲) مواد باقی مانده در اثر تبخیر روغن.
۳) پایداری حرارتی روغن (در غیاب هوا).
۴) پایداری حرارتی روغن (در معرض هوا).
۵) مواد باقی‌مانده در اثر تجزیه شدن روغن.
ج) خصوصیات مربوط به اکسیداسیون روغن:
۱) عدم اشتعال.
۲) مقاومت در برابر اکسیداسیون.
۳) آسیب پذیری مواد ممانعت کننده.
۴) کیفیت کار موتور.
د) خصوصیات مربوط به هیدرولیز روغن:
۱) مقاومت در برابر هیدرولیز شدن به وسیله آب یا بخار.
۲) مقاومت در برابر مایعات بازی.
۳) مقاومت در برابر اسیدها.
د) خصوصیات مربوط به حلالیت:
۱) حلالیت در آب.
۲) حلالیت در حلال‌های شیمیایی.
۳) حل شدن در مواد نفتی.
برای انتخاب روغن مناسب برای هر کاربردی، لازم است شرایط کاری که روغن در آن قرار می‌گیرد، به دقت مورد بررسی قرار گیرد. شرایط کار روغن در سیستم‌های مختلف به فاکتورهای گوناگونی بستگی دارد. از قبیل طراحی ماشین، شرایط عملیات و کیفیت نگهداری سیستم. مهمترین فاکتورهایی که روی شرایط کار اثر می‌گذارند، عبارتند از: درجه حرارت کار، فشار، فلزاتی که با روغن در تماس هستند. وجود مواد آلوده کننده و نفوذ هوا در روغن‌کاری هر یک از ماشین آلات صنعتی و یا اجزاء آن‌ها که کلیه این موارد باید مورد بررسی قرار گیرد ]۵[.
۱-۲ ) روغن موتور :
یکی از کاربردهای عمده روغن‌های روان کتتده، استفاده از آن‌ها به عنوان روغن موتور است، که در این بخش به نحوه تولید، انواع، کیفیت و طبقه بندی آن‌ها می‌پردازیم.
همان طور که می‌دانیم روغن موتور نوعی روان کننده است که در قسمت‌های مختلف موتورهای احتراق داخلی مصرف می‌شود.
اصولاً وظایف کلی روغن‌های موتور عبارتند از:
۱- روانکاری قطعات.
۲ـ خارج کردن حرارت حاصله در موتور.
۳- ضربه‌گیری قطعات و جلوگیری از ایجاد صدا.
۴- آب‌بندی فواصل بین قطعات و جلوگیری از ایجاد صدا.
۵- خارج کردن دوده و سایر مواد خارجی و ذرات ناشی از ساییدگی (Engine Detergency)
6- معلق ساختن ذرات باقی‌مانده فوق.
۷- پایداری حرارتی و شیمیایی.
۸- جلوگیری از زنگ زدن و تخریب شیمیایی قطعات فلزی.
۹- روان کننده مناسب در محدوده دمای عملیاتی.
روغن‌های موتور خودرو که غالباً از روغن‌های روان کننده نفتی و بعضاً روغن‌های سنتتیک در شرایط کار سخت و در هر دو مورد با ۱۰ الی ۱۵% مواد افزودنی (Additives) تشکیل شده‌اند را می‌توان به سه دسته عمده تقسیم نمود:
۱- روغن‌های مخصوص موتورهای بنزینی.
۲- روغن‌های مخصوص موتورهای دیزلی.
۳- روغن‌های مخصوص موتورهای گازسوز.
۱-۲-۱) تولید روغن موتور:
تاسیس صنعت روغن سازی در ایران یک سال قبل از ملی شدن نفت، یعنی در سال ۱۳۲۸ شروع شد. شرکت نفت ایران و انگلیس سابق اولین واحد پالایشگاه تولید روغن را در آبادان تاسیس کرد، که پالایشگاه آبادان با ظرفیت حدود ۲۵ میلیون لیتر در سال راه اندازی شد. در حال حاضر ظرفیت تولید این پالایشگاه در حدود ۶۰-۵۰ میلیون لیتر در سال است.
دومین واحد پالایش روغن، شرکت نفت پارس بود که در سال ۱۳۴۲ با ظرفیت ۳۳ میلیون لیتر در سال راه اندازی شد و در حال حاضر ظرفیت تولید آن در حدود ۹۰ میلیون لیتر در سال است.
واحد روغن سازی پالایشگاه تهران در سال ۱۳۵۳ تاسیس شده که ظرفیت تولید آن ۱۲۰ میلیون لیتر بود که در حال حاضر دارای ظرفیت تولید ۲۰۳ میلیون لیتر در سال می‌باشد.
واحد روغن سازی پالایشگاه اصفهان که در سال ۱۳۷۱ مورد بهره‌برداری قرار گرفت دارای ظرفیت تولید ۲۰۳ میلیون لیتر می‌باشد.
در روش معمول و کنونی تولید روغن‌های روانکار که از سال‌ها پیش متداول بوده، روی برش روغن استخراج شده از نفت خام دو فرآیند عمده تصفیه صورت می‌گیرد. این دو فرآیند عبارتند از:
۱- واحد استخراج با حلال (عمدتاً فورفورال)جهت حذف مواد آروماتیکی که غالباً عامل پایین بودن شاخص گرانروی می‌باشند.
۲- واحد موم زدایی با حلال به منظور کاهش نقطه ریزش روغن.
محدودیت‌های روش فوق شرکت‌های تولید کننده روغن‌های روانکار را بر آن داشت تا تحقیقات وسیعی را به منظور دستیابی به روش‌های دیگر پالایش روغن آغاز نمایند.
حاصل تحقیقات انجام شده، ابداع روش پالایش با هیدروژن می‌باشد. گرچه این روش قادر نیست محصولی با تمامی مشخصات مورد نیاز صنایع امروز را تولید نماید و در موارد خاصی روغن‌های سنتیتیک همچنان بلامنازع می‌باشند اما با توجه به مزیت‌های زیادی که این روش نسبت به روش استخراج با حلال دارد و همچنین قیمت تمام شده بسیار کمتر آن نسبت به روغن‌های سنتیتیک جایگزینی روش کلاسیک استخراج با حلال با روش فوق الذکر کاملاً توجیه اقتصادی دارد.
در سال ۱۹۷۲ کمپانی شل اولین واحد در اندازه صنعتی را جهت تولید روغن پایه از طریق پالایش با هیدروژن فرانسه به ظرفیت ۷۰۰۰۰ تن در سال با موفقیت راه اندازی کرد.
تولید این واحد شامل روغن‌های پایه با شاخص گرانروی بالا (HVI) و شاخص گرانروی خیلی بالا (VHVI) بود.
احداث این واحد نتیجه انجام سلسله تحقیقاتی بر روی انواع کاتالیزورها و شرایط عملیاتی مختلف در مراکز تحقیق و توسعه شل در هلند، فرانسه و انگلیس بود.
هنگامی که اولین محصول روغن موتور مولتی گرید ۱۰W40 ساخته شده با روغن پایه HVI به بازار عرضه گردید عکس العمل بازار آن قدر مثبت بود که دست اندرکاران را بر آن داشت تا بدون فوت وقت اقدام به توسعه واحد تا ظرفیت ۳۰۰،۰۰۰ تن در سال نمایند. همزمان تحقیقات وسیعی جهت بهبود فرآیند و هر چه اقتصادی‌تر کردن آن آغاز گردید.
نتیجه این تحقیقات ساخت انواع روغن‌های موتور و صنعتی با ویژگی‌های منحصر به فرد و کاربردهای خاص و دستیابی به بازارهای صادراتی در سال ۱۹۷۷ بود.
۱-۲-۱-۱) فرآیند هیدروتریتینگ (HT)
گرچه فرآیند (HT) و تولید روغن‌های پایه را می‌توان از نظر تئوری به سه فرآیند مجزا تقسیم نمود اما جنبه‌های اقتصادی ایجاب می‌نماید تا این فرآیندها در یک واحد همزمان صورت پذیرد.
سه فرآیند یاد شده عبارتند از:
۱- پالایش با هیدروژن
۲- شکست مولکولی و پالایش با هیدروژن به منظور تبدیل مواد ناخواسته سنگین به مواد نفتی سبک با کیفیت بالا.
۳- ایزومری کردن و پالایش با هیدروژن جهت تبدیل خوراک با نقطه ریزش بالا به روغن‌های پایه با شاخص گرانروی خیلی بالا.
با انجام سه فرآیند فوق در یک واحد ضمن اینکه روغن پایه مناسب به دست می‌آید محصولات جانبی که در روش کلاسیک پالایش با حلال به عنوان موم یا اکسترکت تولید می‌گردند به سوخت‌های سبک با کیفیت بالا و روغن‌های VHVI تبدیل می‌شوند. اختلاف و مزیت عمده روش HT نسبت به روش استخراج با حلال، (SE) در همین است. در روش SE مواد ناخواسته صرفاً جداسازی می‌گردند. بنابراین دستیابی به روغن با کیفیت مطلوب منجر به کاهش بازده تولید و ایجاد مواد ناخواسته می‌گردد. اما در روش HT که یک روش تبدیل شیمیایی است، این مواد ناخواسته ضمن تبدیل به روغن پایه مطلوب، می‌تواند از طریق شکست مولکولی نیز تبدیل به مواد سبک دلخواه با کیفیت بسیار خوب (سوخت‌های هیدروکربنی) گردند. علاوه بر این به دلیل تبدیلات شیمیایی، روغن پایه حاصله در مقایسه با روغن پایه معمولی از کیفیت بالاتری برخوردار بوده و ویژگی‌های بیشتری را داراست. به عبارت دیگر با این روش روغن پایه‌ای به دست می‌آید که از روش SE دستیابی به آن امکان پذیر نیست.
واکنش‌هایی که طی فرآیند HT منجر به بهبود کیفیت روغن از نظر خواص ویسکومتریک و پایداری شیمیایی و حرارتی می‌گردند عبارتند از:
حذف هترو اتم‌ها (گوگرد، نیتروژن، اکسیژن). واکنش‌های شکست مولکولی، دی‌ آلیکلاسیون، شکسته شدن آروماتیک‌های چند حلقه‌ای و باز شدن حلقه‌های آروماتیک و نفتنیک و بالاخره اشباع حلقه‌های آروماتیک.
تنها محصول فرعی فرآیند HT‌ لجن مومی شکل است که از طریق برگشت به واحد و انجام واکنش‌های هیدروایزومریزاسیون (HI) و هیدروکراکینگ (HC) تبدیل به روغن پایه با شاخص گرانروی بسیار بالا (HVI) می‌گردد.
انتخاب کاتالیزور مناسب در روش‌های HT از اهمیت زیادی برخوردار است. انجام سه روش فوق در یک واحد مستلزم استفاده از کاتالیزورهای دو منظوره می‌باشد. برای این منظور می‌بایست از کاتالیزورهای فلزی که به وسیله کاتالیزورهای اسیدی تقویت گردیده‌اند استفاده شود. واکنش‌هایی نظیر هیدروژناسیون آروماتیک‌ها و حذف نیتروژن و گوگرد از طریق کاتالیزورهای فلزی امکان پذیر است در حالی که واکنش‌های دی الکیلاسیون و هیدروایزومریزاسیون نیاز به کاتالیزورهای اسیدی دارند.
این کاتالیزورها همچنین می‌بایست مقاومت خوبی در مقابل گوگرد از خود نشان دهند. با توجه به این نکات، کاتالیزور مناسب می‌تواند مخلوطی از سولفیدهای نیکل، مولیبدن، کبالت و تنگستن باشد که بر بستری از آلومینا و سیلیکا قرار گرفته و مواد تسریع کننده اسیدی نیز به آن افزوده شده است.
کاتالیزور مصرفی ضمن اینکه می‌بایست مقاومت خوبی از نظر مکانیکی داشته باشد. از نظر قابلیت احیاء شدن نیز می‌بایست در حد مطلوب باشد.
کاتالیزور مصرفی از نظر سازگاری با انواع خوراک اعم از واکس DAO و برش روغن می‌بایست در حد مطلوب باشند.

واحد HT از سه بخش عمده تشکیل می‌یابد :
(A‌ بخش تهیه خوراک شامل واحدهای تقطیر در خلاء و آسفالت گیری با پروپان (PDU) و (HTU)
(B بخش هیدروژناسیون و تقطیر مجدد
(C بخش موم زدایی با حلال (SDU)
از HTU دو خوراک سبک و سنگین با گرانروی‌های به ترتیب (۶-۵) و (۱۵-۱۴) سانتی استوک در به دست می‌آید.
جهت دستیابی به محصولاتی با دامنه گرانروی و نقطه اشتعال دقیق‌تر می‌توان تعداد خوراک‌های به دست آمده از HTU را فزایش داد.
باقی‌مانده HTU در PDU آسفالت‌گیری گردیده و جهت تهیه برایت استاک به بخش‌ بعدی منتقل می‌گردد. در HTU خوراک مایع با گاز هیدروژن مخلوط گردیده و تحت فشار و دمای بالاتر از بستر کاتالیزور عبور داده می‌شود. خروجی راکتور هیدروتریتینگ سرد گردیده و هیدروژن آزاد شده مجدداً به سیستم عودت داده می‌شود.
محصول به دست آمده ابتدا توسط کاهش فشار و سپس از طریق جداسازی با بخار، عاری از گازهای حاصل از هیدروژناسیون نظیر می‌گردد.
مرحله بعدی جداسازی هیدروکربن‌های سبک تولید شده در مرحله HT به دلیل واکنش‌های شکست مولکولی است.
این عمل در واحد تقطیر مجدد (RDU) صورت می‌پذیرد. در برج تقطیر مجدد هیدروکربن‌های سبک به یک یا چند برش سبک جداسازی گردیده و از بالای برج خارج می‌گردند. باقی‌مانده که در حقیقت همان محصول روغنی مطلوب است در مخازن نگهداری مواد حد واسط جهت مرحله بعدی ذخیره می‌گردند.
این محصول در واحد SDU موم زدایی گردیده و موم حاصل از این مرحله مجدداً به واحدهای HTU/RDU منتقل می‌گردد و از طریق واکنش HT به روغن VHVI با شاخص گرانروی بسیار بالا (۱۳۰-۱۴۵) تبدیل می‌شود.
۱-۲-۱-۲) بهینه سازی فرآیند :
به منظور اطمینان از کیفیت محصول به دست آمده خواص فیزیکی و شیمیایی محصول به شرح ذیل می‌بایستی مورد بررسی دقیق قرار گیرد.
گرانروی، شاخص گرانروی، نقطه اشتعال، نقطه ریزش و میزان و نوع آروماتیک‌ها، پایداری در نور آفتاب و در مقابل اکسیداسیون جهت دستیابی به مقادیر قابل قبول برای خصوصیات فوق الذکر، در تعیین شرایط عملیاتی واحد، پارامترهای ذیل می‌بایستی مورد توجه قرار گیرند:
انتخاب کاتالیزور مناسب، گرانروی خوراک، فشار جزیی هیدروژن، سرعت عبور خوراک از کاتالیزور، دمای عملیاتی و بالاخره دامنه دمای برج تقطیر مجدد(RDU) .
انتخاب کاتالیزور، سرعت عبور خوراک از راکتور و فشار جزیی هیدروژن در دستیابی به کارایی مناسب فرآیند و پایداری آن نقش موثری دارند در حالی که گرانروی خوراک، دمای عملیات و دامنه دمای برج تقطیر مجدد، در کنترل کیفیت محصول به دست آمده نقش اساسی را بازی می‌نمایند. دمای عملیات در ضمن اینکه در کنترل شاخص گرانروی محصول و خواص شیمیایی آن موثر است به تولید کننده این اجازه را می‌دهد که کنترل‌های اضافی بر تعیین خواص شیمیایی داشته باشد.
فرآیند HT عمدتاً در دو مرحله صورت می‌پذیرد. اولین مرحله که در دمای بالاتر صورت پذیرفته و با واکنش شکست مولکول‌ها همراه است، تغییرات عمده خوراک را سبب می‌گردد. در این مرحله شاخص گرانروی محصول و بازده تولید تعیین می‌گردد.
در مرحله دوم دمای عملیات کاهش یافته و واکنش اصلی، هیدروژناسیون می‌باشد. در این مرحله هدف عمده تنظیم میزان کل آروماتیک‌ها و انواع آن‌ها می‌باشد. (یک، دو یا چند حلقه). در بخش RDU با جدا سازی مناسب ترکیبات سبک گرانروی و نقطه اشتعال محصول تنظیم می‌گردد.
با علم به اینکه در مرحله اول فرآیند HT، به دلیل شکست مولکولی گرانروی خوراک کاهش می‌یابد، با انتخاب خوراکی مناسب برای محصول معین می‌توان به حداکثر بازده دست یافت. نقطه ریزش محصول نهایی نیز از طریق واحد SDU کنترل می‌گردد.
نکته مهمی که در HT می‌بایست مورد توجه قرار گیرد حذف بعضی از ترکیبات موجود در خوراک است که نقش آنتی اکسیدان‌های طبیعی را بازی می‌نمایند. با حذف این موارد که عمدتاً ترکیبات آروماتیک یک حلقه‌ای و بعضی از ترکیبات گوگردی و نیتروژنه هستند پایداری ذاتی روغن در مقابل اکسیداسیون به شدت کاهش می‌یابد.
این مشکل سبب گردیده است که تحقیقات وسیعی جهت توسعه تکنولوژی فرآیند HT به منظور جلوگیری از حذف این موارد تا حد امکان صورت پذیرد بخشی از این تحقیقات متوجه ابداع و توسعه روش‌های آنالیتیک جهت تعیین ترکیب شیمیایی محصول می‌باشد. استفاده از اسپکتروسکوپی ماوراء بنفش (UV) به خوبی قادر است نوع آروماتیک‌های موجود در محصول را تعیین نماید.
استفاده از روش HT نه تنها قادر است در کنترل شرایط فرآیند نقش موثری ایفاء نماید بلکه در موقع تغییر خوراک، با توجه به ترکیب شیمیایی خوراک جدید، تولید کننده را قادر می‌سازد جهت دستیابی به محصول مورد نظر سریعاً اقدام به تغییر شرایط عملیاتی نماید. از طریق انتخاب صحیح و منطقی کاتالیزور و نحوه قرار دادن آن در راکتور می‌توان محصولی با تمامی خصوصیات مورد نظر در دمای عملیاتی مابین ( تا ) و فشار جزیی هیدروژن مابین (۱۰۰ تا ۱۵۰) Bar معادل (MPa 15-10) به دست آورد. تحت چنین شرایطی کاتالیزور پایداری خوبی را از خود نشان می‌دهد.
۱-۲-۱-۳) مقایسه فرآیندهای HT و SE :
همان طور که از یک فرآیند تبدیل انتظار می‌رود، در روش HT بازده تولید در مقایسه با روش استخراج با حلال، برای شرایط یکسان، بالاتر است. در مرحله تقطیر اتمسفر یک نفت خام جهت تهیه خوراک واحد روغن سازی، نظر به اینکه حساسیت‌های جداسازی جهت خوراک واحد HT در حد واحد استخراج با حلال نیست، بازده خوراک ۷۰% افزایش می‌یابد.
همچنین در واحد HT ظرفیت واحدهای تقطیر در خلاء (HVU) و آسفالت زدایی با پروپان در مقایسه با واحد استخراج با حلال کوچک‌تر خواهد بود. از طرفی به دلیل واکنش‌های شیمیایی و تبدیل مواد در واحد HT میزان موم موجود در روغن هیدروژنه، کمتر از میزان آن در واحد SE بوده که این امر منجر به طراحی واحد SE با ظرفیت کمتر خواهد شد.
علاوه بر مزیت‌های فوق به دلیل وجود واکنش‌های تبدیل در HT امکان استفاده از خوراک‌های با دامنه نقطه جوش پهن‌تر وجود دارد مقدار روغن‌های پایه حاصل از برش روغنی به دو نوع کاهش می‌یابد. این امر نه تنها باعث ساده‌تر شدن طراحی برج تقطیر در خلاء خواهد شد بلکه تعداد مخازن نگهداری محصولات حد واسط را نیز کاهش می‌دهد.
روش HT امکان تولید برایت استاک از نواع DAO با گرانروی‌های خیلی بالا را نیز به دست می‌دهد در نتیجه نه تنها بازده تولید روغن از نفت خام در این روش بالاتر خواهد بود بلکه بازده واحد آسفالت‌گیری نیز به دلیل استفاده از برش‌های سنگین‌تر بالاتر خواهد بود.
همان طور که قبلاً توضیح داده شد بهترین مزیت روش HT امکان استفاده از خوراک‌های مختلف با کیفیت‌های متفاوت است که این امر به دلیل تبدیلات شیمیایی در واحد است.
در یک تجربه عملیاتی با استفاده از دامنه وسیعی از نفت‌های خام خاورمیانه شامل نفت بصره، قطر، کویت، ابوظبی، سنگین ایران، سبک ایران، سنگین عربستان، سبک عربستان، بازده تولید روغن پایه با کیفیت یکسان بیش از ۱۰% نبود ]۵٫[
این قابلیت انعطاف در تولید روغن پایه از انواع خوراک، حتی استفاده از خوراک‌هایی را امکان پذیر می‌سازد که امکان استفاده از آن‌ها در واحد SE اصولاً وجود ندارد. از نظر تجربی استفاده از خوراک‌هایی که به روش SE منجر به تولید روغن پایه با شاخص گرانروی ۵۰ و کمتر می‌گردند اقتصادی نیست. نظیر نفت سنگین سوماترا(VI=36) نفت شمال آلاسکا (VI=15) و نفت سبک و سنگین کالیفرنیا (VI=15.VI=28).
به استثناء مورد آخر سایر مثال‌های فوق می‌تواند در واحد HT به عنوان خوراک، مورد استفاده قرار گرفته و روغن پایه مناسب با گرانروی بالا به دست دهد.
اختلاف عمده دیگری که مابین HT و SE وجود داشته ماهیت محصولات فرعی می‌باشد. در روش HT محصول فرعی به نام پارافین واکس وجود ندارد. علاوه بر آن از طریق شکست مولکولی و هیدروژناسیون (HC) بخش بزرگی از مواد ناخواسته تبدیل به سوخت با کیفیت بالا می‌گردد.
تجربه نشان داده است که ۳۰ تا ۴۰% وزنی خوراک اولیه به محصولاتی با نقطه جوش کمتر از تبدیل می‌گردند که در برش گازوئیل قرار دارند ]۵٫[
نظر به اینکه عمده نیاز به روغن‌های پایه مربوط به روغن‌های پایه با گرانروی بالا (HVI) است. تولید روغن‌های VHVI می‌تواند به عنوان یک مزیت مطلق برای روش HT تلقی گردد. همچنین به دلیل اینکه خوراک مورد استفاده برای تولید روغن VHVI صرفاً اسلاک واکس برگشتی از واحد SD است. قیمت تمام شده آن تنها مربوط به افزایش ظرفیت واحد HT و SD خواهد بود.
میزان واکس حاصل از موم گیری روغن‌های HVI در حدی است که می‌توان به ازاء هر تن HVI تولیدی مقدار ۱۵/۰ تن روغن VHVI تولید گردد. به عبارت دیگر مقدار روغن تولیدی در کل به مقدار خوراک اولیه در باقی‌مانده تقطیر آتمسفر یک ۳۰% افزایش خواهد داشت ]۵٫[

۱-۲-۱-۴) مقایسه اقتصادی روش‌های HT و SE :
طبیعی است که مزیت‌های یاد شده در فوق بدون سرمایه گذاری حاصل نخواهد شد. پیچیدگی طراحی واحد HT از یک جهت از بابت وجود واحدهای تولید هیدروژن، بازیابی گوگرد و دفع فاضلاب آب‌های اسیدی است و از جهت دیگر به دلیل سیستم‌های پیچیده کنترل فرآیند است.
هزینه‌های پرسنلی و کنترل کیفیت محصول نیز بر هزینه‌های فوق اضافه می‌گردد. کنترل کیفیت محصولات HT نیاز به بررسی‌های آزمایشگاهی بیشتری نسبت به فرآیند SE دارد. مجموعه عوامل فوق باعث می‌شود تا سرمایه کل مورد نیاز احداث واحد HT حدود ۲۰ الی ۳۰ درصد بیشتر از واحد SE با همان ظرفیت باشد. باید به این نکته توجه داشت که نیاز به سرمایه گذاری بیشتر مربوط به تمامی بخش‌های واحد نمی‌شود به عنوان مثال گرچه هزینه‌های تعمیرات، نگهداری و کنترل در واحد بالاتر است اما هزینه‌های تدارکات (Utility) نظیر بخار، برق، سوخت و غیره حدوداً معادل واحد SE می‌باشد.
قیمت خوراک مورد نیاز با توجه به قابلیت انعطاف فرآیند HT در مصرف انواع خوراک (که قبلاً توضیح داده شد) در مقایسه با SE کمتر خواهد بود. استفاده از اسلاک واکس جهت تولید روغن‌های VHVI نیز این اختلاف را تشدید می‌نماید.
هنگامی که با دقت بیشتر به اختلاف کیفیت محصولات حاصل از SE و HT توجه گردد، به عنوان مثال موارد کاربرد VHVI در قیاس با HVI در ساخت روغن‌های مولتی گرید مشاهده می‌شود که بالاتر بودن سرمایه اولیه جهت احداث واحد HT به هیچ وجه نمی‌تواند در بلند مدت به عنوان یک مانع (از جنبه‌های اقتصادی) مطرح باشد. موارد کاربرد VHVI به جای روغن‌های سنتتیک در موارد متعدد نظیر روغن‌های صنعتی مخصوص، با توجه به اختلاف فاحش قیمت مابین VHVI و معادل‌های سنتتیک آن از دیگر مزیت‌هایی است که از نظر اقتصادی باید به دقت مورد توجه قرار گیرد.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 20000 تومان در 450 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد