بخشی از مقاله
چکیده
توسعه تکنولوژی فرایند ککینگ تأخیری به منظور تولید کک آندی، موردنیاز صنایع آلومینیومسازی در داخل ایران میباشد. محتوای گوگرد اصلیترین مشخصه در تعیین کیفیت کک میباشد که مقدار آن وابستگی به کیفیت خوراک واحد کک سازی داشته و همچنین بر سایر مشخصات کک نیز تآثیرگذار میباشد. بنابراین برای تولید کک آندی، با توجه به کیفیت خوراکهای موجود از جمله ته ماند خلأ، نیاز به پیش تصفیه میباشد تا بتوان گوگرد موجود در خوراک را به مقدار مورد قبول کاهش داد. در این پژوهش، سعی شده است که با جدا کردن بخش آسفالتینی خوراک به روش آسفالتزدایی با حلال، محتوای گوگرد کاهش یابد.
بر این اساس دو پارامتر عملیاتی نوع حلال و نسبت حلال به خوراک به صورت تجربی بر روی دو نمونه ته ماند برج تقطیر خلأ مورد بررسی قرار گرفت. در یکی از نمونههای مورد آزمایش، میزان بازده آزمایشات در نسبت حلال به خوراک 10 و به کمک حلال پنتان، 82 درصد و مقدار کاهش گوگرد 11/1 درصد بدست آمد. همچنین در نسبت حلال به خوراک 5 برای نمونه دیگر مقدار کاهش گوگرد حدود 19 درصد و بازده فاز DAOتقریباً 71 درصد تعیین گردید. درصد CCR نیز برای هر دو نمونه مورد آزمایش در این شرایط به ترتیب 15 و 12/5 بدست آمد.
-1 مقدمه
به سبب کاهش پیوستهی منابع نفتی و افزایش مداوم در قیمتهای نفت، گسترش روشهای جداسازی مناسب و فرآیندهای واکنشی با هدف افزایش تولید برشهای سبک از باقیمانده نفتخام تولید شده در طول تقطیر اتمسفری و تقطیر خلأ نفت خام همواره به عنوان یکی از مهمترین زمینههای تحقیقاتی، پیش روی پژوهشگران صنایع پالایشگاهی قرار داشته است. همچنین مقدار بالای آسفالتن، گوگرد، نیتروژن و فلزات سنگین در باقیمانده نفت خام، برای صنعت پالایشگاهی دشواریهایی مثل غیر فعال شدن کاتالیستها را ایجاد کرده است.
بنابراین جداکردن این مواد مضر بهطور مؤثر از یک طرف و کاهش نرخ تولید آنها در محصولات نهایی از طرف دیگر یکی از چالشهای اصلی برای پالایشگاهها در سرتاسر جهان است. گوگرد، نیتروژن و فلزات سنگین، در همهی محدودههای نقطه جوش نفت خام وجود و تمایل دارند تا در سنگینترین برشها مثل رزینها و آسفالتنها متمرکز شوند. بنابراین مقداری از این مواد میتوانند تهنشین شده و با آسفالتنها خارج شوند. در حقیقت توسعه فرآیند آسفالتزدایی با حلال - P5F1PSDA - بر اساس این مبانی میباشد .[1]
در این مقاله ابتدا کلیات فرایند SDA و دو محصول حاصل از فرایند یعنی DAO و Asphalt معرفی شده است . در ادامه با توجه به اینکه هدف از این کار پژوهشی بهبود خوراک واحد ککسازی برای تولید کک آندی است، اثر پارامترهای تاثیرگذار در بازده فرایند، میزان کاهش گوگرد و محتوای کربن باقیمانده نمونه مورد نظر به صورت تجربی بررسی گردیده است.
-2 معرفی فرآیند SDA
واحد آسفالت زدایی با حلال از دو بخش استخراج آسفالتن و بازیابی حلال تشکیل شده است. در این فرآیند، خوراک با مقدار کمی از حلال رقیق شده و وارد دستگاه استخراج میشود. در آنجا با حلال با نسبت حلال به خوراک مشخص برای مدت معینی در تماس خواهد بود. حلال کمک میکند که اجزای حل شونده از خوراک استخراج شوند و فاز آسفالتنی تهنشین شود.
روغن استخراج شده بدون آسفالتP2P6F از بالای دستگاه استخراج کننده خارج می شود و با بخار گرم شده و عملیات فلش روی آن صورت میگیرد. سپس به منظور جداکردن حلال بیشتر، DAO با بخار سوپرهیت عریانسازیP3P7F شده و پس از آن DAO خنک میشود. همچنین حلال آغشته به آسفالتن نیز از انتهای دستگاه استخراجکننده خارج شده و پس از گرم شدن، عملیات فلش روی آن صورت میگیرد. دوباره به منظور جداکردن بیشتر حلال، آسفالت نیز با بخار سوپرهیت عریانسازی میشود.
در نهایت جریانهای حلال و بخار سوپرهیت، خالص و کندانس شده و برگشت داده میشوند . بعلت آنکه - بازیافت - حلال عمدهترین هزینهی درگردش و سرمایهای است، طراحی واحد از لحاظ انرژی میبایست بهینهسازی شده و یکپارچه سازی آن با سایر واحدهای پالایشگاهی نیز از این نظر میتواند حائز اهمیت باشد .[2] در ادامه هر دو محصول این فرآیند DAO - و - Asphalt معرفی شدهاند.
-1-2 معرفی محصول DAO
روغن آسفالتینزدایی شده در فرایند مرسوم SDA بسیار پارافینی است و الفین کمی دارد. نقطه ریزش بالا و دانسیته کمی دارد. کیفیت DAO تابعی از شدت استخراج است که بوسیله بازده DAO اندازهگیری میشود. هرچه بازده DAO بیشتر باشد، توزیع نقطه جوش آن نیز بیشتر خواهد بود؛ هرچه گراویتی آن بیشتر باشد - درجه API کمتری داشته باشد - ، مقدار فلزات، نیتروژن، گوگرد و باقیمانده کربن کنرادسون بیشتر خواهد بود - جدول . - 1 بعلت حلالیت متفاوت ناخالصیها در اجزای با جرم مولکولی کمتر و مواد اشباع، رابطه خطی برای محاسبه میزان ناخالصی وجود ندارد 2]و.[3
در صورتی که هدف از فرایند تولید حداکثری کک باشد، دستیابی به بازده بالای DAO مؤثرتر خواهد بود. همانطور که در جدول 1 مشاهده میشود، در بازده بیشتر DAO مقدار کربن باقیمانده نیز بیشتر است و در نتیجه میزان کک تولیدی بیشتر خواهد بود. در حقیقت در این پروژه هدف جداسازی کامل آسفالتن نیست . زیرا در تولید کک آندی یکی از پارامترهای بسیار مهم، مقدار کربن باقیمانده است و از طرفی کاهش گوگرد و فلزات مد نظر است که با توجه به جدول 1 در بازده 73/8 درصد مقدار گوگرد از 5/5 درصد وزنی به 4/4 درصد کاهش یافته و مقدار کربن باقیماندهی آن به نسبت بازدههای پایینتر کاهش کمتری داشته است. در واقع بازده بالای DAO به معنی حضور اجزای هیدروکربنی سنگینتر و پیچیدهتر در آن است که سبب افزایش قابلیت ککشوندگی محصول DAO خواهد شد.
-2-2 معرفی محصول Asphalt
هرچه بازده DAO افزایش یابد، بازده فاز آسفالتنی کاهش خواهد یافت. با کاهش بازده آسفالتن، آسفالتن متراکمتر میشود و میزان گوگرد و نیتروژن آن افزایش مییابد و مقدار آسفالتن زیاد میشود - جدول . - 1 محصول آسفالتن بدست آمده از این فرآیند، یک محصول جانبی کم ارزش به حساب میآید که تقاضای بازار بسیار کمی دارد و معمولاً باید در ترکیب با بقیه محصولات استفاده شود .
مخلوط کردن آسفالتن با روغنهای آروماتیکی مناسب، میتواند یک آسفالت با درجه نفوذپذیری مناسبی را ارائه دهد . این رویه مزیتهای اقتصادی و زیستمحیطی خوبی دارد. همچنین میتوان آسفالتنهای با نقطه نرمی پایین را سوزاند؛ اما اغلب اوقات به منظور رعایت اصول زیستمحیطی باید اکسید گوگرد را از گاز دودکش جدا کرد. همچنین از این محصول جانبی میتوان بعنوان آسفالت جادهای و عایقهای رطوبتی نیز استفاده کرد .[2]
