نفث/تكثيف وحدة تشكيل الأرومات لانتاج البنزين عالي رقم الأوكتان

الوصف

مقدمة موجزة: إنتاج بنزين ذو رقم أوكتاني مرتفع من النفتا/التكثيف

الهدف: ترقية مواد تغذية النفتا أو التكثيف ذات الرقم الأوكتاني المنخفض إلى مكونات بنزين ذات رقم أوكتاني مرتفع تُستخدم في الخلط، وذلك عن طريق الإصلاح الحفازي بشكل أساسي.

خصائص المواد الخام الرئيسية:

النفتا: جزء خفيف ناتج عن تقطير النفط الخام (وحدة التقطير الجوي - ADU) أو وحدات أخرى، وعادة ما يتراوح مدى الغليان بين ~30°م إلى 200°م. رقم أوكتاني منخفض (RON 40-70).

التكثيف: هيدروكربونات سائلة خفيفة جداً تُفصل عن إنتاج الغاز الطبيعي. لها مدى غليان مشابه للنفتا لكنها عادة أخف وزناً، وأقل تركيزاً (تحتوي على مكونات ثقيلة أقل)، وغالباً ما تحتوي على نسبة أعلى من البارافينات/النفثينات. كما أنها ذات رقم أوكتاني منخفض.

العملية الأساسية: الإصلاح الحفزي

إن وحدة الإصلاح الحفزي (CRU) تُعتبر العمود الفقري لإنتاج البنزين عالي الأوكتان من هذه المواد الأولية. تقوم هذه العملية بتحويل الهيدروكربونات منخفضة الأوكتان كيميائيًا إلى مكونات عالية الأوكتان.

مخطط العملية النموذجي

1. المعالجة المسبقة للتغذية (ضرورية):

الغرض: إزالة الملوثات (الكبريت، النيتروجين، الماء، المعادن) التي تؤدي إلى تسمم لا رجعة فيه للعامل الحفزي المكلف والمُصنَع على أساس البلاتيني.

العملية: التهذيب بالهيدروجين (إزالة الكبريت بالهيدروجين - HDS).

الخطوات:

يتم خلط التغذية مع غاز غني بالهيدروجين (غاز إعادة الدورة).

يمر فوق عامل حفزي (على سبيل المثال: CoMo/Al₂O₃) عند درجة حرارة عالية (300-400 درجة مئوية) وضغط مرتفع (20-50 بار).

تتحول المركبات الكبريتية (على سبيل المثال: المركابتين) إلى H₂S.

تتحول المركبات النيتروجينية إلى NH₃.

الأولييفينات مشبعة.

تم إلقاء المعادن.

الناتج: نفثا/مكثف معالج يحتوي على كبريت (<0.5 جزء في المليون، وغالبًا <0.1 جزء في المليون) ونيتروجين منخفض جدًا.

2. الإصلاح الحفزي:

الغرض: تحويل البارافينات والنافثينات منخفضة الأوكتان إلى عطرية وبارافينات متفرعة (إيزوبارافينات) عالية الأوكتان.

التفاعلات الرئيسية:

ال탈هيدروجينة: النافثينات -> العطرية + الهيدروجين (المصدر الرئيسي للأوكتان العالي)

الإيزومرة: البارافينات الخطية (بارافينات طبيعية) -> البارافينات المتفرعة (بارافينات أيزومرية)

ال탈هيدروتسيكلة: البارافينات -> النافثينات -> العطرية

التكسير الهيدروجيني: (غير مرغوب فيه، يستهلك المادة الخام) الجزيئات الكبيرة -> جزيئات أصغر + غاز (C1-C4)

أنواع العمليات:

التكسير شبه التوليدي (SRR): أحزمة محفزة ثابتة. يتم إيقاف الوحدة بشكل دوري (كل 6-24 شهرًا) لإعادة تنشيط المحفز. يعمل تحت ضغط أعلى (15-30 بار).

التكسير مع إعادة تنشيط المحفز المستمر (CCR): يتحرك المحفز باستمرار بين المفاعلات ووحدة إعادة التنشيط المنفصلة. يعمل تحت ضغط منخفض (3-10 بار)، مما يسمح بظروف أكثر قسوة (أوكتان أعلى، عائد أعلى من المواد العطرية، هيدروجين أكثر). التصميم الأكثر شيوعًا في العصر الحديث.

الشروط:

درجة الحرارة: 480-530°م

الضغط: 3-30 بار (حسب النوع)

المحفز: بلاتينيوم (Pt) مدعوم على ألومنيا (Al₂O₃)، غالبًا مع مواد مُحسِّنة مثل الرينيوم (Re)، القصدير (Sn)، أو الكلورين (Cl) (محفز ثنائية أو متعددة الفلزات).

الناتج:

الناتج من التكسير: منتج سائل عالي الأوكتان (RON 95-106). غني بالمركبات العطرية (البنزين، التولوين، الزايلينات - BTX) والبارافينات المتفرعة.

غاز غني بالهيدروجين: منتج ثانوي ذا قيمة (يُستخدم في وحدات الهيدروتريتمنت، والهيدروكراكر).

الغاز البترولي المسال (LPG): الغازات الخفيفة (C1-C4) الناتجة من الهيدروكراكينج.

3. فصل المنتجات:

الغرض: فصل منتج إعادة التشكيل عن الغازات الخفيفة والهيدروجين.

عملية:

المثبت/مُزيل البوتان: يزيل المواد الخفيفة (الغازات الأخف من C4 - الغاز البترولي المسال) من سائل إعادة التشكيل.

وحدة استعادة الغاز: تفصل الغاز الغني بالهيدروجين عن الغازات الهيدروكربونية الخفيفة (C1-C4). يتم تنقية الهيدروجين وإعادة تدويره إلى مفاعلات إعادة التشكيل ووحدات إزالة الكبريت الهيدروجينية.

4. التقطير (اختياري ولكن شائع):

الغرض: تقسيم إعادة التشكيل المستقرة إلى قطع ذات نطاقات غليان محددة.

عملية:

يقوم المقطّع بفصل:

إعادة تشكيل خفيفة: مكونات ذات غليان منخفض ورقم أوكتان مرتفع (غالبًا غنية بالبنزين/التولوين). قد تتطلب معالجة لخفض محتوى البنزين قبل خلطها مع البنزين بسبب اللوائح البيئية.

إعادة تشكيل ثقيلة: مكونات ذات غليان مرتفع (غنية بالأكزينات والمكونات العطرية الأثقل).

المنتج الرئيسي:

إعادة التشكيل: المكون الرئيسي للخلط في البنزين عالي الرقم الأوكتاني (RON 95-106). يساهم بشكل كبير في رفع رقم الأوكتان في خليط البنزين النهائي.

الاعتبارات الحرجة:

جودة التغذية: المعالجة المسبقة ضرورية تمامًا لحماية المحفز الحساس المستخدم في عملية الإصلاح الهيدروكربوني.

شدة العملية: تؤدي الشدة الأعلى (درجة الحرارة، والضغط الأقل) إلى زيادة عدد الأوكتان والعائد من المواد العطرية، لكنها في الوقت نفسه تزيد من معدل إلغاء تنشيط المحفز وإنتاج الغاز (الغاز البترولي المسال)، مما يقلل من العائد السائل.

المحفز: المحفزات القائمة على البلاتين ضرورية للتفاعلات المعقدة؛ والتجديد المستمر (CCR) يسمح بأداء مثالي.

الهيدروجين: يُعد منتجًا ثانويًا ذا قيمة كبيرة، وهو ضروري لوحدات المعالجة الهيدروجينية الأخرى في المصفاة.

إدارة البنزين: يحتوي مادة الإصلاح على البنزين. غالبًا ما تتطلب اللوائح تقليل تركيزه في البنزين النهائي إلى الحد الأدنى، وقد يقتضي الأمر أحيانًا معالجة ما بعد الإصلاح (مثل إشباع البنزين، أو استخلاصه) أو خلطه بعناية.

باختصار: يعتمد إنتاج البنزين عالي الأوكتان من النفتا/التكثيف على معالجة دقيقة للخام (الهدرجة) تليها إعادة التشكيل الحفزي، حيث تحوّل المركبات ذات الأوكتان المنخفض الجزيئات إلى أروماتيات وبارافينات متفرعة عالية الأوكتان باستخدام محفزات البلاتين تحت الحرارة والضغط. ومن ثم تتم عملية فصل وتقسيم المنتجات للحصول على مادة إعادة التشكيل، وهي المكون الأساسي في خلطات البنزين عالي الأوكتان، بالإضافة إلى غاز الهيدروجين القيّم.

توزيع المنتج (يجب اختبار الاحتياجات المحددة وفقًا للعينة)

طبيعة المنتج

البنزين عالي الأوكتان

ملاحظة: محتوى البنزين في البنزين عالي رقم الأوكتان & gt; 1% (تقدير)

خصائص الغاز المسال النموذجية

الخاصية المحفزة

الخصائص الرئيسية للمحفز

الأسئلة الشائعة

1. س: ما هي النفتا والكونديت، ولماذا تُستخدمان في إنتاج البنزين؟

ج: النفتا هي مادة خفيفة يتم فصلها أثناء تكرير النفط الخام (عادةً هيدروكربونات من C5 إلى C12). الكونديت هو خليط خفيف جدًا من الهيدروكربونات السائلة (C5-C10+) يتم استخلاصه من إنتاج الغاز الطبيعي. تُعد كلتاهما مواد خام ممتازة لإنتاج البنزين لأنها تحتوي على الهيدروكربونات ذات الوزن الجزيئي المناسب التي يمكن تحويلها إلى مكونات بنزين ذات قيمة عالية.

2. س: لماذا يناسب النفط الخفيف (النفتا) والكثف بشكل خاص إنتاج البنزين عالي الأوكتان؟

ج: يحتويان على كميات كبيرة من البارافينات (البارافينات الخطية والبارافينات المتفرعة)، والنفثينات، والعطرانيات. من خلال عمليات تحفيزية مثل الإصلاح (Reforming)، يمكن تحويل النفثينات والبارافينات إلى عطرانيات عالية الأوكتان (مثل البنزين والتولوين والزيلين - BTX) وبارافينات متفرعة، مما يرفع رقم الأوكتان بشكل كبير.

3. س: ما هي العملية الأساسية المستخدمة لتحويل النفتا/الكثف إلى بنزين عالي الأوكتان؟

ج: الإصلاح التحفيزي هي العملية الأساسية. وتستخدم محفزًا (عادةً يعتمد على البلاتين) تحت درجة حرارة عالية وضغط معتدل لإعادة ترتيب الجزيئات. تشمل التفاعيل الرئيسية: إزالة الهيدروجين من النفثينات لتكوين العطرانيات، وتحويل البارافينات إلى بارافينات متفرعة (Isomerization)، وتكوين العطرانيات من البارافينات عن طريق إزالة الهيدروجين وحلقات الجزيء (Dehydrocyclization) - وكلها ترفع رقم الأوكتان بشكل كبير (RON > 90).

4. س: هل يدخل كل النفط الخفيف (النفتا)/الكثف مباشرةً إلى وحدة الإصلاح؟

ج: عادةً لا. يتم أولاً معالجة المواد الخام باستخدام التحلل الهيدروجيني لإزالة الشوائب مثل الكبريت والنيتروجين، والتي تؤدي إلى تلف المحفزات المكلفة المستخدمة في عملية الإصلاح. تُفضَّل عادةً مقاطع النفتا المحددة (على سبيل المثال، النفتا الثقيلة، نطاق الغليان حوالي 90-200°م) لعملية الإصلاح بسبب احتوائها على نسبة أعلى من النفثينات مما ينتج عنه المزيد من المركبات العطرية. قد تُوجَّه المقاطع الأخف من المكثفات إلى عملية التشكل بدلاً من ذلك.

5. س: بجانب عملية الإصلاح، ما العمليات الأخرى التي قد تشارك؟

ج: التشكل: تقوم بتحويل الهيدروكربونات القائمة على السلسلة المستقيمة ذات الأوكتان المنخفض (مثل بنتان-ن، هكسان-ن) في مقاطع النفتا الخفيفة/المكثفات إلى مركبات أوكتانية أعلى ذات تفرعات.

الألكلة: تجمع بين الأوليفينات الخفيفة (من وحدة التحفيز بالسوائل FCC أو وحدة الكوك المتأخر cokers) مع أيزوبيوتان لتكوين هيدروكربونات متفرعة ذات أوكتان مرتفع جداً (رقم أوكتان 90-98) (تُعرف بالألكلات)، والتي تُخلط غالباً في خزان البنزين.

الخلط: يتم خلط ريفورمات (عالي الأوكتين، عالي العطرية) مع أيزوميريت (أوكتين متوسط، منخفض العطرية)، وألكيليت (أوكتين عالي جداً)، ومعززات الأكسجين (مثل الإيثانول)، وربما البنزين المعالج من FCC لتلبية متطلبات الأوكتين النهائي (RON/MON) والمواصفات المطلوبة.

6. س: كيف يزيد الإصلاح من رقم الأوكتين بالضبط؟

ج: يحول الإصلاح مكونات ذات أوكتين منخفض:

النفثينات (مثلاً، السيكلوهكسان): تتحول إلى عطرية عالية الأوكتين (البنزين - RON ~99).

البارافينات: تتحول إلى أيزوبارافينات أعلى أوكتينًا عبر التأيز، أو مباشرة إلى مركبات عطرية عبر التحلل الهيدروجيني الحلقى (مثلاً، الهيبتان الطويل RON 0 يتحول إلى تولوين RON ~120).

كما أنه ينتج غاز الهيدروجين، وهو منتج ثانوي ذا قيمة.

7. س: ما هي المزايا الرئيسية لاستخدام النفتا/التكثيف لإنتاج بنزين عالي الأوكتين؟

ج: خام متوفر بكثرة: يمثل مكونًا رئيسيًا في إنتاج النفط والغاز.

عائد عالي الجودة: ينتج الإصلاح بشكل فعال ريفورمات عالي الأوكتين، وهو المكون الرئيسي في خلطات البنزين عالية الأوكتين.

المرونة: يمكن توجيه المقاطع المختلفة إلى العمليات المثلى (التنقية، الأيزومرة).

منتج ثانوي قيّم: توليد الهيدروجين من التنقية ضروري لوحدات إزالة الكبريت (وحدات الهدرجة، وحدات التكسير الهيدروجيني).

8. س: ما هي التحديات الرئيسية في إنتاج بنزين ذو رقم أوكتاني مرتفع من هذه المواد الخام؟

ج: جودة المادة الخام: التغير في التركيب (نسبة النفثين/بارافين، الشوائب) يتطلب اختيارًا دقيقًا ومعالجة مسبقة (الهدرجة).

حساسية المحفز: المحفزات المستخدمة في التنقية تكون مكلفة وحساسة للغاية للسموم (الكبريت، النيتروجين، المعادن، الماء).

قيود العطرات/البنزين: يحتوي منتج التنقية على نسبة عالية من العطرات والبنزين، مما يخضعه لتشريعات بيئية صارمة (تتطلب إشباع البنزين أو استخلاصه).

شدة العملية: تزيد عملية التنقية ذات الشدة العالية من الرقم الأوكتاني ولكنها تسرع من تلف المحفز (الكربنة) وتقلل من العائد السائل.

تكاليف رأس المال والتشغيل: تمثل عمليات التنقية والوحدات المرتبطة بها (وحدات الهدرجة) استثمارًا وتكاليف تشغيلية كبيرة.