بهمن

فرایند نانو کاتالیستی

فرایند نانو کاتالیستی تبدیل نفت سنگین به نفت سبک

فرآیند نانو کاتالیستی تبدیل نفت خام و ته مانده هاي فوق سنگین به سبک به منظور کاهش وزن مولکولی نفت خام سنگین و آلاینده هاي آن قبل از ورود به پالایشگاه در نوزدهمین دوره کنگره جهانی نفت در مادرید ارائه شد . استفاده از نفت خام سنگین به دلیل خواص آن (ویسکوزیته بالا، مقدار بالاي گوگرد ، فلزات سنگین و نیتروژن) بسیار مشکل است ؛ به گونه اي که نه تنها استحصال و انتقال آن بسیار سخت و پیچیده است ، بلکه قیمت آن در بازارهاي جهانی نیز به مراتب کمتر از نفت سبک است .

افزایش ذخایر نفت خام سنگین ، افزایش مصرف روزانه نفت سبک و کاهش ظرفیت مخازن نفتی سبک ، نفت خام سنگین را به عنوان یک منبع عمده و اساسی تأمین انرژي در جهان مبدل کرده است .

هم اکنون ذخایر نفت سنگین در دنیا با ظرفیت تولید نزدیک بر 6 تریلیون بشکه نفت وجود دارد و تاکنون در بیش از هفتاد کشور جهان وجود مخازن نفتی سنگین شناسایی و ثبت شده است . ضروري است با استفاده از یک فرآیند موثر ، نفت خام سنگین را ارتقاي کیفیت داد تا هم وزن مولکولی آن کاهش یابد و هم آلاینده هاي آن قبل از ورود به پالایشگاه حذف شوند .

فرآیندهاي کراکینگ و هیدروکراکینگ کاتالیستی از جمله روش هاي ارتقاي کیفیت نفت خام سنگین است ولی این فرآیندها به دلیل فشار بسیار بالا به سرمایه زیادي نیاز دارند و همچنین با داشتن راندمان تولید پایین ، محصولات با کیفیت پایین تولید می کنند.

فرآیندهاي پالایش نفت

تفکیک
فرآیند هاي تبدیلی . این فرآیند ها اندازه و ساختار مولکولی هیدروکربن ها را تغییر میدهند و شامل موارد زیر است :

الف. تجزیه (تقسیم) ب. همسان سازي (ترکیب) ج. جایگزینی (نو آرائی)

فرآیند هاي عمل آوري
تنظیم و اختلاط

تجزیه یکی از قسمت هاي فرآیند هاي تبدیلی نفت سبک است . هیدروکراکینگ ، شکست کاتالیستی و شکست گرمایی کارهایی هستند که در مرحله تجزیه صورت می پذیرند . هیدروکراکینگ یک فرآیند دو مرحله اي شامل کراکینگ کاتالیستی و هیدروژنا سیون می باشد که در طی این مراحل خوراك ورودي در حضور هیدروژن به محصولات با ارزش افزودة بیشتر شکسته می شود .

این فرایند در فشار و دماي بالا و با حضور کاتالیست و هیدروژن انجام می شود . هیدروکراکینگ براي خوراك هایی مورد استفاده واقع می شود که فرایندهاي کراکینگ کاتالیستی یا تبدیل کاتالیستی در مورد آن ها به سختی انجام می گیرد مانند نفت خامی که غنی از آروماتیک هاي پلی سیکلیک بوده یا حاوي غلظت هاي بالاي ترکیبات گوگرد و نیتروژن که مسموم کننده کاتالیست ها هستند ، میباشد . در هیدروکراکینگ بطور معمول از کاتالیست هاي آلومینا ، زئولیت ها و پلاتین استفاده می شود ، اما به تازگی براي هیدروکراکینگ یک کاتالیست تازه اختراع شده است

کاتالیست جدید

(پلاتین – نیکل- مولیبدن روي پایه زئولیتی) که در هیدروکراکینگ تبدیل نفت هاي سنگین به نفت سبک مورد استفاده قرار می گیرد . به نظر می رسد که هیدروکانورژن کاتالیستی (هیدروژناسیون+ کراکینگ) ، یک فرآیند شکست کاتالیستی است که در آن از یک نانو کاتالیست خاص استفاده می شود که باعث تصحیح فرآیند هیدروکراکینگ معمولی می شود .

هیدروکانورژن ؛ فرآیند شکست کاتالیستی در حضور نانو کاتالیزور و هیدروژن است که با هدف تبدیل نفت خام سنگین با API (درجه سبکی) کمتر از 5 به برش هاي سبک با API بیش از 34 و همچنین تبدیل ته مانده هاي سنگین نفت خام به برش هاي میان تقطیر استفاده می شود . این فرآیند ، شرایط عملیاتی مناسبی نسبت به دیگر روش هاي ارتقاي کیفیت نفت خام سنگین (فشار 70-60 بار و دماي 450-400 درجه سانتی گراد) دارد .

مزایاي روش هیدروکانورژن برای رسیدن به نفت سبک

قابل استفاده بودن براي خوراك هاي مختلف با مقادیر بالاي گوگرد و فلزات سنگین
حذف کامل فلزات سنگین از نفت
کاهش 60 درصدي گوگرد
میزان ناچیز تشکیل کک ( کمتر از 1 درصد)
بازیابی بیش از 95 درصد کاتالیست
راندمان بالاي تولید ( 95-90 درصد)
دارا بودن محصولات جانبی ارزشمند از جمله آمونیوم سولفات و اکسید فلزات سنگین
تولید بخار مورد نیاز واحد از بخش بازیابی کاتالیست و هزینه پایین کاتالیست
انعطاف پذیري بالا نسبت به شدت جریان و ترکیبات فلزي و گوگردي
تمیزي واکنش از نظر زیست محیطی در مقایسه با روش هاي مشابه

در فرآیند هیدروکانورژن ، ذرات کاتالیست با مقیاس نانوئی در حضور هیدروژن به آسفالتن ها نزدیک و از شکست آنها ترکیب هاي نفت سبک تري ایجاد می شود ؛ بنابراین با ایجاد یک سیستم کاتالیستی ویژه ( استفاده از فناوري نانو ) ، افزایش چشمگیري در انجام واکنش هاي مطلوب بین واکنشگرها و سرعت انجام واکنش به وجود خواهد آمد . در جریان این فرآیند خوراك هیدروژن و کاتالیست با یکدیگر مخلوط و پس از حرارت دهی و رسیدن به دماي مناسب وارد راکتور می شوند .

نفت سبک درون راکتور

درون راکتور ، خوراك (نفت سنگین یا ته مانده سنگین برج تقطیر) در حضور هیدروژن و نانو کاتالیست به برش هاي سبک تر شکسته و هیدروژنه می شود . با سرد کردن و دو مرحله جداسازي در فشار بالا و پایین ، گازهاي سبک که عمده آن هیدروژن است ، از محصولات مایع جدا می شوند .

گازهاي خروجی از مرحله جداسازي در فشار بالا ، پس از فرآورش ، به وسیله کمپرسور به ابتداي فرآیند بازگردانده و برش هاي محصول هاي مایع نیز در برج تقطیر از یکدیگر جداسازي می شوند . ذرات کاتالیست در باقیمانده سنگین باقی می ماند و پس از مراحل بازیافت به ابتداي فرآیند فرستاده می شود .

در این فرآیند فعالیت کاتالیست در اثر حضور کک و فلزات سنگین روي سطح کاتالیست ، کاهش پیدا نمی کند ؛ به این ترتیب فرآیند هیدروکانورژن ، فرآیندي است که با هر نوع نفت سبک خام و باقی مانده سنگین نفتی با هر میزان آسفالتن ، گوگرد و فلزهاي سنگین می تواند عمل کند . فراهم آمدن امکان استفاده از فرآیند هیدروکانورژن در محل استخراج نفت خام علاوه بر انتقال آسان و کاهش هزینه هاي آن ، سبب افزایش قیمت می شود .

همچنین فراهم آمدن امکان استفاده از فرآیند هیدروکانورژن براي طراحی و ساخت پالایشگاه هاي نفت خام فوق سنگین و پالایشگاه هاي موجود با هدف ارتقاي کیفیت ته مانده برج تقطیر در خلا و افزایش ظرفیت تولید آنها از دیگر کاربردهاي استفاده از فرآیند هیدروکانورژن با هدف ارتقاي کیفیت نفت خام سنگین است.

کیان پترولیوم