هیدروکربن سبک و سنگین کیان پترولیوم

هیدروکربن سبک و سنگین کیان پترولیوم

با توجه به سنگین بودن بخش عمده ای از نفت استخراجی کشور و ارزش اقتصادی پایین آن تبدیل ترکیبات هیدروکربنی سنگین به سبک تر بسیار حائز اهمیت است. هیدروکربن های سنگین علاوه بر مشکلات حمل و نقلی (گرانروی بالا، چگالی زیاد، ….) دارای ارزش اقتصادی پایینی هستند که علت آن سختی فرآوری و استفاده از آنها در فرآیندهای تولید انرژی است. این محصولات که اغلب در بخش های کم ارزش تر مانند تولید قیر و واکس استفاده می شوند می توانند در صورت فرآوری و شکستن زنجیره ها هیدروکربنی بزرگ به محصولات سبک تر با ارزش بالاتری تبدیل شوند. اغلب روش های تولید هیدرکربن ها سبک از ترکیبات نفتی سنگین مبتنی بر روش های شیمیایی همراه با استفاده از کاتالیست و دماهای بالا است که سبب شده است که در بیشتر موارد قیمت تمام شده تولید فرآورده های سبک تر افزایش یابد.

از این رو توسعه روش های جایگزین که بتواند مصرف انرژی در این فرآیندها را کاهش دهد، می تواند زمینه ساز توسعه فرآیندهای تولید ترکیبات نفتی سبک تر از ترکیبات سنگین نفتی شود که از نظر اقتصادی دارای ارزش بالاتری است. در این راستا پلاسمای سرد می تواند به صورت مؤثر به شکستن ترکیبات نفتی سنگین و تبدیل آن به هیدروکربن های سبک و با ارزش نقش ایفا نماید. پلاسما به دلیل ماهیت ذاتی ای که دارد (یک محیط یونیزه شده با سطح انرژی بالا) می تواند گزینه مناسبی برای استفاده در فرآیندهای شیمیایی باشد. ایجاد محیطی یونیزه شده با یون ها پّر انرژی که می توانند شروع کننده واکنش های شیمیایی فراوانی از جمله شکستن ترکیبات نفتی (Cracking) باشد، می تواند به عنوان جایگزینی برای روش های رایج در فرآیندهای پالایشگاهی باشد که در بیشتر پالایشگاه ها دنیا مورد استفاده قرار می گیرد.

منشأ تولید بسیاری از مواد پلاستیکی و سوخت های فسیلی نفت خامیست که از چاه های مربوطه استخراج شده و با انتقال به پالایشگاه ها به اجزای مستقل و قابل مصرفی تبدیل می شوند . در همین راستا ، پس از اینکه نمک و اسیدهای موجود در این ماده معدنی جدا شد ، آنچیزی که که باقی می ماند هیدروکربن هایی می باشند که اینک با درصدهای مختلفی از کربن و هیدروژن آماده جداسازی می باشند .

یکی از سوختهای میان تقطیری پالایشگاه که دامنه تقطیری آن از حدود ۱۵۰ درجه سانتیگراد تا ۳۸۵ سانتیگراد بوده ودارای عملکرد مناسبی در مشعل های خانگی و صنعتی موتورهای درون سوز دیزلی دارد ،هیدروکربن سنگین نامیده میشود.

هیدروکربن ها شامل ترکیبات آلى مختلف هستند که بطور عمده از H و C ساخته شده اند. در این مولکول ها پیوند هیدروژن-کربن، پیوند کووالانسى است.

اتم هاى گوگرد(S)، نیتروژن (N) و اکسیژن (O) معمولا در هیدروکربن ها به شکل جایگزین کربن مى باشند. هر چه مقدار گوگرد در ترکیبات هیدروکربنى بیشتر باشد، باعث تغییر رفتار فیزیکى مى شود و حالت خورندگى ایجاد مى کند. ترکیبات سنگین تر مى شوند و پالایش نفت سخت تر مى شود. هر چه عناصر جایگزین در هیدروکربن ها کمتر باشد، نفت خام سبک تر و خالص تر است.

انواع هیدروکربن هاى سازنده نفت:

١- هیدروکربن هاى پارافینى ( آلکالن ها)
٢- هیدروکربن هاى نفتن ها (سیکلوآلکالن ها یا سیکلوپارافینى) ٣- هیدروکربن هاى آروماتیک (معطر)
۴- هیدروکربن هاى آسفالتیک

در تقطیر جزء به جزء این ماده تا دمای ۴۰۰ درجه سانتیگراد گرم می شود . پس از این کار این سیّال به داخل برج مرتفع تقطیر فرستاده شده و طی این فعل و انفعالات مولکول های کوچک و سبکتر (دارای یک تا چهار اتک کربن) به سمت بالای ستون آمده و ملکول های سنگین و دیرجوش تر (دارای پنج تا بیست اتم کربن و حتی بیشتر) در قعر آن باقی می مانند . گفتنیست که هیدروکربن های سنگین که عبارت اند از بنزین ، نفت و سایر روغن ها از دسته دوم می باشند . هیدروکربن سنگین دامنه تقطیری ۲۵۰ تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد را داشته و در موتورهای دیزلی درون سوز ، مشعل های خانگی و سایر ادوات صنعتی کاربرد زیادی دارد . این هیدروکربن سنگین که با نام هایی نظیر گازوئیل یا سوخت دیزل هم شناخته می شود در محدوده C14 و C25 قرار دارد . نهایتاً در خصوص گروه های عاملی این محصول می توان به پارافینیک ، نفتنیک و آروماتیک ها اشاره کرد که دارای گرانروی تقریبی ۸۴۰kg/m3 می باشند .

هیدروکربن ها را می توان به عنوان سوخت و روان کننده ها و همچنین مواد اولیه برای تولید پلاستیک ها، الیاف، لاستیک ها، حلال ها، مواد منفجره و مواد شیمیایی صنعتی به کار برد. مقادیر بالایی از هیدروکربن به عنوان سوخت برای احتراق، به ویژه در کاربردهای گرمایشی و سوخت موتور استفاده می شود. اجزای اصلی گاز طبیعی متان و اتان هستند. با پنتان، هیدروکربن های به اشباع  رسیده وارد محدوده دمای اتاق می شوند. این باعث می شود آنها به عنوان حلال های آلی، پاک کننده ها و سوخت های حمل و نقل مفید باشند. بنزین برای موتورهای احتراق داخلی در خودروها، کامیون ها، تراکتورها، چمنزارها و غیره، بصورت خواص احتراق نسبت به اکتان رتبه بندی می شود. این در واقع ترکیبی از هیدروکربن های مایع است که گستره آن از هگزان تا دکان ادامه می یابد. هیدروکربن های نسبتا بزرگتر به عنوان نفت سفید، سوخت جت ، سوخت دیزل و روغن گرمایش  شناخته می شوند و نیز مولکول های هیدروکربن بزرگتر به عنوان روغن های روان کننده و روغن های گریس استفاده می شوند.

با توجه به اینکه  بسیاری از مشتقات شیمیایی و سوخت های پر مصرف از نفت خام بدست می آیند ، گاهی این ماده حاوی درصد بیشتری از یک محصول خاص ، وزن مخصوص ، گرانروی و چگالی بوده که در نمونه های بعدی یا خروجی چاه های دیگر متفاوت است ( عواملی که به تعریف نفت سبک ، سنگین ، ترش و شیرین یا چاه های پیر و جوان منتهی می شود ) ؛ در نتیجه چنانچه این مواد که در پالایشگاه تصفیه شده و به زیرمجموعه های مختلفی تقسیم می شوند دارای هیدروکربن های C5 تا C12 یا همان گروه های آلکان ، آلکن‌ و سیکلو آلکان به انضمام حضور همیشگی اوکتان ها باشند ، به عنوان هیدروکربن سبک یا بنزین شناخته می شوند . در ادامه گفتنیست که بنزین با تقطیر نفت خام تولید شده و با داشتن هیدروکربن سبک (هیدروکربن ‌هایی با ۵ تا ۸ اتم کربن در هر مولکول) آماده مصرف در موتورهای نرخ اوکتان پایین می شوند .