اطلاعات کامل در مورد هیدرو کربن سبک

در این مقاله میخوانیم … :

1.معرفی کامل هیدرو کربن سبک و ترکیبات آن

2.نحوه تولید هیدروکربن سبک از هیدرو کربن سنگین

3.معرفی روش های تولید هیدروکربن سبک

4.معرفی انواع هیدرو کربن های سازنده نفت

5.معرفی روش بلندینگ هیدرو کربن ها

6.نمایش آنالیز کامل هیدروکربن سبک

هیدروكربن ها شامل تركیبات آلى مختلف هستند كه بطور عمده از H و C ساخته شده اند. در این مولكول ها پیوند هیدروژن-كربن، پیوند كووالانسى است. ( پیوند یونى وجود ندارد)

اتم هاى گوگرد(S)، نیتروژن (N) و اكسیژن (O) معمولا در هیدروكربن ها به شكل جایگزین كربن مى باشند. هر چه مقدار گوگرد در تركیبات هیدروكربنى بیشتر باشد، باعث تغییر رفتار فیزیكى مى شود و حالت خورندگى ایجاد مى كند. تركیبات سنگین تر مى شوند و پالایش نفت سخت تر مى شود. هر چه عناصر جایگزین در هیدروكربن ها كمتر باشد ، نفت خام سبك تر و خالص تر است.

هیدروکربن سبک

بسیاری از مواد و اشیای محیط پیرامون می بینیم و با آن ها سر و کار داریم، محصولاتی هستند که عموما ریشه آزمایشگاهی دارند و پیش از عرضه به بازار در قالب محصولات مختلف توسط محققین و دانشمندان با اسامی پیچیده علمی که معرف عناصر تشکیل دهنده آنها می باشد معرفی شده اند. اما بعد از تولید انبوه و عرضه به بازار نام ساده تر که برای عامه مردم قابل درک باشد روی محصولات گذاشته می شود.

هیدروکربن سبک نیز جز همین دسته محصولات می باشد و ماده ای است که همه روزه با آن سر و کار داریم اما به دلیل رواج نداشتن این نام، موجب شده با شنیدن این نام یکی از مشتقات نفتی و شیمیایی کمیاب به ذهن ما خطور کند اما این در حالی است که یکی از جلوه های هیدرو کربن سبک همان بنزین مصرفی می باشد که همه روزه با آن سر و کار داریم.

ترکیبات هیدروکربن سبک

بسیاری از مشتقات شیمیایی و سوخت های مصرفی از نفت خام حاصل می شوند. گاهی این مواد حاوی درصد بیشتری از یک محصول خاص ، وزن مشخص، گرانروی و چگالی می باشند که در نمونه های بعدی یا خروجی چاه های نفتی دیگر متفاوت می باشند. هیدروکربن سبک نیز از ترکیب مواد قابل اشتعال مانند برش سبک نفت یا مایعات گازی و بوتیل استات با اکتانی نزدیک به بنزین حاصل می گردد.

در نتیجه هنگام  تصفیه در پالایشگاه، این مواد به زیر مجموعه های متفاوتی تقسیم می شوند که دارای هیدروکربن های C5 تا C12 یا به عبارتی گروه آلکان، آلکن و سیلو آلکان همراه با اوکتان می باشند و به عنوان هیدرو کربن سبک یا بنزین شناخته می شوند. نمونه خاص بنزین با تقطیر نفت خام که دارای هیدروکربن سبک با 5 تا 8 اتم کربن در هر مولکول آماده مصرف در موتورهای با نرخ اوکتان پایین می باشد.

آنالیز هیدرو کربن سبک

تولید هیدروکربن سبک از هیدروکربن سنگین

از آنجایی که بخش عمده ای از نفت استخراجی کشور سنگین بوده و ارزش اقتصادی پایین دارد، تبدیل ترکیبات هیدروکربنی سنگین به سبک بسیار اهمیت دارد. هیدروکربن های سنگین هم مشکلات حمل و نقل به دلیل گرانروی بالا، چگالی زیاد و … دارند و هم به دلیل سختی فرآوری و استفاده در فرآیندهای تولید انرژی دارای ارزش اقتصادی پایینی می باشند. این محصولات سنگین در بخش های کم ارزش مانند تولید قیر و واکس استفاده می شوند اما در صورت فرآوری و شکستن زنجیره های هیدروکربنی بزرگ به محصولات سبک تر دارای ارزش بالایی خواهند شد.

روش های تولید هیدرو کربن سبک

هیدروکربن های سبک از ترکیبات نفتی سنگین با استفاد از روش های شیمیایی همراه با کاتالیست و دمای بالا ایجاد می شوند که موجب افزایش قیمت تمام شده تولید فرآورده های سبک تر شده است.

روش های جایگزینی که موجب کاهش مصرف انرژی حین فرآیند تولید ترکیبات نفتی سبک تر از ترکیبات سنگین تر شوند از نظر اقتصادی ارزش بالاتری دارند. برای این منظور روش پلاسمای سرد برای شکستن ترکیبات نفتی سنگین و تبدیل آن به هیدروکربن های سبک و با ارزش نقش موثری دارد. پلاسما به دلیل دارا بودن ماهیت ذاتی یعنی یک محیط یونیزه شده با سطح انرژی بالا، می تواند گزینه بسیار مناسبی برای استفاده در فرآیندهای شیمیایی تبدیل ترکیبات سنگین نفتی به هیدروکربن سبک باشد. محیط یونیزه شده با یون های پر انرژی که شروع کننده بسیاری از واکنش های شیمیایی از جمله شکستن ترکیبات نفتی می باشد که جایگزین خوبی برای روش های رایج در فرآیندهای پالایشگاهی می باشد که در اکثر پالایشگاه های بزرگ دنیا استفاده می شود.

انواع هیدروكربن هاى سازنده نفت

 هیدروكربن هاى پارافینى ( آلكالن ها)

آلكالن ها ساده ترین و سبك ترین مولكول سرى پارافین ها هستند، پیوند ساده دارند، هیدروكربن اشباع شده هستند، مولكول هاى زنجیره اى یا خطى اند، مى توانند شاخه ى جانبى داشته یا بدون شاخه باشند. پارافین هاى سبك مختص گازهاى طبیعى هستند و انواع سنگین تر در نفت خام یافت مى شود. ساده ترین آن متان (CH_۴) است.

معمولاً مقدار 5 كربن براى گازها اما كربن 10 تا 15 حالت مایع به خود مى گیرند.

 هیدروكربن هاى نفتن ها (سیكلوآلكالن ها یا سیكلوپارافینى)

ساده ترین هیدروكربن هاى حلقوى هستند ، پیوند ساده ، اشباع ، مى توانند شاخه ى جانبى داشته باشند، تفتن ها در گازها كمیاب بوده ولى در نفت هاى خام بیشنر است. هرچه نفت خام داراى تركیب خالص تر باشد، مقدار نفتن ها بیشتر است.

 هیدروكربن هاى آروماتیك (معطر)

هیدروكربن هاى حلقوى با پیوند دوگانه و ساده ، داراى واحد ساختمانى بنزنى اند و غیر اشباع اند.

 هیدروكربن هاى آسفالتیك

شامل تركیبى از مولكول هاى حلقوى آروماتیك به تعداد زیاد، همراه با عناصر O, N, S كه در مجموع بسیار سنگین بوده و غیراشباع هستند و فرمول عمومى مشخصى ندارند. بیشتر در نفت هاى خام سنگین كم كیفیت و غلیظ هستند یا در نفت هاى جامد (آسفالت طبیعى) یافت مى شوند.

انواع عمده نفت خام

نفت خام عمدتاً شامل هیدروژن و كربن است، ولى علاوه بر آن مقادیر كمى N, S, O و مقادیر بسیار كمترى فلزات غیر معمول، مانند وانادیوم (V) و نیكل (N) مى باشد. اگرچه تركیب نفت خام نسبتاً ساده است اما تعداد تركیبات هیدروكربنى كه در نفت ممكن است موجود باشد، بسیار زیاد است.

عموماً چهار گروه تركیبات عمده در نفت خام وجود دارند كه شامل پارافین ها، نفتن ها، آروماتیك ها و رزین ها- آسفالتین ها مى باشند. رزین ها و آسفالتین ها، هیدروكربن خالص نیستندو داراى عناصر دیگرى علاوه بر H و C مى باشند. پارافین ها، نفتن ها و آروماتیك ها هیدروكربن هاى واقعى هستند. در مجموع پارافین ها و نفتن ها هیدروكربن هاى اشباع شده هستند، بطوریكه هیدروژن كافى براى اشباع كردن ظرفیت الكترونى اتم هاى كربن دارند. هیدروكربن هاى آروماتیك از نظر هیدروژن غیر اشباع هستند.

پارافین ها(paraffins)یا(آلكالن ها Alkanes)

اولین نوع عمده ى نفت خام، پارافین ها هستند. ساده ترین و سبك ترین مولكول سرى پارافین ها، متان با فرمول CH۴ است. پارافین ها با كمتر از پنج اتم كربن، در فشار و حرارت عادى به شكل گازى هستند. علاوه بر متان، دیگر پارافین هاى گازى عبارتند از اتان، پروپان و بوتان.

دو نوع اساسى از مولكول هاى پارافینى وجود دارد كه هر دوى آنها داراى تركیب یكسانى هستند و در طول یك سرى با افزایش یك اتم كربن و دو اتم هیدروژن پدید مى آیند. یك سرى از آنها شامل مولكول با زنجیره مستقیم یا عادى بوده( n-paraffin) و دیگرى مولكول هاى با زنجیره ى شاخه دار است كه ایزوپارافین ( iso-paraffin) نامیده مى شوند.

در نفت هاى خام، انواع نرمال پارافین ها از نوع شاخه دار معمول تر مى باشند. اگرچه از نظر شیمیایى این دو كاملا یكسانند، ولى شكل ساختمانى آنها بر روى ویژگى هاى فیزیكى تأثیر مى گذارد. براى مثال، پارافین هاى نرمال با زنجیره ى مستقیم، نقطه جوش بالاترى نسبت به ایزوپارافین هاى شاخه دار معادل خود دارند.

پارافین ها تشكیل دهنده ى اصلى هیدروكربن هاى گازى هستند. آنها همچنین در نفت سفید (kerosene oils) و گازولین (gasoline) كه بیش از ٣٠٪ نفت خام را تشكیل مى دهند فراوانند.

نفتن ها( Naphthenes)

دومین هیدروكربن عمده در نفت خام، نفتن ها هستند كه گاهى اوقات cycloalkanes نیز نامیده مى شوند. فرمول عمومى نفتن ها است. مانند پارافین ها، نفتن ها نیز هیدروكربن هاى اشباع شده هستند، ولى نفتن ها داراى ساختمانمولكولى حلقوى بسته مى باشند. نفتن ها از حداقل ٣ تا بیش از ٣٠ اتم كربن را در حلقه هایشان قرار داده اند. سیكلوپنتان با یك حلقه پنج اتم كربنى و سیكلوهگزان با یك حلقه شش اتم كربنى، نفتن هاى متداول در نفت هاى خام هستند.

بیشتر نفت هاى خام، مقادیر مشابهى از نفتن ها و پارافین ها را دارا هستند. مجموعا هیدروكربن هاى اشباع شده ٦٠٪ اغلب نفت هاى خام را تشكیل مى دهند.

 آروماتیك ها (Aromatics)

سومین گروه اصلى تركیبات هیدروكربنى موجود در نفت هاى خام، آروماتیك ها هستند. بر خلاف نفتن ها و پارافین ها، آروماتیك ها نسبت به هیدروژن غیر اشباع هستند. ساختمان آنها بر پایه ى یك حلقه شش اتم كربنى است كه با توجه به ساده ترین عضو این خانواده یعنى بنزن، حلقه بنزنى نامیده مى شود. در بنزن، تنها اتم اتصال یافته به حلقه كربن، هیدروژن است. گروه عمده آروماتیك ها از جانشین شدن مولكول هاى پارافینى به جاى اتم هیدروژن در حلقه ى بنزنى بدست مى آیند. این سرى ها شامل تولوئن و اتیل بنزن ، نافالن و آنتراسن مى باشند.

هیدروكربن هاى آروماتیك در فشار و حرارت عادى مایع هستند. آنها در نفت سبك نسبتا به مقدار كمترى وجود دارند، ولى در نفت هاى سنگین فراوانند. تولوئن معمولى ترین آروماتیك ها در نفت خام مى باشد. دیگر آروماتیك هاى مهم گزیلن و بنزن مى باشند.

 رزین ها- آسفالتین ها (Resins & Asphaltines)

چهارمین گروه مهم تركیبات نفت هاى خام، رزین ها و آسفالتین ها مى باشند. رزین ها و آسفالتین ها تركیبات پیچیده اى هستند. این هیدروكربن هاى ناخالص، اغلب به تركیبات NSO معروفند زیرا حاوى اتم هاى O، S و N مى باشند كه بعضى از آنها جانشین كربن حلقه آروماتیك ها مى شوند. تركیبات NSO بالاترین وزن مولكولى را دارند و سنگین ترین اجزاى تشكیل دهنده ى نفت هاى خام مى باشند. عموماً رزین و آسفالتین همراه با نفت خام هاى آروماتیك سنگین یافت مى شوند.

• تاثیر پارامترهای مهم در تشخیص کیفیت محصولات تولیدی هیدروکربن
•      چگالی/وزن مخصوص : ASTM D1298/ISIRI197
•      تقطیر در فشار اتمسفر (ASTM D86 / ISIRI6261: (Atmospheric Distillation
•      تقطیر در خلاء (ASTM D1160 / ISIRI890 : ( Vacum Distillation
•      تعیین رنگ (ASTM D1500 / ISIRI20 : (Color Test
•      نقطه ریزش (ASTM D97 / ISIRI201 : (Pour Point
•      مقدار خاکستر (ASTM D482 / ISIRI2940 : (Ash Content
•      نقطه ابری شدن  (ASTM D2500 / ISIRI5438 : (Cloud Point
•      نقطه ی اشتعال (FIash Point)
•      نقطه اشتعال بسته : ASTM D93 / ISIRI19695
•      نقطه اشتعال باز : ASTM D92 / ISIRI198
•      تعیین میزان گوگرد (ASTM D4294 / ISIRI8402 : (Sulfur Content
•      تعیین میزان آب به روش کارل فیشر (ASTM D6304 / ISIRI18481 : (Wster Content 
•      خوردگی نوار مس (ASTM D130 / ISIRI336 : (Copper Corrosion
•      میزان مرکاپتان : ASTM D3227 / ISIRI9397
•      میزان هیدروژن سولفید : ASTM D 3227 / ISIRI9397
•      صمغ (ASTM D381 / ISIRI18034 : ( Gum Content

معرفی روش بلندینگ هیدرو کربن ها

این سیستم جهت میکس و مخلوط کردن دو یا چند هیدرو کربن سبک و سنگین می باشد.

در ایران اغلب کارحانجات به دنبال تهیه ی محصولی مشابه گازوییل پالایشگاهی دراین روش هستند ، که بتوانند در بازار های افغانستان،پاکستان ، و عراق به جای گازوییل اصلی پالایشگاهای دولتی به فروش برسانند ، چرا که گازوییل پالایشگاهای دولتی سوپسیتی بوده و صادرات ان به صورت خصوصی وبا قیمت داخلی ممنوع می باشد و لذا این کارخانجات با پیدا کردن فرمولاسیون مناسب و مشابه و قیمت تمام شده ی پایین تر می توانند محصول خود را به فروخته و به شکلی ساده وکاملا قانونی در امر صادرات ذی نفع باشند.

مسلم است که هیدرو کربن حاصل از این فرایند از نظر کیفیت در سطح پایین تری از گازوییل  می باشد اما با توجه به تشابه بسیار نزدیک خواص فیزیکی از جمله دانسیته و فلش پوینت و رنگ و شفافیت و مهم تر از همه قیمت تمام شده ی پایین تر نسبت به قیمت جهانی گازوییل می تواند به راحتی در کشور های همسایه مثل افغانستان ، پاکستان و عراق به فروش برسد.