فرایند موم گیری کاتالیستی فرایندهای ایزومریزاسیون هیدروژنی

موم گیری کاتالیستی که از۲۰ سال گذشته به جای موم گیری با حلال پیشنهاد شده است از تکنولوژی فرایند هیدروژناسیون برای شکستن زنجیره های بلند مولکولهای پارافین به محصولات نفتی سبک در یک راکتور بستر ثابت تشکیل شده است. این فرایند برای تمام محدوده های گرانروی منابع روغن های پایه روانسازی (LOBS) قابل اجراست.همچنین میزان ذرات گوگردی و نیتروژنی که به طور معمول در روغن های پایه حاصل از فرایندهای استخراج با حلال وجود دارند در عملکرد این فرایند خللی ایجاد نمی کند. فرایندهای کاتالیستی موم زدایی در مقایسه با واحدهای موم گیری با حلال، محصولات (روغن های موتور، روغن های صنعتی و محصولات میان تقطیر) با نقطه ریزش پایین تر تولید می کنند و محصولات نهایی به طور عمده از نوع هیدروکربورهای اشباعی هستند. از نظر هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی نیز با صرفه تر از واحدهای موم زدایی با حلال هستند و به فضای کمتری احتیاج دارند. در این حالت، پالایشگاه نیازی به تولید موم ندارد و در عوض محصولات با ارزش LPG ، نفت سفید، نفت گاز و بنزین تولید می شود. در روش های کاتالیستی مواد افزودنی کمتری مصرف می شود و در بیشتر موارد به واحد تصفیه هیدروژنی نیازی نیست.

فرایند مومگیری کاتالیستی (Catalitic Dewaxing)

واکنش های اصلی در این فرایند شکسته شدن هیدروکربورهای مومی به ترکیبات با اندیس گرانروی بالا، بنزین و گاز است. فرایندهای مختلفی برای تبدیل کاتالیستی فرایندهای موم گیری معرفی شده اند که مهمترین آنها تحت اختیار شرکت های صاحب لیسانس Chevron، Mobil و BP است. از جمله مزایای مهم این فرایندها عملکرد آنها در شرایط متوسط عملیاتی و نیاز آنها به مصرف کمتر هیدروژن است. در ضمن در صورت استفاده از این فرایندها در مواردی برای تصفیه نهایی و خالص سازی به تصفیه پایانی نیازی نیست.

فرایند مومگیری ایزومری (ISO Dewaxing)

موم گیری ایزومری از کاتالیست های مخصوص با عملکرد دوگانه و با قدرت شکستن برخی از مولکول های موم ها به محصولات سبکتر و ایزومریزاسیون، بخش دیگری از موم ها به ایزوپارافین ها با نقطه ریزش پایین تر هستند، که این امر باعث افزایش میزان بازدهی و شاخص گرانروی (VI) روغن می شود. فرایند مومگیری ایزومری در فشارهای بالاتر از روش موم گیری کاتالیستی که قبلاًً توضیح داده شد، عمل می کنند و کاتالیست های فلزی اصیل و قیمتی مورد استفاده در آنها، کاربرد آنها را برای خوراکهایی که شامل مقدار کمی از مواد قطبی هستند (مثلاً برای روغن های هیدروکراکینگ شده یا رافینیت های به شدت هیدروتریتینگ شده از استخراج با حلال) ، محدود می کنند.

دو مجموعه بسیار مهم که مقوله فرایند موم گیری را پوشش می دهند، شرکت چِوْرن با تکنولوژی موم گیری ایزومری کاتالیستی و شرکت اکسون هستند. شرکت اکسون از کاتالیست MSDW برای این فرایند استفاده می کند.

معرفی تکنولوژی مومگیری کاتالیستی MSDW

MSDW روغن های مومدار و رافینیت ها را برای تبدیل به روغن های پایه با نقطه ریزش فوق پایین(۴۰ درجه سانتیگراد و پایین تر) پوشش می دهد و یک جهش شدید در شاخص گرانروی روغن (VI) فراهم می کند. در این تکنولوژی مولکول های واکس توسط فرایند ایزومریزاسیون هیدروژنی Hydroisomerization گرفته و دفع می شوند.

برش های گرفته شده از برج خلاء (VGO) به عنوان خوراک، به طور مستقیم به برج LHDC وارد می شوند که در آن میزان سولفور و نیتروژن کاهش یافته وترکیبات آروماتیکی هم اشباع

می شوند. بسته به نوع نفت خام برای میزان متوسط بازدهی عملکرد واحد LHDC بین۶۰ تا۸۰ درصد، حدود۱۶۵ تا۴۱۵ متر مکعب هیدروژن در هر تن متریک از نفت خام لازم است. سپس محصولات شکسته شده وارد واحد MSDW می شود. در این واحد کاتالیستهای MSDW در ابتدا توسط فرایند ایزومریزاسیون نرمال پارافین ها نقطه ریزش روغن را پایین می آورد . میزان هیدروژن مصرفی در این واحد کمتر است و معمولاً بین۲۰ تا۸۰ متر مکعب هیدروژن در هر تن روغن خام است.مرحله نهایی، فرایند تصفیه هیدروژنی روغن به منظور تثبیت رنگ روغن است. بازدهی این فرایند بین۸۵ تا۹۷ درصد است. از مزایای مهم این فرایند این است که در تولید محدوده وسیعی از محصولات روغن پایه گروه۲ یا۳ انعطاف پذیر است. به تازگی شرکت اکسون تکنولوژی کاتالیست MSDW را با تکنولوژی جدید کاتالیست تصفیه هیدروژنی روغن به نام کاتالیست MAXSAT ادغام کرده است. از مزایای مهم این نوع کاتالیست این است که از نظر اقتصادی کاملاً مقرون به صرفه بوده و فعالیت اشباع سازی آن بسیار زیاد است، مقاومت آن برای ترکیبات گوگردی بسیار بالاست و دانسیته آن نیز پایین است که منجر به کاهش قیمت تمام شده کاتالیست ها می شود.از دیگر کاربردهای اخیر تکنولوژی MSDW فرایند (MWI) است که از آن به منظور هیدرو ایزومریزه کردن واکسهای حاوی روغن با۵ تا۲۵ درصد روغن که در آن۷۰ درصد از مقدار موم می تواند به ایزومرهایی با VI های بالا تبدیل شود، برای تولید روغن های پایه با VI بالا مخصوصاً تولید روغن های گروه۳ با+۱۳۰=VI استفاده می شود. اغلب، اندازه پلنت محدود به حجم واکس حاوی روغن در دسترس در هر موقعیت می شود و همچنین قابلیت اقتصادی آن وابسته به مقدار جریان خوراک واکس است. بسته به کیفیت واکس، خواص محصول و بازدهی ها می توانند تغییر کنند، اما در واکس های معمول که حاوی روغن بین۵ تا۲۵ درصد است بیش از۷۰ درصد از ترکیب واکس را می توان به ایزومرهای با VI بالا تبدیل کرد.

تصفیه پایانی به روش هیدروژنی (هایدرو فینیشینگ)

این فرایند یک نوع فرایند کاتالیستی در شرایط عملیاتی متوسط با هیدروژن است که ترکیبات نامرغوب در مجاورت کاتالیست با هیدروژن ترکیب شده و به ترکیبات مورد نظر تبدیل می شوند. عملیات هیدروژنه کردن در آخرین مراحل و بعد از عملیات استخراج با حلال به منظور حذف ترکیبات نامطلوب و فعال شیمیایی که بر رنگ و پایداری رنگ روغن ها تاثیر منفی می گذارند و به منظور احیای خاصیت ضد امولسیونی در دمای بالا در حضور کاتالیزورهای کبالت مولیبدن انجام می شود. این فرایند باعث حذف مواد زاید اکسیژنی ترکیبات سولفوردار و نیتروژن دار آلی می شود که بر رنگ و پایداری رنگ روغن ها تاثیر جدی گذاشته اما قادر به حذف مولکول های آروماتیکی نیست. از آنجا که ترکیبات نیتروژنی در فشار معمولی به سختی هیدروژنه می شوند در مقایسه با سایر فرایندهای کاتالیستی، فرایند فوق در فشار معمولی بالاتری انجام می گیرد.

پرسش های اساسی برای تصمیم گیری در مورد توجیه پذیری اقتصادی سرمایه گذاری فرایندهای جدید

۱) میزان درصد تبدیل براساس نوع خوراک (منبع نفت خام موجود)، چگونه تغییر می کند؟

۲) بازار فروش و قیمت محصولات روغن پایه گروه۱ و۲و۲+ یا روغن های پایه گروه۳ تولیدی چقدر است؟

۳) آیا برای سوخت تولید شده در یک پروژه هایدروکراکینگ، هایدروتریتینگ و هایدرودیواکسینگ با فشار بالا به عنوان محصول جانبی، بازار فروشی وجود دارد؟

۴ ) میزان انرژی مصرفی و هزینه های تولید آن چقدر است؟

۵) مشخصات کاتالیست های فرایندی به تفکیک نوع فرایند به همراه هزینه های تامین و تعویض آنها چقدر است؟

۶) هیدروژن مصرفی چه مشخصاتی دارد و قیمت آن چقدر است؟

۷ چه نوع امکاناتی برای طراحی و ساخت بخش های مختلف این فرایند در داخل کشور مهیا است؟

۸) زمان بازگشت سرمایه چقدر است؟

۹) چه سطحی از سرمایه می تواند توجیه شود؟

پاسخ سئوالات بالا مشخص می کند که آیا نیاز به ارتقای واحد تولید روغن گروه یک احساس می شود یا نه و اگر بلی، چه گزینه ای از گزینه های سه گانه منجر به بیشترین میزان بر گشت سرمایه منجر می شود؟

نشریه روانسازها

مهندس رازی فر، دانشجوی كارشناسی ارشد مهندسی شیمی

منابع در دفتر ماهنامه موجود است.


شما در حال مطالعه صفحه 2 از یک مقاله 2 صفحه ای هستید. لطفا صفحات دیگر این مقاله را نیز مطالعه فرمایید.