كيف يتم ؟ فصل مشتقات النفط عن بعضها

صناعة تكرير النفط

النفط هو مصدر طبيعي هام يوجد في باطن الأرض، وهو مزيج معقد من العناصر المركبة، مثل الهيدروكربونات، ويعتبر مادة خاما للعديد من المنتجات الكيميائية مثل البلاستيك والأسمدة. يعتبر النفط مصدرا رئيسيا للطاقة ويستخدم في توليد الكهرباء وتشغيل المركبات والصناعات. يتطلب معالجة النفط الخام العديد من العمليات للاستفادة منه.

وفي الولايات المتحدة تقوم عمليات صناعة معالجة البترول على تكرير ما تبلغ نسبته سبعة وتسعون بالمائة من الوقود المستخدم في وسائل النقل، إلى جانب تصنيع وتكرير المواد الخام لاستخدامها في العديد من أنواع الصناعات الهامة الأخرى، ومن أمثلتها الصناعة الكيميائية، وفي ذلك الصدد يذكر أن  صناعة تكرير البترول تمتلك شحنات سنوية تبلغ قيمتها مائة ستة وثلاثون دولار، ويعمل ما يصل عدده سبعة وسبعون ألف عامل بها، تلك الصناعة يتم استخدامها بشكل كبير لإنتاج الطاقة والتي يبلغ الاستهلاك السنوي لها  6 كوادريليونات Btus من الطاقة، كما ويتم إنتاج مائة وثمانون طن كل عام من النفايات.

احتياجات فصل مشتقات النفط

يتم استخدام التقنية ذاتها التي يتم استخدامها في كل من صناعة تكرير البترول، والتقنيات المتبعة بفصل الهندسة التقليدية الكيميائية التي يتم الاعتماد عليها بالصناعات الكيميائية والتي تتضمن كل من الاستخراج، والنزع، والامتصاص، وعمليات الأغشية، والتبلور، والتقطير، وسوف تستفيد صناعة تكرير البترول من تقنيات الفصل مع تعزيز كفاءة المواد الخام، وكفاءة الطاقة وفعالية التكلفة.

الفصل العضوي لمشتقات النفط

ستعود صناعة تكرير البترول بالاستفادة من التقنيات المحسنة لعمليات الفصل العضوي، وهي العمليات الأساسية لفصل المواد العضوية، مثل فصل البنزين عن النفط، وفصل المواد العطرية عن وقود الديزل ووقود الطائرات. وباستخدام تقنيات متقدمة للأغشية في مرحلة الفصل العضوي، وخاصة في معالجة مشكلة التورم بالأغشية، يمكن التحكم في استقرار البوليمرات الصلبة والتغلب على خصائص الانتقائية الناعمة.

وفي الأعوام القليلة الماضية تطورت تقنية جديدة تقوم على نظام بوليستر كوبوليمر / غشاء بوليميد في فصل النفتا الثقيل والذي يكون متشقق بطريقة تحفيزية لمادة عطرية ممتلئة بالنفاذ والذي يتم عن طريقه مزج مواد عطرية خفيفة ومادة الجازولين لخلط نواتج التقطير والتي تتمثل في الديزل ووقود الطائرات

: يمكن أن تكون أنظمة التبخر الحالية فعالة في عمليات التقطير والتبخر الهجين، وذلك بسبب عملية التبخر التي تساعد في الفصل الأولي للمركبات وتعتبر ذات تكلفة منخفضة وطاقة. ويتم التلميع عن طريق التقطير، ومن خلال الأغشية والتدفق الأعلى يمكن تحسين فعالية فصل الخلائط العضوية العدوانية بتسرب درجات الحرارة العالية التي تتراوح بين 120-250 درجة مئوية، والتي تستخدم في العديد من التطبيقات بسبب تحسين التكلفة.

تعد مسألة السيطرة على تضخم الأغشية ذات أهمية بالغة لتعزيز الانتقائية، حيث يمكن الوصول إلى انتقائية مرتفعة عن طريق عملية التبخر، حيث يمكن أن يحل التقطير العديد من عمليات الفصل

عمليات فصل مشتقات النفط

يكون النفط الخام عبارة عن سائل داكن اللون ولزج القوام، وفي هذه الحالة لا يكون صالحا للإستخدام حتى يتم تصفيته. ففي هذه الحالة، يحتوي النفط على مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية المختلطة المعروفة بالهيدروكربونات، ويتم عملية التصفية أو ما يعرف بعملية التقطير عن طريق تسخين النفط في أفران مخصصة لهذا الغرض، حتى يتم فصل الهيدروكربونات وفقا لدرجات غليانها.

يتم إجراء هذه العملية في برادات عملاقة، حيث يتم تسخين النفط وصعود البخار، ويتم فصل الجزيئات وفقا لدرجة الغليان والوزن، وتصعد الجزيئات ذات الوزن الخفيف إلى الأعلى من البرج قبل الانتقال إلى الحالة السائلة، مثل البنزين، وتترسب الجزيئات الثقيلة، ويتم استخراج السائل لصنع البنزين والديزل والبارافين.

عملية المعالجة

يتم في مرحلة المعالجة جمع المنتجات المصنعة لتكوين مختلف مستويات الأوكتان وخصائص المنتجات لاستخدامها في البيئات القاسية، مثل خصائص ضغط البخار وإزالة الكبريت من وقود الديزل، وهي عمليات هامة لتحقيق تعليمات الهواء النظيف. وتستغرق عملية المعالجة الأطول في تكرير مشتقات النفط.

عملية التّحويل

بعد اكتمال تكوين النفط في الطبيعة، يتم تحويله بواسطة العديد من العمليات الهامة، بما في ذلك التكسير الذي يقوم بتحويل الجزيئات ذات الوزن الأثقل والقيمة القليلة إلى جزيئات أخف وزنا، وذلك باستخدام الحرارة والضغط. وتشمل تلك العمليات أيضا عملية الألكلة التي تقوم بدمج الجزيئات لإنتاج المزيد من الهيدروكربونات، وتعد مختلفة عن عملية التكسير.

الفصل الكيميائي والفيزيائي لمشتقات النفط

إن النفط الخام يمر بعدد من العمليات قبل استخدامه تعرف بالتكرير، ويتم منها استخلاص الكثير من المركبات الهامة من خلال تكسير الزيوت الخام الى مكوّنات أصلية من النفط عن طريق الأيدروجين وجزيئات الكربون، ثمّ الترتيب مرة أخرى داخل المصافي وتحويلها لمنتجات يصلح استخدامها، سواء صلبة، سائلة أم غازية:

العمليات الفيزيائية

• الطريقة الأولى: تسمى عملية فصل المكونات بالتقطير، وتتم عن طريق فصل المواد بناءً على درجة حرارة الغليان المنخفضة، ثم يتم التبريد والتكثيف. وتتم هذه العملية باستخدام العديد من الأجهزة مثل جهاز التقطير الابتدائي وجهاز التقطير التفريغي.
• الطريقة الثالثة: يستخدم التبريد لفصل الوقود والغازات وتثبيت البنزين.
• الطريقة الثانية: تتمثل في الاستخلاص عن طريق المذيبات والتي تتم من خلال استعمال المذيبات في سبيل فصل خليط من المكوّنات، وتقوم بالاعتماد على النوع الكيميائي للمواد العضوية التي تذوب في المذيبات العضوية، في حين تذوب المواد غير العضوية فيالمذيبات غير العضوية)، ومن تلك المذيبات البنزول والبروبان، والتولوين، وتنتج عن تلك العملية العديد من أنواع الزيوت منها المتوسطة، والثقيلة.

العمليات الكيميائية

تتم تلك العمليات عن طريق التأثير بالحرارة والضغط أو العوامل المساعدة لتحويل المركبات التي تنتج عن عملية التقطير إلى منتجات قابلة للاستخدام، ومن بين تلك العمليات: التكسير المهدرج، والتكسير التحفيزي، والتكسير الحراري.

التنقية والمعالجة

تعتبر هذه العملية هي الأخيرة التي يتم إجراؤها على المنتجات النفطية، سواء كانت عملية كيميائية أو فيزيائية، حيث يتم خلالها إزالة المواد النيتروجينية والشوائب وكبريتيد الهيدروجين التي تتواجد في الزيت.