منابع خوراك صنایع پتروشیمیایی

تهیه منابع خوراك هیدروكربنی برای كارخانه پتروشیمیایی در یك پالایشگاه امروزی می تواند عملیات قابل ملاحظه ای باشد

این منابع خوراك، برحسب نوع مصرف و روش تهیه به سه گروه عمده تقسیم می‌شوند. این گروه‌ها عبارتند از آروماتیك‌ها، هیدروكربن‌های سیر نشده (اولفین‌ها و دی‌اولفین‌ها) و هیدروكربن‌های سیر شده (پارافین‌ها و پارافین‌های حلقوی). برای تولید آروماتیك‌ها از همان واحد رفرمینگ (تبدیل) كاتالیزی استفاده می‌شود كه برای افزایش عدد اكتان بنزین سنگین تقطیر مستقیم و تهیه منابع اختلاط بنزین به كار می‌رود. برای كاربرد پتروشیمیایی، بخش آروماتیكی به روش استخراج با حلال تغلیظ می‌شود. بخشی از هیدروكربن‌های سیرنشده در واحد كراكینگ كاتالیزی سیال بستر تولید می‌شود ولی قسمت عمده آن باید از كراكینگ منابع خوراك پالایشگاه به وسیله بخار یا بسپارش سبك مولكولی اجزای سازنده دارای وزن مولكولی پایین تهیه گردد. به منظور رعایت تداوم در ترتیب عملیات پالایشگاه، درباره تهیه منابع خوارك پتروشیمیایی، به ترتیب زیر بحث خواهد شد: آروماتیك‌ها، هیدروكربن‌های سیر نشده، و هیدروكربن‌های سیر شده.

تولید آروماتیك‌ها

برای تولید آروماتیك‌ها به منظور مصارف پتروشیمیایی، می‌توان از فرایند رفرمینگ كاتالیزی با شدت بالاتر، در مقایسه با روش معمول در تولید بنزین موتور، استفاده كرد. استفاده از مواد اولیه غنی از نفتن‌ها نیز در بالا بردن بهره‌تولید آروماتیك‌ها موثر است، زیرا هیدروژن‌زدایی از نفتن‌ها موثرترین واكنشی است كه انجام می‌گیرد و بیشترین مقدار آروماتیك‌ها را تولید می‌كند. جدول (۱) اثر افزایش شدت عملیات رفرمینگ كاتالیزی بر افزایش بهره تولید آروماتیك‌ها را نشان می‌دهد. (عدد اكتان پژوهشی بدون سرب ( RON )، معیار سنجش شدت عملیات است.) آروماتیك‌های ۸ C -۶ C (بنزن، تولوئن، زایلن، و اتیل بنزن) حجم عمده آروماتیك‌های مصرفی در صنایع پتروشیمیایی را به خود اختصاص می‌دهند و بنزن، در معرض بیشترین تقاضا است. فرآوردة رفرمینگ كاتالیزی، تمامی این آروماتیك‌ها را در بر دارد، این مواد به وسیله تركیبی از فرآیندهای استخراج با حلال، تقطیر و تبلور، به صورت مواد خالص، جدا می‌شوند. به علاوه، به دلیل تقاضای خیلی بیشتر برای بنزن، مقادیر اضافی تولوئن و زایلن‌ها كه فراتر از نیاز بازار می‌باشند به روش آلكیل‌زدایی با هیدروژن به بنزن تبدیل می‌شوند. استخراج آروماتیك‌ها با حلال: در روش‌های جداسازی امروزی برای بازیافت آروماتیك‌ها از جریان‌های هیدروكربنی، از فرآیند استخراج مایع- مایع با حلال به منظور جداسازی بخش آروماتیك از سایر هیدروكربن‌ها استفاده می‌شود. در غالب فرآیندهای مورد استفاده در پالایشگاه امریكا از پلی گلیكول‌ها یا سولفولان به عنوان حلال استخراج، استفاده می‌شود. فرآیندهای پلی گلیكول، عبارتند از: فرایند Udex كه به وسیله بخش داوكمیكال طراحی شده و UOP آن را به ثبت رسانیده است; و فرایند تترا كه بخش لینده یونیون كارباید به ثبت رسانیده است. حلال‌های مورد استفاده عبارتند از: تترااتیلن گلیكول برای فرایند تترا و معمولا دی اتیلن گلیكول برای روش Udex . همچنین می‌توان از دی پروپیلن گلیكول و تری اتیلن گلیكول استفاده كرد. فرایند سولفولان را، در آغاز گروه شل داچ رویال طراحی كرد كه بعدا به وسیله UOP در سطح جهان به ثبت رسید. حلال مورد مصرف این فرایند سولفولان (تتراهیدروتیوفن ۱-۱ دیوكسید) است. نمودار جریان ساده شده این فرایند در شكل (۱) نشان داده شده است.

مهم‌ترین الزامات برای یك حلال عبارتند از :

۱- گزینش پذیری بالا برای آروماتیك‌ها در مقابل غیر آروماتیك‌ها

۲- ظرفیت بالا (انحلال پذیری آروماتیك‌ها)

۳- امكان تشكیل دو فاز در دماهای منطقی

۴- امكان جدا شدن سریع فازها

۵- پایداری گرمایی خوب

۶- خورنده نبودن و واكنش پذیر نبودن

فرایند Udex كه از پلی گلیكول‌ها استفاده می كند، اولین فرایند استخراج با حلالی بود كه در سطح گسترده مورد بهره‌بردای قرار گرفت. بیشتر این واحدها هنوز هم در پالایشگاه‌های ایالات متحده امریكا فعال هستند ولی از سال ۱۹۳۶، بیشتر واحدهای احداثی جدید از نوع فرایند سولفولان و یا تترا می‌باشند شكل (۲)، به ازای هر گزینش پذیری مشخص، انحلال پذیری آروماتیك‌ها در سولفولان، تقریبا دو برابر انحلال پذیری آن‌ها در تری اتیلن گلیكول است. انحلال پذیری بیشتر، استفاده از سرعت گردش كمتر حلال را میسر می‌سازد و به این ترتیب، هزینه‌های بهره‌برداری كمتر می‌شود. به دلیل مشخصه‌های حلال‌های قطبی، در هر دو نوع فرآیند استخراج با حلال، پلی گلیكول و سولفولان، تركیبی از روش‌های استخراج مایع-مایع و عریان‌سازی استخراجی، برای جداسازی اروماتیك‌ها از سایر هیدروكربن‌ها به كار می‌رود . انحلال پذیری غیراروماتیك‌ها در فاز استخراج شده نیز افزایش می‌یابد، در نتیجه عملكرد گزینشی حلال كاهش می‌یابد و موجب می‌شود تا مقداری هیدروكربن غیراروماتیكی به همراه فاز استخراج شده به ستون عریان‌سازی استخراجی وارد شود. در ستون عریان‌سازی استخراجی، یك تقطیر استخراجی انجام می‌شود و هیدروكربن‌های غیرآروماتیكی از مخلوط حلال –آروماتیك‌ها تفكیك شده به عنوان بازروانی به ستون استخراج بازگردانده می‌شوند. سپس حلال از جریان محصول استخراجی كه عاری از هیدروكربن‌های غیرآروماتیكی است بازیابی می‌شود و بخشی كه باقی می‌ماند حاوی كمتر از ppm ۱۰۰۰ تركیبات آلیفاتیكی است. بازیافت آروماتیك‌ها نوعا مساوی یا بزرگ‌تر از ۹.۹۹، ۰.۹۹، ۰.۹۷ درصد، به ترتیب برای بنزن، تولوئن و زایلن‌ها است. به دلیل میل تركیبی فوق‌العاده زیاد حلال های قطبی با آب و حلالیت كم در محصول پالایش محتوی غیرآروماتیك‌ها، حلال از فاز محصول پالایش به شیوه شستشو با آب بازیافت می‌شود. آب به ستون عریان‌سازی استخراجی (در فرایند تترا) یا به ستون بازیافت استخراجی (در فرایند سولفولان) هدایت می‌شود تا از حلال جدا گردد. میزان آب در حلال‌ها به دقت كنترل شده و از آن به منظور افزایش گزینش پذیری حلال استفاده می‌شود.

---