معلومات عامة عن النفط2.

تكرير النفط :-

هو العمليات الضرورية التي يمكن من خلالها معالجة الزيت الخام، بتكسير هذا الأخير إلى مكوناته الأصلية وإعادة ترتيبها وتصنيعها إلى منتجات صالحة للاستعمال.

مصفاة النفط:-

هي عبارة عن منشأة تستقبل النفط الخام وتفرز مواده إلى عدد كبير من المنتجات النفطية الاستهلاكية ؛ كالكازولين والقار ووقود الطائرات ووقود السيارات والنفط الأبيض والمئات من المنتجات وتتكون المصفاة بشكل عام من:

1. أبراج الفصل.

2. مبادلات حرارية.

3. مضخات كهربائية أو بخارية.

4. مفاعلات كيمياوية.

5. أوعية وخزانات للفصل والتخزين.

6. صمامات ومسيطرات آلية ويدوية.

7. بالإضافة إلى آلاف الأطنان من الأسلاك الكهربائية والأجهزة الدقيقة.

و يمر النفط داخل المصافي بثلاث مراحل وهي:-

1. الفصل:تفصل المواد بالحرارة، فالأثقل وزناً يبقى أسفل البرج والأخف في الأعلى.

2. التحويل: إجراء بعض العمليات الكيميائية لتحويل النفط إلى منتجات مرغوبة كالبوليمرات (البلاستيك أو اللدائن).

3. المعالجة: تنقية المنتجات النفطية من الشوائب وإعداده للاستهلاك وأيضا يتم استخراج الغازات للاستفادة منها في بقية عمليات الإنتاج مثل إنتاج غاز الهيدروجين من النقثا الثقيلة للاستفادة منه في وحدات التكسير بالهيدروجين حيث يتم الاستفادة من آخر قطرة من النفط الخام.و منشأة مصفاة النفط منشأة كبيرة تقدر بمساحة مئات الملاعب الكروية، وهي تعمل 24 ساعة في اليوم على مدار السنة وتحتاج لتشغيلها إلى مئات العاملين، كما أن تكاليف إنشاءها وتشغيلها تقدر بمليارات الدولارات وأيضا لا يمكن تشغيل هذه المعدات من دون الوحدات المساندة كالطاقة والصيانة والمعدات الثقيلة.





عمليات التكرير:-

أولا-التقطير:-

فيها تفصل الجزيئات الأخف ذات درجات الغليان المنخفضة بواسطة الغليان والتكثيف كما يلي:

*التقطير الابتدائي أو الجوي:-

تجزئة النفط الخام إلى قطفات تكون كل منها مجموعة مكونات هيدروكربونية وذلك بتسخينه بحيث يرفع النفط الخام بالمضخات من مستودعاته إلى فرن "ولكن عادة يجري له عملية تسخين تدريجي باستعمال مبادلات حرارية تتبادل بين النفط الخام البارد والقادم من الخزانات وبين منتجات برج التكرير الساخنة والتي بحاجة إلى تبريد, وحيث إن هذا العمل يساعد في تخفيف تكاليف التبريد فانه أيضا يمنع تفحم النفط والذي يحدث عندما يتم تسخين النفط بشكل مفاجئ ثم يدخل إلى الفرن"، فيتبخر تبخرا جزئيا.

ويمكن التحكم في درجة حرارة برج التجزئة بتمرير السائل الموجود في أسفل البرج، في فرن لغليه من جديد كما يمكن التحكم في درجة الحرارة أعلى البرج بإعادة دفع جزئ معين من المنتج الذي يخرج من هذه المنطقة بعد تكثيفه وتسمى هذه العملية" الارتداد" ومع أنه يتجمع على كل صينية من صواني برج التجزئة سائل له مدى غليان يختلف قليلا ،فإن جزءا معينا من المنتج سوف يكثف ،رغم أن مدى غليانه أقل من مدى غليان معظم السائل المتجمع على الصينية وعندئذ يتم سحب السائل من صواني خاصة إلى أعلى أبراج جانبية وفي هذه الأبراج يفيض السائل مجتازا عددا قليلا من الصواني، بينما تطرد الأبخرة المتصاعدة المواد أقل كثافة وبذلك يتحدد مدى غليان السائل المنتج وتعود الهيدروكربونات التي تطرد بالغليان إلى البرج الرئيسي.

المنتجات الرئيسية التي تأخذ من برج التقطير تحت الضغط الجوي هي:الغازات النفطية الخفيفة التي تستخدم في صناعة الأسمدة ،البوتاجاز، الكازولين الذي يستخدم في إنتاج بنزين السيارات ،الكيروسين ،السولار، الديازال والمازوت.

*التقطير تحت الضغط المخلخل"ألتفريغي":-

تستخدم هذه الطريقة لتجزئة زيت الوقود الثقيل "المازوت" الناتج من عملية التقطير الابتدائي إلى بيتومين "إسفلت" ومواد أخرى "سولار" و"مقطرات شمعية" وتستخدم أساسا في إنتاج الزيوت والشحوم، كما يمكن استخدامها في عمليات التكسير الحراري أو بالعوامل المساعدة ونشير إلى أنه يجب خفض درجة الحرارة اللازمة لتبخير أكبر جزء من زيت الوقود الثقيل للحصول على الإسفلت لأنه يمكن تخفيض نقطة غليان السائل بتخفيض الضغط الواقع عليه. وفي هذه الطريقة تستخدم أجهزة أو مضخات التفريغ للاحتفاظ بضغط منخفض ،كما تستخدم مضخات لرفع الزيت خلال فرن إلى برج التقطير تحت الضغط المنخفض، إذ أن التفريغ يحول دون سحب الزيت بالتدفق الطبيعي ويتحول الزيت إلى بخار وينساب الإسفلت إلى القاع حيث يقابله بخار ماء ذو درجة عالية، يتسبب في دفع ما قد يكون عالق بالإسفلت من مواد زيتية قليلة الكثافة إلى أعلى البرج. وتخرج الأجزاء ذات الكثافة المنخفضة من أعلى البرج على شكل بخار مختلط ببخار الماء ،ليمر على مكثف يكثفهما معا ،ثم يدخل المزيج من السولار والبخار المتكثفين إلى برج الاسترجاع، فترد الأبخرة بسحبها بالمضخات إلى أعلى الصينية من صواني برج التجزئة، ويسحب الباقي باعتباره أحد المنتجات النهائية، ويتم سحب الغاز غير المكثف من أعلى البرج بواسطة مضخات التفريغ. وتسحب السوائل من برج التقطير على أبعاد مختلفة فيمرر كل سائل ببرج تثبيت لفصل المواد الخفيفة بالاستعانة ببخار الماء وإعادتها إلى البرج. أما الباقي فيبرد على حدى، وهو أساسا السولار والمقطرات الشمعية التي تصبح المادة الخام لصناعة زيوت التزييت والشحومات، كما يمكن استخدامها في عمليات التكسير بالعوامل المساعدة ويتبقى "الاسفلت" في قاع البرج. تتمثل نتائج التقطير تحت التفريغ في: زيوت التزييت، الاسفلت.



من أنواع التقطير بشكل عام:-_

أولا التقطير تقنية هدفها فصل مواد كيميائية عن بعضها البعض اعتمادا على اختلاف درجة غليانها فنحصل على قطارة من جهة ومادة غير مرغوبة من جهة أخرى.

تتمثل عملية التقطير المائي في تبخير خليط غير متجانس مكون من الماء ومادة طبيعية يليه تكثيف البخار بتبريده للحصول على نكهات أو روح عطر.

والتقطير أنواع ويستخدم في تكرير النفط و صناعة الدواء و صناعة البتروكيماويات و تحلية المياه وغيرها

التقطير هو عملية لفصل المواد بوساطة الحرارة. وهي لا تحتاج غلى إضافات أخرى أو مذيبات أو كيماويات. وتعتمد الطريقة على فروق في درجة غليان السوائل المراد فصلها. ويسمي الكيميائيون هذا الفرق "فرق الضغط البخاري للمواد عند درجة حرارة معينة".

وكما بالشكل التالي:-



عندما نقوم بتسخين مخلوط السوائل 1 (ودرجة غليانه منخفضة) والسائل 2 (درجة غليانه مرتفعة)، وليكن نسبة المخلوط الابتدائية نحو 1و0 (أي 10 % (السهم الأزرق الرأسي)). فترتفع درجة حرارة المخلوط إلى أن تصل منحنى الغليان (منحنى السائل باللون الأزرق). ويتكون البخار الناتج فوق السائل المغلي غنيا ببخار السائل ذو درجة غليان منخفضة، وفقيرا بالنسبة لبخار السائل ذو درجة غليان مرتفعة (تابع السهم الأفقي من اليسار إلى اليمين عند درجة حرارة ثابتة، حيث يلتقي بمنحنى البخار (الخط الأحمر)). ويلتقي السهم بمنحنى البخار عند نسبة 6و0 (أي أن نسبة السائل المراد تنقيته في البخار أصبحت 60 %). وعند تكثيف البخار نحصل على سائل يساوي في نسبته نسبة السائلين في البخار. بذلك يصبح السائل الناتج غنيا بالسائل ذو درجة غليان منخفضة. ويلاحظ أنه مع مرور الوقت تقل نسبة السائل (الطيّار) إلى السائل ذو درجة غليان عالية في قارورة الغليان.





التقطير جاف:-



هو تسخين المواد الصلبة لإنتاج المنتجات الغازية (التي تتكاثف فتتحول إلى موائع أو مواد صلبة). قد تتضمن العملية أو لا تتضمن عملية تحلل حراري. تكاثف النواتج و تجمع. وتتطلب هذه العملية درجات حرارة أعلى من تلك المستخدمة في عملية التقطير التقليدية. استخدمت هذه العملية لاستخلاص الوقود من الفحم والخشب. ويمكن أن يستخدم أيضا لتحطيم الأملاح المعدني مثل الفوسفات في عملية التحلل الحراري، في هذه الحالة ينتج غازا ثنائي أكسيد الكبريت و ثلاثي أكسيد الكبريت اللذان يذوبان في الماء للحصول على حمض الكبريتيك.





تقطير بالتفريغ (تحت ضغط مخلخل) :-

هو نوع من التقطير يفرغ فيه الهواء الموجود فوق المخلوط السائل في القارورة إلى ضغط يقل عن ضغط البخار مما يسمح بتبخر معظم المكونات الطيارة ، وعلى الأخص تبخر المكونات ذات درجة غليان منخفضة. أي أن العملية تتم تحت ضغط أقل من 1 ضغط جوي . ^[1] وتستغل طريقة التقطير بالتفريغ ظاهرة أن غليان سائل يحدث عندما يتساوى كل من ضغط البخار للسائل مع الضغط المحيط به . ويستخدم تقطير بالبخار إما برفع درجة حرارة المخلوط أو أيضا بدون الحاجة إلى رفع درجة حرارته.

مواد تتأثر بالحرارة مثل بيتا كاروتين يجري تقطيرها بنجاح بطريقة التقطير بالبخار لفصل المذيب بدون إفساد مادة ألبيتا كاروتين . كما تنتج تلك الطريقة نفايات أقل بمقارنتها بطريقة التقطير بالبخار . ولذلك تستعمل كثيرا في الصناعة حيث يلزم مبادل حراري للتسخين.



قد تحتاج المخلوطات ذات درجات غليان قريبة من بعضها إلى عدة مراحل لفصل المكونات عن بعضها . وتشكل طريقة التقطير بالتفريغ إحدى الطرق التي تقلل من عدد المراحل .

وتستخدم صناعة البتروكيماويات أبراجا للتقطير بالتفريغ ( كما يرى في الرسم الأتي) . وهي أبراج قد يصل قطرها 14 متر وارتفاعها 50 متر ، وهي تقوم بتقطير 25.4000 متر مكعب يوميا.



تقطير بالبخار (البخاري):-

هي طريقة خاصة للتقطير أي لفصل المواد، تستخدم لفصل المواد التي تتأثر بالحرارة مثل العطور والمواد العضوية. أبتكاره العالم العربي ابن سينا.

تتحلل كثير من المواد العضوية تحت تأثير الحرارة، ولذلك لا تصلح الطريقة العادية للتقطير لفصلها وتنقيتها. وتستخدم طريقة التقطير بالبخار وذلك بإدخال البخار أو الماء مع المواد المطلوب فصلها، بذلك تنخفض درجة غليان المواد مما يساعد على التبخر في درجة حرارة أقل، أي تتبخر في درجة حرارة تحت تلك الدرجة التي تتحلل فيها. وإذا كانت المادة تتحلل في درجة التقطير بالبخار فيمكن الجمع بين طريقة التقطير بالبخار وطريقة التقطير بالتفريغ. وبعد انتهاء عملية التقطير حيث تتكثف الأبخرة كالمعتاد، تتجمع في القارورة النهائية خليط من المادة العضوية المراد فصلها والماء، وهذه يسهل فصلهما.

يستخدم التقطير بالبخار لفصل الزيوت العطرية والروائح. وخلال تلك العملية يمرر بخار الماء خلال الأوراق النباتية أو الأزهار التي تحتوي على الزيوت العطرية. وتستخدم الطريقة أيضا في بعض عمليات تركيب المواد. ويتم الحصول على زيت الكافور وزيت البرتقال بتلك الطريقة في الصناعة.

يستخدم التقطير بالبخار أيضا في تكرير البترول والصناعات البتروكيماوية. كذلك تستخدم الطريقة في الصناعات الغذائية، مثل تحضير المايونيز التي تحفظ في أنابيب تحت ضغط عال.

التقطير ألإتلافي ‏:-

هي عملية انحلال حراري تجري في جهاز التقطير (المعوجة) لتسمح بتجميع المركبات المتطايرة. وقد أدت العملية إلى اكتشاف الكثير من المركبات الكيميائية قبل التمكن من اصطناعها لاحقًا. والتقطير ألإتلافي ليست عملية أساسية كعملية تقطير حقيقية، ولكنها تفاعل كيميائي. فهو تفاعل إرجاعي قوي، يؤدي إلى تكسير الجزيئات إلى عناصر بحجم أصغر، ومتطايرة بشكل أكبر. وكمثال تاريخي معتبر عن التقطير ألإتلافي يمكننا ذكر تقطير القار. وخشب الصنوبر، الغني بالتيربين، تسخن في حاوية في جو خال من الهواء مما يسبب تحلل المواد. والنتائج الثانوية هي زيت التربنتين والفحم النباتي. وما تزال هذه العملية تستخدم في الدول الاسكندينافية لصنع القار. المواد المتطايرة من زفت قطران الفحم( volatiles) (CTPV) هي نتيجة التقطير ألإتلافي للفحم الحجري. وتحتوي هذه المواد المتطايرة غالبًا على هيدروكربون عطري متعدد الحلقات، التي تتسامى بسهولة وهي عوامل مسرطنة.

وكأمثلة أخرى عن المواد التي شاع استخدام التقطير ألإتلافي لاستخراج المواد الكيميائية والمواد الأخرى منها:

· الخشب لإعطاء الميثانول، والتيربين، وجاياكول.

· التفحيم أو التكويك يشير إلى تحول الفحم أو الزيت الثقيل إلى فحم الكوك، وعادة عند درجات حرارة تقارب الألف درجة.

· الفحم الحجري لإعطاء غاز الاستصباح والقطران.







التقطير المجزأ (التجزيئي):-


هو عملية فصل مخلوط إلى مكوناته الأصلية أو أجزائه الأصلية، مثل فصل المركبات الكيميائية عند درجة غليانها عن طريق تسخينها إلى درجة حرارة تتبخر عندها المكونات. وهذه العملية للتقطير هي عملية مميزة حيث تبلغ درجة غليان المكونات تحت 25 درجة مئوية وتحت الضغط العادي. وإذا كان الفرق في درجة غليان المكونات أقل من 25 درجة مئوية تستعمل طريقة "التقطير البسيط".