امکان سنجی تولید حلال ۴۰۳ در پالایشگاه نفت کرمانشاه

نوع و مشخصات فراورده‌های تولیدی هر پالایشگاه وابسته به تجهیزات و خوراک ورودی هر پالایشگاه بوده و تا حدی می‌توان آن را اختصاصی تلقی نمود یکی از فراورده‌های مهم پالایشگاه نفت کرمانشاه حلال‌های نفتی میباشد که در این گزارش به آن میپردازیم.

حلال‌های ۴۰۲ (آروماتیک پایین) و ۴۰۳ (آروماتیک بالا)

این حلال‌ها با نام عمومی وایت اسپریت‌ها مخلوطی از هیدروکربن‌های پارافینی و آروماتیکی با تعداد کربن-C_۱۲ C_۷ با دامنه تقطیر ۱۴۲-۲۰۰ درجه سانتیگراد هستند. این حلال‌ها مایعاتی شفاف، به رنگ آب و نامحلول در آب، دارای بوی ملایم بوده، از لحاظ شیمیایی پایدارند و خورندگی ایجاد نمیکنند.

از جمله کاربرد‌های این حلال‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

بعنوان حلال در تینر‌های رنگ و لاک الکل، به عنوان حلال خشک کن رنگ‌ها، به عنوان حلال در چاپ پارچه، به عنوان حلال چربی گیر از سطوح فلزات، بعنوان حلال واکس‌های مخصوص اثاثیه منزل، مبلمان، کف پوش‌ها و همچنین واکس کفش، بعنوان حلال خشک شوئی.

حلال‌های نفتنی– بنزینی: مهمترین حلال این دسته با نام حلال ۴۰۳ شناخته می‌شود و از اختلاط برش‌های نفتی و بنزینی حاصل می‌شود. این حلال نیز در صنایع رنگ سازی، کشاورزی و تینر سازی کاربرد دارد. حلال ۴۰۳ معمولا بر پایه نفتا تولید می‌شود و عمدتا برای تولید هیدروکربن‌های سنگین (شبه گازوئیل) مصرف می‌شود.

یکی ازانواع حلال‌های استراتژیک که مصرف آن به رشد روز افزون صنایع مصرف کننده آن روز به روز در کشور در حال افزایش است حلال ۴۰۳ است. در حال حاضر تنها پالایشگاه تولید کننده حلال ویژه ۴۰۳ در کشور که محصول خود را از طریق بازار ازاد ارائه می‌کند، پالایشگاه اصفهان می‌باشد که با تولید ماهانه حدود نیم میلیون لیتر از این حلال توانسته است مشتریان خود را در حالت رقابت برای خرید این محصول قرار دهد.

حلال ۴۰۳ با دارا بودن حداقل ۴۵ % ترکیبات اروماتیکی شامل هیدروکربن‌های پارافینی و سیکلو پارافینی است. کاربرد ان بیشتر به عنوان رقیق کننده در لاک الکل ها، رنگ ها، جلا دهنده‌ها و مرکب چای، به عنوان رقیق کننده در ساخت چسب‌ها و به عنوان ماده تشکیل دهنده‌ی تینر می‌باشد.

توسعه روز افزون صنایع مصرف کننده حلال‌های اروماتیک بالا، افزایش ظرفیت تولید حلال‌های وایت اسپریت از جمله حلال ۴۰۳ را در استان کرمانشاه و همچنین استان‌های همجوار، به یک اولویت اساسی تبدیل کرده است.

پویایی بازار مصرف این حلال هیچ گاه به سمت اشباع شدن می‌رود و نیز با توجه به ناکافی بودن میزان تولید داخلی توسط پالایشگاه اصفهان، به نظر می‌رسد تولید این محصول در پالایشگاه نفت کرمانشاه بتواند سهم بسزایی در بازار مصرف داخلی و همچنین بازار صادراتی را به خود اختصاص دهد.

در حال حاضر روش‌های مختلفی برای تولید این حلال وجود دارد. در یکی از این روش‌ها می‌توان مستقیما از روی برج تقطیر در خلا برش غنی از اروماتیک را جداسازی کرد و با برش‌هایی از نفتا با نسبت‌های مختلف مخلوط کرد.

اما در پالایشگاه کرمانشاه که برج تقطیر خلا وجود ندارد می‌توان از روش Blending استفاده کرده و با توجه به خصوصیات فیزیکی ترکیبات مختلفی که در پالایشگاه کرمانشاه تولید میشود، حداکثر تلاش خود را برای دستیابی به این هدف به کار برد و احیانا در صورت نیاز قسمتی از ترکیبات مورد نظر را از خارج از پالایشگاه تأمین کرد.

با بررسی و مقایسه مشخصات برخی از برش‌های هیدروکربنی پالایشگاه کرمانشاه به این نتیجه رسیدیم که تولید حلال ۴۰۳ با انجام تغییراتی بر روی برش‌های مانند Kerosenc یا plate format و یا HSRG و یا سایر برش‌ها امکان پذیر است.

برای این منظور همانطور که از قبل و با توجه به آنالیز حلال ۴۰۳ می‌دانیم برای این منظور باید یک جز پایه را داشته باشیم که بتواند بخش آلفاتیکی و آروماتیکی این حلال را تاأمین کند که این جز را میتوان از بین برش‌هایی مانند B.Naphtha، Kerosene و یا مخلوطی از هر دو انتخاب کرد. که این مخلوط باید در واحدی شبیه به unifiner ویژگی‌های فیزیکی آن‌ها شبیه به حلال ۴۰۳ شود.

برای انتخاب برش تشکیل دهنده جزء آروماتیکی میتوان ۲ راه پیشنهاد کرد. یا اینکه محتوای آروماتیکی این حلال را از طریق اعمال تغییرات فنی در واحد تبدیل کاتالیستی و تغییر در جزء Plat Format تامین میکنیم. در صورتیکه که مدیریت پالایشگاه تشخیص دهد که تهیه برش اروماتیک از داخل مجموعه پالایشگاه امکان پذیر نیست و این برش حتما باید در جای دیگری مصرف شود، میتوان از برش آروماتیک سبک تولیدی توسط پتروشیمی‌ها استفاده کرد.

باتوجه به نزدیک بودن رنج FBP، IBP حلال‌های دسته ۴۰۰ را مستقیما از برج استخراج کرد که این برش بعدا تحت تأثیر انجام فرایند‌های ثانویه قابل تعدیل به هر کدام از حلال‌های دسته ۴۰۰ باشد.

با توجه به بررسی‌های انجام شده بر روی مشخصات حلال ۴۰۳ و همچنین امکان تهیه ترکیبات مورد نیاز برای بلندینگ این حلال، می‌توان با مخلوط فیزیکی برش‌های هیدروکربنی مناسب به مشخصات مد نظر دست یافت.

دو دسته برش هیدروکربنی جهت تهیه این حلال لازم است. حدود ۵۵% وزنی از برش‌های هیدروکربنی غیرآروماتیک با محدوده جوش ۱۴۸ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد و حدود ۴۵ درصد باقی مانده برش‌های آروماتیک به محدوده جوش ۱۴۸ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد.

منابع برش هیدروکربن غیر آروماتیک:

این هیدروکربن‌ها به راحتی از واحد‌های مختلف پالایشگاه قابل تهیه است. پالایشگاه کرمانشاه هم اکنون در حال تولید حلال ۴۰۲ از بلندینگ نفتا در واحد ۴۰۰ می‌باشد که دقیقا همان برش غیر آروماتیک مورد نیاز برای حلال ۴۰۳ می‌باشد.

-برش بلندینگ نفتا

-برش لایت اند برگشتی از پتروشیمی بیستون

منابع برش هیدروکربن آروماتیک:

-پلت فورمیت داخل پالایشگاه کرمانشاه

-برش‌های آروماتیک پتروشیمی خارج از پالایشگاه (پتروشیمی‌های اراک و تبریز)

قبل از هر چیزی ضروری است مروری بر برش‌های تولیدی در پالایشگاه کرمانشاه داشته باشیم.

 1-   نفتا

برش نفتا و یا بلندینگ نفتا تولیدی در پالایشگاه کرمانشاه

نفتای به دست آمده از برج تقطیر جهت مصارف گوناگونی مانند افزودن به گازوئیل یا نفت کوره و یا ساخت حلال مورد استفاده قرار میگیرد.

بلندینگ نفتا بهترین گزینه برای استفاده در تولید حلال ۴۰۳ بعنوان برش پایه (غیر آروماتیک) می‌باشد. وجود حدود ۲۱ درصد حجمی از ترکیبات آروماتیک می‌تواند در رسیدن به درصد نهایی اروماتیک حلال ۴۰۳ مورد استفاده قرار گیرد.

بنابراین بالاتر از ۵۰ درصد حجمی از حلال ۴۰۳ را می‌توان از این حلال استفاده نمود. جهت جداسازی برش مورد نیاز تهیه حلال ۴۰۳ که دارای دامنه جوش از ۱۴۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد دارد، این برش با استفاده ار دستگاه تقطیر ساده موجود در مرکز تفکیک گردید.

 2-   برش لایت اند تصفیه نشده برگشتی از پتروشیمی بیستون

مشخصات برش لایت اند نشان می‌دهد که میتوان از این برش به عنوان جز پایه در تولید حلال ۴۰۳ استفاده نمود.

  3-  پلت فورمیت

بعنوان مناسب‌ترین منبع برش آروماتیک در پالایشگاه کرمانشاه می‌توان از برش پلت فورمیت که محصول خروجی واحد ۲۰۰ است استفاده نمود. آنالیت این برش نشان دهنده آن است که حدود ۴۲% حجمی از این ترکیب آروماتیک است.

با توجه به تاکید مجموعه پالایشگاه بر تأمین مواد اولیه حلال ۴۰۳ از محصولات تولیدی خود پالایشگاه کرمانشاه و با مرور آنالیز‌های انجام گرفته میتوان گفت برای تولید این حلال باید از نفتا بعنوان برش پایه و همچنین پلت فورمیت به عنوان برش تأمین کننده جز آروماتیکی استفاده کرد به همین منظور ابتدا با انجام تقطیر ساده بر روی این ۲ برش آن‌ها را در رنج بین ۱۴۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد جداسازی کردیم و سپس نمونه‌های مختلف با نسبت‌های گوناگونی از این ۲ برش را ساخته و مورد آنالیز قرار دادیم و مشخصات آن‌ها را با مشخصات حلال ۴۰۳ مقایسه کردیم.

طبق آنالیز‌های صورت گرفته توسط آزمایشگاه بهترین نسبت اختلاط برای زمانی که از لایت اند و پلت فورمیت استفاده می‌کنیم نسبت ۴۰ به ۶۰ درصد حجمی هچنین برای زمانی که از بلندینگ نفتاو پلت فورمیت به عنوان اجزای اصلی برای حلال ۴۰۳ استفاده میکنیم بهترین نسبت آن‌ها ۶۵ به ۳۵ درصد حجمی است.

روش دیگر تهیه برش پایه در پالایشگاه کرمانشاه

با بررسی‌های به عمل امده برروی آنالیز مربوط به انواع برش‌های تولیدی در پالایشگاه نفت کرمانشاه به این نتیجه می‌رسیم که تنها بخشی از برش HSRG و همچنین بلندینگ نفتا میتوان به عنوان برش پایه جهت تولید حلال ۴۰۳ استفاده کرد.

سایر برش‌ها مانند LSRG و یا کروسین و گازوئیل به دلیل اینکه خارج از رنج تقطیر این حلال هستند برای استفاده مناسب نمی‌باشند. با بررسی‌های به عمل آمده مشخص شد که در زمان تصفیه بلندینگ نفتا بعد از خروج از برج تقطیر در برج استریپر V۱۰۴ حدود ۳۰% از این حلال دوباره به برج اصلی بازگردانده می‌شود که اگر بتوان جایگزین مناسبی برای آن پیدا کرد که دیگر به برج اصلی بازگردانده نشود میتواند به وسیله‌ی اختلاط با ۱۰ درصد ابتدایی برش کروسین منبع مناسبی برای برش پایه حلال ۴۰۳ باشد.

در صورت تمایلی مجموعه پالایشگاه در حال حاضر امکان خرید برش‌های آروماتیکی سبک در بازار نیز وجود دارد که در بازار و بورس با قیمت مناسب در دسترس هستند، از نمونه این برش‌ها میتوان به برش Fuel oil پتروشیمی تبریز اشاره کرد که دارای ۸۰ درصد محتوای آروماتیکی است و از این مقدار حدود ۷۰ درصد حجمی کل ترکیب در ناحیه تقطیر ۱۴۰ تا ۲۰۰ قرار میگیرد.۲۰ درصد باقی مانده از این ترکیب قابلیت فراوری واستفاده در سایر برش‌های سنگین از جمله گازوئیل را دارد به همین جهت میتوان از تمام این برش به خوبی استفاده کرد.

از دیگر نمونه‌های موجود در بازار بورس جهت تأمین محتوای آروماتیکی میتوان به برش C_۷ واحد PGH پتروشیمی شازند اراک اشاره کرد که با دارا بودن گستره‌ی تقطیر نزدیک به حلال ۴۰۳ دارای حدود ۸۵ % ترکیبات آروماتیکی است.

پیشنهاد تولید دیگر حلال‌ها در پالایشگاه کرمانشاه

با توجه به بررسی‌های انجام شده و مشخصات هیدروکربن‌های فرعی موجود در پالایشگاه کرمانشاه، میتوان با دارا بودن یک سیستم جداسازی با استفاده از برج جدا کننده اتمسفری مناسب حلال‌های دیگری را نیز فرموله کرد.

مطلب قابل ذکر اینکه با توجه به نبود برج تقطیر در خلائ در این پالایشگاه و همچنین نبود فرایند‌هایی مانند کراکینگ، ایزومریزاسیون و ... که باعث تولید محصولات جانبی با درصد آروماتیک بالا می‌شود، قطعا گستره‌ی تولید حلال‌ها در محدوده حلال‌ها با درصد آروماتیک پایین خواهد بود. برخی از این حلال‌ها عبارتند از:

۱-حلال ۴۰۴ که برش سبکتر HSRG می‌باشد. در محدوده جوش ۹۰ تا ۱۵۷،

۲-حلال ۴۰۶ برش سنگین‌تر LSRG در محدوده جوش ۴۰ تا ۸۷،

۳-حلال ۴۰۹ برش سبکتر پلت فورمیت در محدوده جوش ۴۷ تا ۱۷۲ در حدود ۷ درصد آروماتیک

۴-پترولیوم اتر با نقطه جوش کمتر از ۶۹ درجه سانتیگراد شامل حلال پنتان، هگزان، هپتان و اکتان

۵-حلال ۴۰۰ در محدوده جوش ۴۵ تا ۱۵۰ با درصد آروماتیک ۳۰ درصد.

پیشنهاد ویژه برای تولید گروه حلال‌ها در یک واحد

تا اینجا بحث بر روی آن بود که منابع مختلف یک برش در پالایشگاه را شناسایی و عمل جداسازی هر برش را در محدوده مد نظر انجام داده و در نهایت برش‌ها را با ترکیب درصد بهینه با توجه به مشخصات محصول نهایی بدست بیاوریم.

روش دیگر این خواهد بود که ابتدا منابع برش‌های مدنظر را قبل از جداسازی با هم وارد سیستم جداکننده که میتوان یک برج تقطیر و یا استریپر باشد نموده و با توجه به مشخصات محصول مد نظر عمل جداسازی را انجام دهیم. با این عمل میتوان بر اساس تعداد خروجی‌های این جدا کننده محصولات مختلفی را تولید نمود.

در این مورد یک پیشنهاد میتواند استفاده از واحد ۴۰۰ پالایشگاه باشد. هم اکنون از این واحد برای تولید حلال ۴۰۲ استفاده می‌شود که خوراک آن بلندینگ نفت می‌باشد. می‌توان درصد متفاوتی از بلندینگ نفتا و پلت فرمیت را بعنوان خوراک ورودی در نظر گرفت و برش مد نظر را از خروجی بدست آورد.

دستگاه‌ها و وسایل مورد نیاز برای این واحد شامل برج تقطیر ساده، استریپر، سیستم بلندینگ شامل همزن و ظروف حجمی دقیق می‌باشد.