پالایش نفت یک فرآیند پیچیده است که در آن نفت خام به محصولات مختلفی مانند بنزین، گازوئیل، نفت سفید، سوخت جت، آسفالت و دیگر محصولات صنعتی تبدیل می‌شود. این فرآیند شامل چندین مرحله مختلف است که هرکدام نقش خاص خود را در تبدیل نفت خام به محصول نهایی دارند. در زیر مراحل اصلی پالایش نفت را توضیح می‌دهم:

۱. جداسازی اولیه (Desalting)

• در مرحله Desalting یا جداسازی نمک و آب از نفت خام، هدف اصلی حذف آب و نمک‌هایی است که می‌توانند به تجهیزات پالایشگاه آسیب برسانند و همچنین در فرآیندهای بعدی مشکلاتی ایجاد کنند. این مرحله معمولاً قبل از سایر فرآیندهای پالایش مثل تقطیر انجام می‌شود. در اینجا فرآیندها و دستگاه‌های اصلی که در این مرحله استفاده می‌شوند توضیح داده شده است:

  ۱.۱ استفاده از آب برای شستشو (Water Washing)

  • فرآیند: نفت خام ابتدا با آب مخلوط می‌شود تا املاح و نمک‌های محلول در آن جدا شوند. این کار به‌وسیله تزریق آب به نفت خام انجام می‌شود.
  • دستگاه‌ها: دستگاه‌هایی به‌نام میکسرها برای مخلوط کردن آب و نفت استفاده می‌شود. پس از مخلوط کردن، این ترکیب وارد دستگاه‌های جداکننده می‌شود تا آب و نمک از نفت جداسازی شوند.
  • هدف: این فرآیند به‌طور خاص برای حذف نمک‌های محلول در نفت انجام می‌شود.

  ۲.۱ استفاده از الکترودها (Electrostatic Desalting)

  • فرآیند: در این روش از جریان برق برای کمک به جداسازی آب و نمک از نفت استفاده می‌شود. زمانی که نفت و آب مخلوط می‌شوند، نمک‌های موجود در آب به‌صورت ذراتی با بار منفی و مثبت در می‌آیند. با اعمال ولتاژ بالا، این ذرات از نفت خام جدا می‌شوند.
  • دستگاه‌ها: دستگاه‌های الکترواستاتیک به‌نام واحدهای الکترواستاتیک جداسازی (Electrostatic Dehydrators) برای این فرآیند استفاده می‌شوند. این واحدها معمولاً دارای دو الکترود هستند که باعث می‌شوند ذرات آب و نمک تحت تأثیر میدان الکتریکی قرار بگیرند و جدا شوند.
  • هدف: این روش برای جداکردن آب و نمک‌های غیرمحلول (مانند نمک‌های درشت) که در نفت خام به‌صورت قطرات ریز وجود دارند، به‌کار می‌رود.

  ۳.۱ مراحل جداسازی در برج جداسازی (Settling or Gravity Separation)

  • فرآیند: در این فرآیند، نفت خام و آب به‌طور طبیعی از یکدیگر جدا می‌شوند. نفت خام معمولاً به‌دلیل چگالی پایین‌تر از آب جدا می‌شود و در بالای مخزن قرار می‌گیرد. آب و نمک که چگالی بالاتری دارند، در ته مخزن جمع می‌شوند.
  • دستگاه‌ها: این فرآیند در مخازن جداسازی (Settling Tanks) یا حوضچه‌های جداسازی انجام می‌شود. در این مخازن، نفت خام و آب مدت‌زمانی برای تفکیک می‌مانند تا به‌طور طبیعی از هم جدا شوند.
  • هدف: این روش برای جداسازی آب از نفت به‌صورت غیرمکانیکی و با کمک تفاوت چگالی استفاده می‌شود.

  ۴.۱ فرآیند تبادل یونی (Ion Exchange)

  • فرآیند: این روش برای حذف یون‌های نمک از نفت خام به‌کار می‌رود. در این فرآیند، نفت خام از یک بستر تبادل یونی عبور می‌کند که در آن یون‌های نمک با یون‌های غیر مضر دیگر جایگزین می‌شوند.
  • دستگاه‌ها: بسترهای رزینی یا کاتیونی برای تبادل یون‌ها به‌کار می‌روند. این بسترها می‌توانند یون‌های غیرمطلوب مانند سدیم یا کلر را از نفت خام حذف کنند.
  • هدف: حذف یون‌های نمک به‌ویژه در صورتی که نمک‌ها به‌صورت محلول در نفت وجود دارند.

  ۵.۱ فیلترهای شنی و غشایی (Filtration)

  • فرآیند: از فیلترهای شنی و فیلترهای غشایی برای جداسازی ذرات جامد و آب از نفت استفاده می‌شود. این فیلترها معمولاً برای حذف ذرات ریز نمک و آب به‌کار می‌روند.
  • دستگاه‌ها: فیلترهای غشایی (Membrane Filters) و شنی (Sand Filters) برای حذف آب و ذرات جامد از نفت خام استفاده می‌شوند.
  • هدف: این دستگاه‌ها به‌ویژه برای تصفیه نفت از ذرات ریز و آلودگی‌ها در مراحل اولیه پالایش کاربرد دارند.

  ۶.۱ دستگاه‌های جداکننده (Separators)

  • فرآیند: نفت خام پس از شستشو و استفاده از الکترودها یا فیلترها، وارد دستگاه‌های جداکننده می‌شود. این دستگاه‌ها به‌طور خاص برای جدا کردن آب از نفت طراحی شده‌اند.
  • دستگاه‌ها: دستگاه‌های دو فازی (Two-Phase Separators) یا سه‌فازی (Three-Phase Separators) به‌کار می‌روند. این دستگاه‌ها برای جدا کردن نفت، آب و گاز استفاده می‌شوند.
  • هدف: این دستگاه‌ها به تفکیک نفت از گاز و آب در مراحل پایانی کمک می‌کنند.

۲. تقسیم‌بندی و جداسازی (Distillation)

نفت خام پس از مرحله desalting وارد برج تقطیر (Distillation Column) می‌شود. در این مرحله، نفت به ترکیبات مختلف بر اساس نقطه جوش جدا می‌شود.

• هدف: جداسازی اجزای نفت خام بر اساس دمای جوش آن‌ها.
• فرآیند: نفت خام در دمای بالا به برج تقطیر وارد می‌شود. در این برج، اجزای نفت خام به قسمت‌های مختلف مانند گازهای سبک، بنزین، نفت سفید، گازوئیل و … جداسازی می‌شوند.
  • گازهای سبک: شامل متان، پروپان، بوتان و غیره.
  • بنزین: معمولاً در دمای ۳۰-۲۰۰ درجه سانتیگراد.
  • نفت سفید: در دمای ۱۵۰-۳۰۰ درجه سانتیگراد.
  • گازوئیل: در دمای ۲۵۰-۳۵۰ درجه سانتیگراد.
  • نفت سنگین: از دمای بالای ۳۵۰ درجه سانتیگراد.
• این بخش شامل تقطیر جوش است که به‌عنوان اولین مرحله جداسازی نفت خام انجام می‌شود.

۳. شکست کاتالیزوری (Catalytic Cracking)

برخی از اجزای سنگین نفت خام که در دماهای بالا جداسازی می‌شوند، مانند نفت سنگین و گازوئیل سنگین، در این مرحله به اجزای سبک‌تری مانند بنزین تبدیل می‌شوند.

• هدف: تبدیل مولکول‌های سنگین به مولکول‌های سبک‌تر با استفاده از کاتالیزورها.
• فرآیند: در این مرحله، مواد سنگین در شرایط دما و فشار بالا و با استفاده از کاتالیزورهای خاص شکسته می‌شوند تا به مواد قابل استفاده مانند بنزین و گازوئیل سبک تبدیل شوند.
• کاتالیزور معمولاً سیلیکات آلومینیوم است که فرآیند شکست را تسهیل می‌کند.

۴. هیدروکراکینگ (Hydrocracking)

این فرایند مشابه کاتالیزوری است، با این تفاوت که در اینجا از هیدروژن به جای کاتالیزور برای شکستن مولکول‌ها استفاده می‌شود.

• هدف: بهبود کیفیت محصولات و کاهش گوگرد.
• فرآیند: در این فرایند، نفت خام به همراه هیدروژن تحت فشار بالا و دمای بالا به ترکیبات سبک‌تر تبدیل می‌شود. این فرآیند به تولید بنزین و گازوئیل با کیفیت بالا کمک می‌کند.

۵. افزایش عدد اکتان بنزین (Reforming)

در این مرحله، برخی از ترکیبات بنزینی که ممکن است عدد اکتان پایینی داشته باشند، به ترکیباتی با عدد اکتان بالاتر تبدیل می‌شوند تا برای استفاده در موتورهای خودرو مناسب‌تر شوند.

• هدف: افزایش کیفیت بنزین و بهبود عدد اکتان.
• فرآیند: مولکول‌های بنزین تحت تاثیر دما و فشار بالا و همچنین استفاده از کاتالیزورها تغییر می‌کنند و ترکیبات جدیدی با عدد اکتان بالا ایجاد می‌شود.

۶. پاک‌سازی گوگرد (Desulfurization)

گوگرد موجود در نفت خام باعث ایجاد آلودگی‌های محیطی و مشکلاتی در موتورهای احتراقی می‌شود. بنابراین، حذف گوگرد از نفت و محصولات پالایش‌شده ضروری است.

• هدف: کاهش میزان گوگرد در محصولات نهایی.
• فرآیند: در این مرحله از فرآیندهای شیمیایی برای حذف گوگرد از محصولات پالایش‌شده استفاده می‌شود. این فرایند به کمک هیدروژن انجام می‌شود و به آن Hydrodesulfurization می‌گویند.

۷. سایر فرآیندها

علاوه بر مراحل اصلی ذکر شده، برخی فرآیندهای فرعی دیگر برای بهبود کیفیت محصولات نفتی و کاهش آلاینده‌ها استفاده می‌شوند. این فرآیندها عبارتند از:

• تصفیه بنزین: تصفیه و حذف ترکیبات ناخواسته از بنزین.
• ترکیب و افزودن مواد افزودنی: برخی مواد به محصولات نهایی اضافه می‌شوند تا ویژگی‌های خاصی مانند خاصیت ضد یخ‌زدگی، ضد اکسیداسیون یا محافظت در برابر خوردگی ایجاد کنند.

۸. محصولات نهایی

در پایان فرآیند پالایش، محصولات مختلفی حاصل می‌شود:

• بنزین: برای مصرف در خودروها.
• گازوئیل: برای خودروها و دستگاه‌های سنگین.
• نفت سفید: برای سوخت جت و گرمایش.
• آسفالت: برای ساخت و تعمیر جاده‌ها.
• پروپان و بوتان: به‌عنوان گاز مایع برای سوخت.