خب چند تا فرآیند مختلف هست واسه تولید بنزین. یکی نیست. رفرمینگ هیدروکراکینگ آلکیلاسیون همون کتابی که دوستمون معرفی کرده خیلی عالیه تو سایت هم یه تاپیک هست در مورد فرآیندهای پالایش ببینی مطالب خوبی توشه
روشهای تولید بنزین
برش هیدروکربنی بنزین از روشهای مختلفی تولید می شود که می توان آنها را به دو دسته کلی فیزیکی و شیمیایی تقسیم کرد. روشهای فیزیکی برمبنای جداسازی ترکیبات مختلف نفت خام از یکدیگر و تولید انواع برشها هیدروکربنی می باشد، اما روشهای شیمیایی از طریق انجام واکنشهای شیمیایی روی برخی ترکیبات هیدروکربنی سنگین و یا سبک و تبدیل آنها به محصولات مورد نظر انجام می گیرد.
1- روشهای فیزیکی
در واقع تولید فیزیکی بنزین از طریق جداسازی برشهای مختلف نفت از یکدیگر، تنها از یک روش انجام می پذیرد و آن نیز روش تقطیر اتمسفری در پالایشگاه می باشد. می توان تقطیر اتمسفری را نخستین گام پالایش نفت خام در یک پالایشگاه دانست (شکل زیر ).
نفت خام پس از نمک زدایی، به داخل یک سری تبادلگر گرمایی پمپ می شود و دمای آن پس از تبادل گرما با فرآورده های خروجی به ºC 288 می رسد. سپس نفت خام در کوره ای (یعنی کوره های شعله مستقیم یا "کوره های لوله ای") حرارت بیشتری می بیند تا دمایش به حدود ºC399 برسد و پس از آن به منطقه تبخیر سریع تفکیک کننده های اتمسفری (محل ورود خوراک به برج که باعث فلش شدن خوراک و تبخیر ناگهانی آن می گردد) وارد می شود. دمای تخلیه کوره به اندازه کافی زیاد است (343 تا ºC399) تا موجب تبخیر تمام فرآورده های حرکت کننده به بالای منطقه تبخیر سریع برج، به علاوه حدود 10 تا 20 درصد باقیمانده های کف برج شود. این 10 تا 20 درصد تبخیر اضافی موجب می شود تا در سینی های بالای منطقه تبخیر سریع برج، نوعی تفکیک اجزاء به کمک جریان بازروانی درونی، مازاد بر جریانهای خروجی، صورت پذیرد.
جریان بازروانی از طریق مایع کردن جریان بخار خروجی بالای برج و بازگردانیدن بخشی از آن به بالای برج و همچنین، گردش جانبی و بازگردانی جریانها در قسمت پایینتر برج انجام می پذیرد. هر یک از فرآورده های جانبی که از برج خارج می شوند، مقدار جریان بازروانی در پایین منطقه خروج جریان را تقلیل می دهند.
اگر چه در برج تقطیر نفت خام، معمولا از ریبویلر استفاده نمی شود، غالبا چند سینی در زیر منطقه تبخیر سریع تعبیه می شود تا بخار آب از سینی پایین برای تبخیر باقیمانده نفت گاز از مایع در منطقه تبخیر سریع وارد ستون شود و بدین ترتیب، جریان خروجی پایین برج با نقطه ی اشتعال بالا بدست آید. بخار آب موجب کاهش فشار جزیی هیدروکربنها می شود و بنابراین دمای تبخیر مورد نیاز نیز کاهش می یابد.
برج تقطیر اتمسفری، معمولا دارای 30 تا 50 سینی تفکیک است. جدا کردن مخلوطهای مرکب از نفت خام، نسبتا به آسانی انجام می شود و معمولا از 5 تا 8 سینی برای هر محصول جانبی به علاوه همین تعداد سینی در بالا و پایین سینی خوراک، ضروری است. بنابراین یک برج اتمسفری تقطیر نفت خام با چهار جریان جانبی خروجی به 30 تا 42 سینی نیاز خواهد داشت.
چون مواد سبکتر وارد مواد سنگینتر می شوند و با آنها در هر سینی درحال تعادل می باشند لذا جریانهای مایع جانبی که از برج خارج می شوند، مقداری مواد با نقطه ی اشتعال پایین به همراه خواهند داشت بدین ترتیب نقطه ی اشتعال مایعات خروجی از ستون را کاهش می دهند. در یک برج عریان سازی شامل 4 تا 10 سینی، این مواد سبک به کمک بخار آب تزریق شده از سینی پایینی، از جریان جانبی جدا می شوند. بخار آب و مواد سبک به منطقه تبخیر برج اتمسفری، در بالای نقطه ی خروج جریان جانبی مربوطه بازگردانده می شوند.
پنتان و مواد سنگینتری که از بالای برج خارج شده اند در چگالنده بالای برج تقطیر اتمسفری مایع می شوند. این بخش که جریان بنزین سبک بالای برج را تشکیل می دهد، دارای مقداری پروپان و بوتان و عمدتا همه مواد دیرجوشتر موجود در فاز بخار بالای برج می باشد. بخشی از این مایع به عنوان مایع بازروانی به بالای برج برگردانده می شود و بقیه به قسمت تثبیت واحد صنعتی گاز پالایشگاه فرستاده می شود و در آنجا پروپان و بوتان از بخش (Fº 180 – C5 ) Cº82 – C5 بنزین LSR جدا می شوند.
البته بنزین مستقیم تقطیر معمولا دارای اکتان پایینی است. بنابراین بخشی از آن برای افزایش اکتان تحت عملیات فرآیند های اصلاحی مثل رفورمینگ قرار می گیرد. خوراک این واحدها بنزین مستقیم و نفتا است که همگی عدد اکتان پایین دارند.
مشکل اساسی تولید بنزین از روش تقطیر، حجم محدود آن خصوصا برای نفت خام های سنگین می باشد. بطور مثال برای نفت خام با 34.2º API ،میزان بنزین و نفتای حاصل از تقطیر % 33.5 بوده، برای 26.4º API ، حدود % 24.4 می شود، و برای 23.8º API (نفت خام سنگین) به % 17.9 خواهد رسید. بنابراین روش تقطیر نمی تواند میزان کافی بنزین جهت بازار مصرف تولید نماید و لازم است از عملیات بر مواد سنگین (مازوت) و سبک (گازهای پالایشگاه) از روشهای شیمیایی جهت افزایش تولید بنزین استفاده نمود.
2- روشهای شیمیایی
روشهای شیمیایی متعددی برای تولید بنزین وجود دارد ولی می توان مهمترین آنها را روشهای کراکینگ کاتالیستی، هیدروکراکینگ، و آلکیلاسیون دانست. هر کدام از این روشها به شکلهای مختلفی صورت می گیرد که هر روش متعلق به یکی از شرکتهای نفتی می باشد.
2-1- کراکینگ کاتالیزی
کراکینگ کاتالیستی مهمترین و رایجترین فرآیند پالایشگاهی برای تبدیل نفت خام های سنگین به مواد پر ارزشتری مانند بنزین و محصولات سبکتر است. در آغاز، کراکینگ به کمک گرما انجام می شد ولی فرآیند کاتالیستی بدلیل تولید مقدار بیشتر بنزین با عدد اکتان بالاتر و مقدار کمتری نفت کوره ی سنگین و گازهای سبک، تقریبا به طور کامل جایگزین کراکینگ گرمایی شده است. گازهای سبکی که در کراکینگ کاتالیستی تولید می شوند، در مقایسه با کراکینگ گرمایی محتوی اولفینهای بیشتری هستند.
فرآیند کراکینگ، تولید کربن (کک) می کند که روی ذرات کاتالیست زئولیت باقی می ماند و به سرعت، فعالیت آن را تقلیل می دهد. بمنظور حفظ فعالیت کاتالیست در سطح مورد نیاز باید کاتالیست را از طریق سوزاندن این کک با هوا بازیابی کرد. بنابراین کاتالیست بطور مداوم بین واکنشگاه و بازیاب در حرکت است (شکل زیر). واکنش کراکینگ، گرماگیر و واکنش بازیابی گرمازاست.
متوسط دماهای واکنشگاه بین Cº 480-540 و دماهای نفت ورودی بین Cº 260-425 ، و دماهای خروج از بازیاب Cº 815-650 می باشد. فرآیندهای کراکینگ کاتالیستی امروزی را می توان در دو گروه: واحدهای متحرک بستر و واحدهای سیال بستر، طبقه بندی کرد. در هر دو گروه تغییراتی طبق نظر طراح و یا سازنده صورت می گیرد ولی عملیات پایه در دو گروه بسیار شبیه یکدیگر است. فرآیند کراکینگ ترمافور (TCC) نمونه ای از واحدهای بستر متحرک، و کراکینگ کاتالیستی سیال بستر (FCC) نمونه ای از واحدهای مجهز به بستر سیال است. امروزه تعداد بسیار معدودی از واحدهای TCC در حال کار هستند، در حالی که واحدهای FCC بسیار رایج شده اند.
جریانهای فرآیندی واکنش در همه انواع واحدها مشابه هستند. خوراک نفت کوره (مازوت) داغ با کاتالیست داغ خروجی از فعال کننده در خط بالابرنده خوراک یا در واکنشگاه تماس حاصل می کند. با پیشرفت واکنش کراکینگ، فعالیت کاتالیست بدلیل پیدایش کک در سطح آن به سرعت فروکش می کند. کاتالیست و هیدروکربن به روش مکانیکی از هم جدا می شوند و نفت باقیمانده بر روی کاتالیست، پیش از ورود به بازیاب به وسیله بخار آب جدا می شود. بخار نفت از قسمت بالا گرفته می شود و به برج تقطیر جز به جز ارسال می گردد تا در آنجا به جریانهایی با گستره ی جوش مورد نظر تفکیک شود.
کاتالیست مصرف شده وارد بازیاب می شود و با سوخته شدن رسوب کک به کمک هوا، دوباره فعالیت خود را باز می یابد. دمای بازیاب به دقت تنظیم می شود تا در عین حال که مقدار کربن مورد نظر سوزانده می شود، از افزایش زیاد دما که منجر به کاهش فعالیت کاتالیست می شود احتراز گردد. گازهای خروجی در جداکننده های سیکلونی و رسوب دهندگان الکتروستاتیکی از ذرات کاتالیست تفکیک می شوند. در برخی از واحدها، پیش از تماس کاتالیست با نفت ورودی، اکسیژن جذب سطحی شده توسط کاتالیست، به هنگام خروج از بازیاب توسط جریان بخار آب از آن جدا می شود.