شیرین سازی مشتقات نفت و گاز

شیرین سازی نفت خام ترش، اخیرا با ظهور مقررات جدید کنترل آلودگی و افزایش هزینه های تصفیه پالایشگاه اهمیت بیشتری دارد. اساسا شیرین سازی مشتقات نفتی یا شیرین سازی گاز و میعانات گازی، به معنای فرآیندی است که برای حذف سولفید هیدروژن [H2S] و دی اکسید کربن [CO2] از جریان های گازی یا مایع انجام می شود. پس سولفورزدایی مشتقات نفتی، نوعی شیرین سازی است. کاهش محتوای سولفید هیدروژن نفت خام را می توان با جدا کردن گاز در یک برج تماس در فشار کم انجام داد. علاوه بر این، تثبیت روغن یا میعانات به طور همزمان با انقباض و تلفات مخزن، در مقایسه با جداسازی چند مرحله ای کمتر انجام می شود.

گاز ترش چیست؟

گاز ترش، یک گاز طبیعی است که حاوی مقادیر قابل توجهی سولفید هیدروژن (H2S) است. برای انسان و حیوانات حتی در مقادیر کم بسیار سمی است که خورنده وقابل اشتعال است و بویی شبیه به تخم مرغ فاسد شده دارد. قرار گرفتن در معرض گاز ترش با غلظت های بیش از 1000 پی پی ام حتی در مدت زمان کوتاه نیز کشنده است.

گاز شیرین چیست؟

گاز شیرین، گاز طبیعی است که حاوی سولفید هیدروژن بسیار کم یا بدون آن است. H2S به دلیل سمی بودن آن و همچنین خورندگی برای تمام فلزات مورد استفاده در تجهیزات پردازش، جابجایی و حمل و نقل گاز نامطلوب است. فقدان H2S خورنده، گاز شیرین را با محیط زیست سازگارتر می کند، علاوه بر این، هزینه های تولید خطوط لوله و تجهیزات مربوطه و همچنین هزینه های نصب و نگهداری را نیز کاهش می دهد.

بیشتر بدانیم:

♣ گوگرد زدایی فرآورده های نفتی در صنعت پتروشیمی

♣ معرفی عنصر گوگرد، خواص و کاربردهای آن

فرآیند شیرین سازی گاز و میعانات گازی چیست؟

گازهایی حاصل از منابع نفتی، حاوی مقادیری از سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن هستند که در هنگام تماس با آب حذف می شوند و می توانند محلول های اسیدی تشکیل دهند که باعث ایجاد مشکلات خوردگی در خطوط لوله گاز می گردد. در فرآیند شیرین سازی گاز و میعانات گازی، می توان از انواع مختلف اتانول آمین استفاده کرد، از جمله مونو اتانول آمین (MEA)، دی اتانول آمین (DEA)، دی گلیکولامین (DGA) و متیل دی اتانول آمین (MDEA). اتانول آمین گرم می شود و گاز اسیدی (سولفید هیدروژن و گازهای دی اکسید کربن) و بخار آب به دست می آید. آب نیز حذف می شود؛ در حالی که گاز اسیدی را می توان در واحد بازیابی گوگرد، شعله ور یا بیشتر تصفیه کرد تا عنصر گوگرد جدا سازی شود. در نهایت اتانول آمین بدون چربی به جاذب باز می گردد.

گاز و میعانات گازی خود را از سولفور و گوگرد آزاد کنید:

به جز روش های بالا، یک روش دیگر برای جداسازی سولفور و گوگرد از گاز و میعانات گازی، فناوری غشایی (ممبرین) است. غشا را می توان برای جداسازی بخار آب، H2S و CO2 در سطوح غلظت پایین تر در جریان های گاز طبیعی، مایعات گاز طبیعی (NGL) و گاز مایع (LPG) استفاده کرد. در شیرین سازی گاز طبیعی با غشاها ممکن است، از چندین ستون برای جداسازی موثر و توالی خودکار برای دستیابی به عملکرد مداوم استفاده گردد. روش دیگر برای سولفورزدایی گاز ترش، استفاده از جاذب در دومرحله است. استفاده از این فناوری به طور مستقیم نیاز بازار گاز را، برای بهبود تصفیه گاز فوق ترش پاسخ خواهد داد.

بیشتر بخوانید:

♣ مشتقات نفتی و کاربردهای آن

♣ بررسی جامع حلال، جاذب و کاتالیست

انواع روش های سولفورزدایی از معیانات گازی

برای سولفورزدایی از میعانات گازی، روش های مختلفی وجود دارد که برخی از مهم ترین آن ها به شرح زیر است:

• روش HDS (سولفورزدایی هیدروژنی)
• روش ADS (سولفورزدایی جذبی)
• روش ODS (سولفورزدایی اکسیداسیون)
• روش EDS (سولفورزدایی استخراجی)
• روش BDS (سولفورزدایی زیستی)

لزوم شیرین سازی مشتقات نفتی؛ شیرین سازی گاز و میعانات گازی

قبل از تزریق گاز طبیعی یا گاز محل دفن زباله به خط لوله یا استفاده در کاربردهای تجاری مانند CNG، تولید برق و غیره، باید الزامات خاصی را برای کیفیت برآورده کند. گاز طبیعی یا گاز محل دفن زباله بسته به میزان آلاینده های موجود می تواند شیرین یا ترش باشد. گاز شیرین برای حمل و نقل و فروش مطلوب است؛ زیرا ارزش گرمایشی لازم را دارد، در حالی که گاز ترش باید برای پالایش بیشتر ارسال شود.

جدا از مشکلات تثبیت نفت خام «شیرین»، نفت‌های خام «ترش» که حاوی سولفید هیدروژن، مرکاپتان‌ها و سایر ترکیبات گوگردی هستند، مشکلات فراوری غیرعادی را در تأسیسات تولید میدان نفتی ایجاد می‌کنند. وجود سولفید هیدروژن و سایر ترکیبات گوگردی در جریان چاه، محدودیت های زیادی را تحمیل می کند.

محدودیت های شیرین سازی مشتقات نفتی

مهمترین محدودیت های شیرین سازی مشتقات نفتی و سولفورزدایی شامل موارد زیر هستند:

• ملاحظات ایمنی پرسنل و جلوگیری از خوردگی قطعات، مستلزم کاهش غلظت H2S به سطح ایمن است.
• مواد برنجی و مسی به ویژه با ترکیبات گوگردی واکنش نشان می دهند.
• مشکلات ترک خوردگی تنش سولفیدی در سازه های فولادی رخ می دهد.
• ترکیبات مرکاپتان ها بوی بدی دارند.

شیرین سازی نفت خام چیست؟

تصفیه در پالایش نفت خام روشی است که از طریق آن، آلاینده هایی مانند ترکیبات آلی حاوی گوگرد، نیتروژن و اکسیژن، فلزات محلول، نمک های معدنی و نمک های محلول در آب امولسیونی، از فراکسیون ها یا جریان های نفتی حذف می شوند. پالایشگاه‌های نفت امکان انتخاب از بین چندین روش تصفیه مختلف دارند، اما هدف اصلی اکثر آنها حذف ترکیبات گوگردی ناخواسته است. شیرین سازی مشتقات نفتی شامل شیرین کردن انواع محصولات میانی و نهایی که دربرگیرنده ی عرقیات میانی، بنزین، نفت سفید، سوخت جت و گاز ترش است. شیرین سازی نفت خام، یکی از مراحل اصلی تصفیه نفت خام است که، موجب کاهش ترکیبات گوگرد (سولفید هیدروژن، تیوفن و مرکاپتان) برای بهبود رنگ، بو و پایداری اکسیداسیون می شود. همچنین شیرین سازی مشتفات نفتی غلظت دی اکسید کربن را نیز کاهش می دهد.

انواع شیرین سازی مشتقات نفتی

در بخش های مختلف زیر، فرآیند شیرین سازی مشتقات نفتی و گاز انجام می گردد:

• شیرین سازی گاز و میعانات گازی
• شیرین سازی نفتا
• شیرین سازی نفت کوره

پروژه شیرین سازی نفت خام

پروژه شیرین سازی نفت خام، شامل انتخاب یک روش تصفیه یا سولفورزدایی مشتقات نفتی است. این روش، به مقدار و نوع ناخالصی‌های فراکسیون‌های مورد تیمار و میزان حذف ناخالصی‌ها در فرآیند بستگی دارد. برخی از فرآیندها به تبدیل برخی از ترکیبات گوگردی و همچنین الفین ها، مواد آسفالتی، ترکیبات اکسیژن و ترکیبات نیتروژن محدود می شوند. فرآیندهای مختلف، ناخالصی‌ها را از طریق معرف‌های شیمیایی، کاتالیزورها و با جذب روی موجود در خاک رس یا مواد مشابه حذف می‌کنند. اگر مرکاپتان ها در نفت سفید خام نیز موجود باشند، پیش تیمارهای دیگری موردنیاز است. اما شیرین سازی نفتا ممکن است علاوه بر این تیمارها، نیاز به تیمار با اسید سولفوریک و خاک کامل داشته باشد. کم کیفیت ترین نفت سفید خام نیاز به تصفیه با اسید سولفوریک قوی، خنثی سازی با قلیا و تقطیر مجدد دارد.

روش های شیرین سازی نفت خام

1. فرآیند شیرین سازی مشتقات نفتی با سود سوزآور

فرآیندهای شیرین سازی با سود سوز آور، محصولات جانبی آلی (محلول های سوز آور فنلی و نفتنیک) تولید می کنند که باید هنگام طراحی یک کارخانه تصفیه در نظر گرفته شوند. تیمار با آب، پرمصرف ترین جایگزین برای شیرین کننده سود سوز آور بوده و بسیار موثر است. اکتشافات اولیه مبنی بر اینکه بو و رنگ محصول را می توان با حذف اسیدهای آلی (اسیدهای نفتنیک و فنل ها) و ترکیبات گوگردی (مرکاپتان و سولفید هیدروژن) بهبود بخشید، منجر به توسعه شستشوی سوزاننده است. این فرآیند شامل مخلوط کردن محلول آب قلیا با یک برش نفتی است. تیمار در اسرع وقت پس از تقطیر برش نفتی انجام می شود. زیرا تماس با هوا، گوگرد آزاد را تشکیل می دهد که دارای خوردگی است و حذف آن دشوار خواهد بود. قلیا با هر سولفید هیدروژن موجود واکنش و سدیم سولفید را تشکیل می دهد که محلول در آب است.

2. فرآیند شیرین سازی مشتقات نفتی با اسید (اسید شویی)

سولفورزدایی مشتقات نفتی با اسیدها، مانند تیمار با سود سوزآور، روشی است که مدت ها است در صنعت نفت مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر اسید سولفوریک که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد، مصرف اسیدهای مختلفی مانند اسید هیدروفلوئوریک، اسید کلریدریک، اسید نیتریک و اسید فسفریک نیز معمول است. اما در بیشتر موارد استفاده از اسیدهای دیگر به جز اسید سولفوریک مزیت کمتری دارد. واکنش های اسید سولفوریک با برش های نفتی پیچیده است. اجزای نامطلوبی که باید حذف شوند معمولا در مقادیر کم وجود دارند. مقادیر زیادی اسید برای حذف کارآمد مورد نیاز است که ممکن است باعث تغییرات مشخصی در باقیمانده مخلوط هیدروکربنی شود.

3. فرآیند شیرین سازی مشتقات نفتی با خاک رس

فرآیند شیرین سازی با خاک رس یا آهک برای نفت تصفیه شده با اسید، آثاری از مواد آسفالتی و سایر ترکیبات را حذف می کند که رنگ، بو و پایداری محصول را بهبود می بخشد.

کلام آخر:

امروزه شیرین ساز نفت و سولفورزدایی میعانات گازی صرفا برای آماده سازی آنها برای حمل و نقل استفاده می شود. نه تنها فرآیند شیرین سازی مشتقات نفتی از اهمیت بالایی برخوردار است، بلکه انتخاب روش صحیح سولفورزدایی مشتقات نفتی نیز بسیار مهم است. در کنار پارامترهایی از قبیل بازده روش، هزینه و زمان، لزوم عدم آسیب به محیط زیست نیز اهمیت بسزایی دارد. از بین روش های ارائه شده برای شیرین سازی گاز و میعانات گازی، برخی از اسیدها همچون اسید سولفوریک، تشکیل لجن اسیدی داده که موجب تخریب محیط زیست می شود. آرال شیمی با ارائه محصول ارگانیک سولفورین (به عنوان یک کاتالیست اسیدی) به سادگی فرآیند سولفورزدایی مشتقات نفتی و میعانات گازی را انجام می دهد. در عین حال هیچگونه دیسپوزال خطرناکی ایجاد نمی کند.