فرآیند نانوکاتالیستی تبدیل نفت خام و ته مانده های فوق سنگین به سبک

فرآیند نانوکاتالیستی برای تبدیل نفت خام و ته مانده های فوق سنگین به سبک برای کاهش وزن مولکولی نفت خام سنگین و آلاینده های آن قبل از ورود به پالایشگاه در نوزدهمین دوره کنگره جهانی نفت در مادرید ارائه شد.
مقاله «فرآیند نانوکاتالیستی برای تبدیل نفت خام و ته مانده های فوق سنگین به سبک» به وسیله دکتر جمشید زرکش، مهندس رضا هاشمی، مهندس مریم قائدیان، مهندس حمید رضا خاکدامن، مهندس سید جواد احمدپناه، از پژوهشگاه صنعت نفت و پروفسور سلامبیک حاجیف و حسین کدیف از آکادمی علمی روسیه در قالب پوستر، در نوزدهمین کنگره جهانی نفت که از ۹ تا ۱۳ تیرماه سال جاری (۲۹ ژوئن تا ۳ جولای ۲۰۰۸) در پایتخت اسپانیا برگزار شد، ارائه شد.
استفاده از نفت خام سنگین به دلیل خواص آن (ویسکوزیته بالا، مقدار بالای گوگرد، فلزات سنگین و نیتروژن) بسیار مشکل است؛ به گونه ای که نه تنها استحصال و انتقال آن بسیار سخت و پیچیده است، بلکه قیمت آن در بازارهای جهانی نیز به مراتب کمتر از نفت خام سبک است.
افزایش مصرف روزانه نفت خام سبک، کاهش ظرفیت مخازن نفتی سبک و افزایش ذخایر نفت خام سنگین، نفت خام سنگین را به عنوان یک منبع عمده و اساسی تأمین انرژی در جهان تبدیل کرده است. هم اکنون ذخایر نفت سنگین در دنیا با ظرفیت تولید نزدیک بر ۶ تریلیون بشکه نفت درجا بسیار بزرگ بوده و تا کنون در بیش از هفتاد کشور جهان وجود مخازن نفتی سنگین شناسایی و ثبت شده است.
ضروری است با استفاده از یک فرآیند موثر، نفت خام سنگین را ارتقای کیفیت داد تا هم وزن مولکولی آن کاهش یابد و هم آلاینده های آن قبل از ورود به پالایشگاه حذف شود.
فرآیندهای کراکینگ و هیدروکراکینگ کاتالیستی از جمله روش های ارتقای کیفیت نفت خام سنگین است، ولی این فرآیندها به دلیل فشار بسیار بالا به سرمایه زیادی نیاز دارند، همچنین با داشتن راندمان تولید پایین، محصولات با کیفیت پایین تولید می کنند.
هیدروکانورژن فرآیند شکست کاتالیستی درحضور نانو کاتالیزور و هیدروژن است که با هدف تبدیل نفت خام سنگین با API(درجه سبکی) کمتر از ۵ به برش های سبک با API بیش از ۳۴ و همچنین تبدیل ته مانده های سنگین نفت خام به برش های میان تقطیر استفاده می شود. این فرآیند، شرایط عملیاتی مناسبی نسبت به دیگر روش های ارتقای کیفیت نفت خام سنگین (فشار ۶۰-۷۰ بار و دمای ۴۰۰-۴۵۰ درجه سانتی گراد) دارد.
قابل استفاده بودن برای خوراک های مختلف با مقادیر زیاد گوگرد و فلزات سنگین، حذف کامل فلزات سنگین از نفت، کاهش ۶۰ درصد گوگرد، میزان ناچیز تشکیل کک ( کمتر از ۱درصد)، بازیابی بیش از ۹۵ درصد کاتالیست، راندمان بالای تولید (۹۰-۹۵ درصد)، دارا بودن محصولات جانبی ارزشمند از جمله آمونیوم سولفات و اکسید فلزات سنگین، تولید بالای بخار فشار و بازده حجمی این فرآیند (بیش از ۱۰۰درصد) از جمله مزایای استفاده از روش هیدروکانورژن برای ارتقای کیفیت نفت خام سنگین را است.
در فرآیند هیدروکانورژن، ذرات کاتالیست با مقیاس نانوئی در حضور هیدروژن، به آسفالتن ها نزدیک و به شکست آنها به ترکیب های سبک تر منجر می شود؛ بنابراین با ایجاد یک سیستم کاتالیستی ویژه (استفاده از فناوری نانو)، افزایش چشمگیری در انجام واکنش های مطلوب بین واکنشگرها و سرعت انجام واکنش خواهد شد.
در جریان این فرآیند خوراک هیدروژن و کاتالیست با یکدیگر مخلوط و پس از حرارت دهی و رسیدن به دمای مناسب وارد راکتور می شوند. درون راکتور خوراک (نفت سنگین یا ته مانده سنگین برج تقطیر) در حضور هیدروژن و نانو کاتالیست به برش های سبک تر شکسته و هیدروژنه می شود.
با سرد کردن و دو مرحله جداسازی فشار بالا و فشار پایین، گازهای سبک که عمده آن هیدروژن است، از محصولات مایع جدا می شود. گازهای خروجی از مرحله جداسازی فشار بالا، پس از فرآورش، به وسیله کمپرسور به ابتدای فرآیند بازگردانده و برش های محصول های مایع نیز در برج تقطیر از یکدیگر جداسازی می شوند. ذرات کاتالیست در باقیمانده سنگین باقی می ماند و پس از مراحل بازیافت به ابتدای فرآیند فرستاده می شود.
در این فرآیند فعالیت کاتالیست در اثر حضور کک و فلزات سنگین روی سطح کاتالیست، کاهش پیدا نمی کند؛ به این ترتیب فرآیند هیدروکانورژن، فرآیندی است که با هر نوع نفت خام و باقی مانده سنگین نفتی با هر میزان آسفالتین، گوگرد و فلزهای سنگین می تواند عمل کند.
فراهم آمدن امکان استفاده از فرآیند هیدروکانوژن در محل استخراج نفت خام علاوه بر انتقال آسان و کاهش هزینه های آن، سبب افزایش قیمت می شود.
همچنین فراهم آمدن امکان استفاده از فرآیند هیدروکانوژن برای طراحی و ساخت پالایشگاه های نفت خام فوق سنگین و پالایشگاه های موجود با هدف ارتقای کیفیت ته مانده برج تقطیر در خلا و افزایش ظرفیت تولید آنها از دیگر کاربردهای استفاده از فرآیند هیدروکانورژن با هدف ارتقای کیفیت نفت خام سنگین است.

منبع : شبكه اطلاع رسانی نفت و انرژی