پایان نامه مبانی پالایش نفت و فراورده های پالایشگاه
دیباچه
نفت خام مایعی است غلیظ به رنگ سیاه یا قهوه‌ای تیره که اساساً از هیدروکربنها تشکیل شده است. در مورد منشاء نفت به دو نظریهء معدنی و آلی می‌رسیم. نظریهء منشاء معدنی نفت: که در سال 1886 توسط برتلو داده شد اینک رد شده است. همچنین در سالهای 1889( مندلیوف) نظریهء برتلو را تایید کرد و پس از ان در سال1901 سا باتیه و ساندرنس نظریهء منشاء معدنی بودن نفت را تایید کردند
نظریهء منشاء آلی:
امروزه می‌توان گفت که نظریهء منشاءآلی نفت برای نفت خام سبک به هر نظریه دیگری قابل قبول تر است این نظریه به دلایل زیر متکی است:
1- نفت خام همیشه در لایهای رسوبی یافت میشود که همواره مقدار زیادی از مواد آلی نیز در این لایها وجود دارند.
2- نفت خام محتوی ماده ای به نام پور فیرین می‌باشد. این ماده فقط در عامل سرخی خون (هِمین) حیوانات و نیز در سبزینهء گیاهان وجود دارد.
3- اکثر نفت‌های خام خاصیت چر خش سطح پلاریزاسیون نور را دارند. این خاصیت مربوط به وجود کلسترول است با منشاء حیوانی یا گیاهی.
به نظر می‌رسد که موجودات بسیار کوچک و بیشماری که در دریاها و مرداب‌ها زندگی می‌کنندو پلانگتون (فیتو پلانگتون و زئوپلانگتون‌ها) نامیده می‌شوند منشاء آلی نفت میباشند. توزیع پلانکتونها در سطح دریا یکنواخت نیست. این موجودات در قسمت بالای آب دریا (عمق 50 تا 100 متری) که اشعهء خورشید نفوذ می‌کند و نیز در مجاورت سواحل متمرکزند. تولید مثل این موجودات بسیار زیاد است و پس از نابودی در کف دریا سوب می‌دهند. البته پلانکتونها تنها منبع مواد آلی نیستند. آب رود خانه‌هایی که به دریا میریزند حاوی مقداری مواد هیو میک است که ترکیبشان نزدیک به هیدرو کربنها است.
نفت خام
بسیاری از دانشمندان عقیده دارند که نفت از باقیمانده موجودات ریز و گیاهانی که صدها میلیون سال پیش در دریاها می‌زیسته اند به وجود آمده است. زمانی که آنان مرده اند، بدن آنان در کف دریا، بین رسوبات دریا محصور شده است. بعد از میلیونها سال، گرما و فشار آنها را به نفت و گاز تبدیل کرده است. نفت و گاز معمولاً همراه با هم در پوسته زمین یافت می‌شوند و برای به دست آوردن آنها نیاز به حفاری در پوسته زمین است. در نمودار زیر دوره زمانی شکل گیری نفت خام نمایش داده شده است.
نفت خام و گاز در اعماق زمین، بین چین خوردگیها و سنگهایی که دارای خلل و فرج است یافت میشود. اما ترکیبات نفت خام چیست؟ نفت خام مخلوطی از هیدروکربنهای مختلف است از هیدروکربنهای سبک C1 تا هیدروکربنهای سنگین. همچنین شامل بعضی از نمکها، فلزات و غیره می‌باشد. اگر هر هیدروکربن را به وسیله یک توپ با اندازه مشخص نشان دهیم، شکل زیر بیانگر ترکیبات نفت خام است:
همانطور که در شکل مشخص است، نفت خام مشتمل بر انواع هیدروکربنها می‌باشد. به علاوه ترکیبات دیگری به رنگهای آبی و زرد نیز دیده میشود که نمکها و سایر ناخالصی‌ها میباشند.
مواد آلی موجود در رسوبها حاوی 15-30% اکسیژن و 10-7% هیدروژن میباشند در حالی که مواد نفتی حد اکثر 4% اکسیژن و15-11% هیدروژن دارند. بنا بر این تبدیل مواد آلی به هیدرو کربنها یک پدیده احیا است که به کمک باکتری‌های غیر هوازی مو جود در اعماق آبها صورت می‌گرد. بدین ترتیب مواد آلی طی یک رشته واکنش‌های فساد- تجزیه مولکولی- تراکم وپلیمری شدن به ماده هیدرو کربنی بیار غلیظ به نام کروژن تبدیل میشود. مجموعه این تغییر وتبدیلها را دگرگونی دیا ژنتیک می‌نامند. این دگر گونی از لایه‌های یک متری آغاز شده و تا اعماق هزار کیلو متری ادامه میابد و مدت ان نیز 5 تا 10 هزار سال است.
با ادامه رسوب گزاری عمق لایه‌ها نیز زیاد میشود و در نتیجه فشار ودما افزایش میابد. تحت چنین شرایطی
t>100c, p>1000atm کروژن در اثر تجزیه حرارتی به هیدرو کربن‌های مایع سبکتر تبدیل میگردد وبا ادامه رسوب گذاری، مقداری از این هیدرو کربنها در اثر شکست تبدیل به هیدرو کربن‌های سبک و گاز متان می‌شوند.
شکوفایی فصلی یا سالیانه جلبک‌های پلانکتونیک، غالبا به عنوان بوجود آورنده لامیناسیون ریتمیک در نظر گرفته میشود. همانند تشکیل زغال، شرایط هوازی برای ممانعت از اکسیداسیون مواد آلی و احیا تجزیه باکتریائی مورد نیاز است. بنابراین بیشتر شیلهای نفتی در توده‌های آبی لایه‌لایه در جایی که آبهای سطحی اکسیژن‌دار اجازه رشد پلانکتونها و آبهای احیایی کف اجازه حفظ شدن مواد آلی را می‌دهد، تشکیل می‌شوند.
تعداد صفحات 205 word
فهرست مطالب
دیباچه................................................................ 1
نظریهء منشاء آلی:............................................ 1
نفت خام.............................................................. 1
مقدمه................................................................. 4
روشهای مطالعه کروژن........................................... 4
تجزیه کروژن...................................................... 4
تاثیر فشار بر ساختمان کروژنها........................ 4
دیاژنز کروژن...................................................... 5
محاسبه مچوریتی.............................................. 5
انواع کروژن........................................................ 5
کروژن نوع اول:............................................. 5
کروژن نوع دوم:............................................ 5
کروژن نوع سوم:.......................................... 5
مراحل تشکیل کروژن....................................... 6
مرحله دیاژنز...................................................... 6
تاثیر مرحله دیاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها:................................................................ 6
مرحله کاتاژنز...................................................... 6
تاثیر مرحله کاتاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها:.......................................... 6
مرحله متاژنز.................................................... 6
تاثیر مرحله متاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها:.................................................................. 7
مواد آلی تشکیل دهنده شیلهای نفتی.................................................................................. 7
نوع کروژن در شیلهای نفتی.............................................................................. 7
محیط‌های رسوبی شیلهای نفتی................................................................................ 7
اهمیت شیلهای نفتی از نظر اقتصادی.................................................................... 8
علائم و شواهد مهاجرت هیدروکربورها.............................................................................. 8
مهاجرت اولیه و ثانویه نفت...................................................................... 9
مهاجرت ثانویه نفت........................................................... 9
ویژگیهای زمین شناسی در مهاجرت و تمرکز هیدروکربورها.......................................................... 10
نقش سطح تماس آب و نفت در مهاجرت نفت.............................................................. 11
اکتشاف نفت.................................................... 11
عکسبرداری هوایی.................................... 11
نقشه برداری عملی..................................... 11
نقشه کشی................................................... 12
آزمایش روی نمونه‌های سطحی...................12
رسم نقشه زمین شناسی............................. 12
نقشه ساختمانی زیرزمینی.......................... 12
حفر چاه......................................................... 18
حفاری ضربه‌ای............................................. 20
بهره برداری از نفت........................................ 20
جدا سازی گازها و نفت خام......................... 20
حمل مواد نفتی........................................... 21
انتقال فرآورده‌های نفتی................................ 21
انتقال نفت خام................................................ 22
میادین و ذخایر نفتی و گازی ایران.......................... 23
ذخایر دریای خزر:.......................................... 25
میادین مشترک نفتی:................................. 26
مشخصات نفت............................................... 27
خواص فیزیکی نفت خام................................... 28
ویسکوزیته...................................................... 28
ترکیبات مولکولی نفت خام........................... 28
هیدروکربنها (Hydrocarbons)....................................................................
غیرهیدروکربنهاHeterocompounds) ).............................................................
وزن مخصوص نفت خام.............................. 28
سنجش وزن مخصوص نفت خام.................... 29
ضریب انبساط نفت خام............................... 29
ارزش حرارتی و گرمایی ویژه نفت خام..... 30
نقطه اشتعال نفت........................................ 30
نقطه سفت شدن نفت خام.......................... 30
مخازن نگهداری فرآورده‌های نفتی.............. 30
پالایش نفت........................................................... 34
عوامل تغییر کننده در مخلوط‌های دو تایی........................................................................................................................ 37
تفکیک SEPARATION................................................................................................................................................... 40
تقطیر مخلوط......................................................................................................................................................................... 40
تقطیر ساده غیر مداوم........................................................................................................................................................ 41
تقطیرساده مقاوم................................................................................................................................................................... 41
تقطیر جز به جز:................................................................................................................................................................... 41
تقطیر آنی............................................................................................................................................................................... 42
تقطیر در خلا......................................................................................................................................................................... 42
تقطیر به کمک بخار آب..................................................................................................................................................... 43
برج‌های مورد استفاده در صنعت نفت.................................................................................................................................. 43
انواع برجها:................................................................................................................................................................................... 44
فشار برج:................................................................................................................................................................................. 45
برج تقطیر اتمسفریک Atmospheric coloumn:............................................................................................... 45
برج تقطیر در خلاء Vacuum column:.................................................................................................................. 46
برج تثبیت کننده بنزین:.................................................................................................................................................... 47
تقطیر نفت خام و جدا کردن فرآورده‌های مختلف:..................................................................................................... 47
فرآورده‌های برج تقطیر............................................................................................................................................................. 48
برج تقطیر در خلاء و مواد حاصل از آن......................................................................................................................... 49
استخراج مایع......................................................................................................................................................................... 50
تعادل مایعات سیستم دوتایی............................................................................................................................................ 54
تصفیه کروزن (نفت چراغ) بوسیله انیدرید سولفوری مایع............................................................................................. 57
........................................................................................................................................................................................................ 60
........................................................................................................................................................................................................ 60
........................................................................................................................................................................................................ 61
فصل سوم..................................................................................................................................................................................... 62
تولید و تصفیه برشهای نفتی................................................................................................................................................ 62
مقدمه............................................................................................................................................................................................. 63
اتردوپترول که قبل از 60 درجه سانتی گراد تقطیر میگردد........................................................................................ 63
اسانس که قبل از 200 درجه سانتی گراد تقطیر میگردد............................................................................................ 63
کروزن یا نفت لامپا که قبل از 290 درجه سانتی گراد تقطیر میگردد..................................................................... 63
گازوئیل یا نفت گاز که قبل از 350 درجه سانتی گراد تقطیر میگردد..................................................................... 63
عاری نمودن نفت خام از آب.................................................................................................................................................. 65
دکانتاسیون.............................................................................................................................................................................. 65
افزایش برخی از مواد سبب از بین رفتن امولسیون میگردد. این مواد عبارت است از:........................................ 65
کلرور سدیم و سولفات سدیم که روی جدار ذرات اثر می‌نماید................................................................................... 65
سود که با اسیدهای موجود در نفت ترکیب میشود و تولید صابون می‌نماید.......................................................... 65
و بالاخره اسیدهای معدنی که به علت بار الکتریکی شان سبب تفکیک میگردد................................................... 65
......................................................................................................................................................................................................... 66
سانتریفوژ.................................................................................................................................................................................. 66
صاف کردن:............................................................................................................................................................................. 68
تبخیر:....................................................................................................................................................................................... 68
........................................................................................................................................................................................................ 69
استفاده از یک میدان الکتریکی........................................................................................................................................ 69
بررسی و تجزیه مواد نفتی ازنظر تقطیر............................................................................................................................... 70
بنابراین نقطه ای مانند B که دارای مختصات:.................................................................................................................. 71
می‌باشد، برش 60-45 راروی شکل نمایش می‌دهد........................................................................................................ 71
واحدهای تولید یا دستگاه تقطیر........................................................................................................................................... 73
طریقه منقطع یا غیر مداوم:............................................................................................................................................... 80
روش مداوم:............................................................................................................................................................................ 81
تقطیر موادخام با ستون...................................................................................................................................................... 82
واحد تقطیر دو ستونه.......................................................................................................................................................... 88
تقطیر در خلاء....................................................................................................................................................................... 89
تصفیه برشهای سبک............................................................................................................................................................. 92
تصفیه مواد سفید.................................................................................................................................................................. 94
روش دکتر.............................................................................................................................................................................. 99
روش هیپوکلریت.................................................................................................................................................................. 99
روش کلرورکوئیوریک........................................................................................................................................................ 100
روش تصفیه کاتالیتیکی................................................................................................................................................... 101
تصفیه روغن‌های گریس‌کاری......................................................................................................................................... 101
رده بندی فرآورده‌ها............................................................................................................................................................... 104
کنترل مواد حاصله و تنظیم کار دستگاه‌ها...................................................................................................................... 106
تبدیل مواد نفتی...................................................................................................................................................................... 107
کراکینگ.................................................................................................................................................................................... 108
کراکینگ حرارتی (شکست حرارتی)................................................................................................................................. 112
مکانیسم در کراکینگ حرارتی:........................................................................................................................................... 114
کراکینگ با بخار آب Steam cracking................................................................................................................... 118
عوامل موثر در کراکینگ حرارتی....................................................................................................................................... 121
کاتالیتیک کراکینگ Catalytic cracking............................................................................................................... 130
دستگاه‌های کاتالیتیک کراکینگ................................................................................................................................... 131
هیدروکراکینگ........................................................................................................................................................................ 133
روشهای رفرمینگ................................................................................................................................................................ 135
پلی نریزاسیون.......................................................................................................................................................................... 139
روشهای سنتزی.................................................................................................................................................................... 140
الف: دزیدروژناسیون (هیدروژن گیری)........................................................................................................................ 141
ب – آلکاسیون................................................................................................................................................................... 142
اثر کاتالیزور در سرعت واکنش............................................................................................................................................ 145
زمان واکنش............................................... 145
درجه حرارت واکنش................................. 146
روشهای صنعتی....................................... 147
روش کلوک:............................................. 147
روش U. O. P...................................................
واکنش‌های اختصاصی................................ 149
روشهای تبدیل کاتالیتیکی در صنایع نفت........................................ 154
کراکینگ باگاز هیدروژن در مجاورت کاتالیست............................................................ 155
کاتالیتیک ریفرمینگ Catalytic Reforming................................................................
- کاتالیزور پلاتینیم.................................... 157
تصفیه برشهای نفتی با هیدروژن درمجاورد کاتالیست:.................................................. 157
تصفیه برش نفتا با هیدروژن:................... 158
فعل و انفعالات کاتالیتیک ریفرمینگ:..... 159
اثر متغییرها در عملیات کاتالیتیک ریفرمینگ.............................. 160
دستگاه کاتالیتیک ریفرمر....................... 162
روشهای سنتزی تهیه بنزین....................... 163
1) آلکیلاسیون:.......................................... 163
عوامل مؤثر ر واکنش آلکیلاسیون.............. 165
الف) کاتالیزور........................................... 165
ب) نسبت ایزوبوتان به اولفین:................ 165
ج) زمان واکنش:....................................... 165
د) درجه حرارت:...................................... 165
روشهای صنعتی آلکیلاسیون..................... 165
روشهای صنعتی پلی مریزاسیون.................... 166
روشهای عملی با استفاده از اسد سولفوریک................... 168
روشهای صنعتی ایزومریزاسیون................. 169
روغن سازی................................................... 170
کارخانه روغن سازی پالایشگاه تهران.......... 171
فرآورده‌های مهم نفتی................................... 179
گازهای نفتی یا محصولات فرار نفتی............. 180
محصولات سبک............................................. 180
نفتا و حلالها....................................................... 183
نفت سفید.......................................................... 183
سوخت جت........................................................ 186
نفت گاز............................................................. 186
روغن‌ها................................................................ 188
نفت کوره یا مازوت........................................... 189
قیر یا آسفالت:..................................................... 190
کک.................................... 192
محصولات ویژه:.................................................. 192
مراجع:.........................................................195
فهرست جدوال واشکال
جدول1-1: مطالعات میادین نفتی و گازی تا پایان سال 1381................................................................................... 14
جدول 2-1: اهداف تولید میادین نفتی در حال توسعه به روش بیع متقابل........................................................... 15
جدول 3-1: اکتشاف میادین نفتی جدید طی سالهای 81- 1377............................................................................ 15
جدول 4-1: فعالیت‌های اکتشافی انجام شده طی سالهای 81-1375...................................................................... 17
جدول 5-1: مشخصات میادین مشترک نفتی دریایی: ارقام میلیون بشکه................................................................ 17
جدول 6-1: نفت خام قابل استحصال تا پایان سال 1378 ارقام: میلیارد بشکه....................................................... 18
جدول 7-1: عملکرد حمل فرآورده‌های نفتی در سال 1381 (هزار لیتر)................................................................ 21
جدول 8-1:کارکرد وسایل حمل فرآورده‌های نفتی طی سالهای 81-1377 (میلیون تن بر کیلومتر)........... 22
جدول 9-1: مشخصات خطوط لوله انتقال نفت خام کشورهای حوزه دریای خزر.................................................. 23
جدول 10-1: حمل دریایی نفت خام توسط شرکت ملی نفتکش در سال 1381................................................. 23
جدول 11-1: ذخایر هیدروکربوری مایع ایران (میلیارد بشکه)..................................................................................... 24
جدول 12-1: میزان ذخایر و شاخص جایگزینی ذخایر به تولید کشور در سالهای 81-1380.......................... 25
جدول 13-1: ساختارهای مهم شناسایی شده در جنوب دریای خزر........................................................................ 26
جدول 14-1: وضعیت میادین نفتی مشترک واقع در مناطق خشکی و دریایی در سال 1381........................ 27
جدول 15-1: مصرف فرآورده‌های عمده نفتی طی سالهای 81-1375.................................................................... 31
جدول 16-1: ظرفیت انبارهای پخش پنج فرآورده عمده نفتی در سال 1381(هزار مترمکعب)....................... 32
........................................................................................................................................................................................................ 37
شکل 5-2: منحنی درجه حرارتا کسر مولی جزء A....................................................................................................... 37
شکل 6-2: منحنی فشار و ترکیب........................................................................................................................................ 38
شکل 7-2: منحنی گرم و درجه حرارت و ترکیب........................................................................................................... 38
شکل 8-2: دیاگرام فشار و ترکیب........................................................................................................................................ 38
........................................................................................................................................................................................................ 41
شکل 11-2: شمای ساده دستگاه تقطیر ساده مداوم..................................................................................................... 41
شکل 12-2: شمای ساده ستون تقطیر............................................................................................................................... 42
شکل 13-2: شمای ساده انواع سینی................................................................................................................................. 45
شکل 14-2: شمای ساده برج اتمسفریک........................................................................................................................... 46
شکل 15-2: شمای ساده برج خلاء..................................................................................................................................... 47
شکل 21-2: تاسیسات یک واحد تقطیر نفت خام........................................................................................................... 60
شکل 22-2: واحد بهره‌برداری نفت و گاز........................................................................................................................... 60
شکل 23-2: لایه شکافی......................................................................................................................................................... 61
شکل 1-3: پالایش نفت خام پارافین‌دار (نفت خاورمیانه).............................................................................................. 64
شکل 2-3: شمای یک واحد صنعتی تقطیر (سه مرحله‌ای)......................................................................................... 64
شکل 3-3: دستگاه تهیه روغن.............................................................................................................................................. 65
شکل 4-3..................................................................................................................................................................................... 66
شکل 5-3: مقطعی از سانتریفیوژ DE. LAVAL برای تصفیه مواد نفتی (روغن‌ها)......................................... 67
شکل 6-3: سوپر سانتریفیوژ.................................................................................................................................................... 68
شکل 7-3: مقطعی از سانتریفیوژ دولاوال جهت تصفیه مجدد مواد نفتی (روغن‌ها).............................................. 69
شکل 9-3: نمونه‌ای از منحنی‌های متشابه الخواص........................................................................................................ 72
شکل 10-3: تجمعی از خم‌های تقطیر............................................................................................................................... 73
شکل 11-3: خم فلاش........................................................................................................................................................... 74
شکل 13-3: منحنی‌های تعادل مایع ـ بخار از یک مخلوط بوتان ـ پروپان............................................................... 76
شکل 14-3: نمایش یک ستون تقطیر............................................................ 78
شکل 15-3: دستگاه تقطیر به روش غیرمداوم............................................ 80
شکل 16-3: مخزن و وصلو مواد تقطیر شده................................................. 81
شکل 17-3: دستگاه تقطیر مداوم...................................................... 82
شکل 18-3: مجموعه یک واحد تفکیک ماده خام نفتی............................................................ 83
جدول 3-3: فراکسیون‌های حاصله از تقطیر مجدد اسانس..................................................... 84
شکل 19-3: یک واحد استریپتینگ......................................................................... 85
جدول 4-3: نماینده مشخصات این مازوت‌ها................................................... 86
جدول 5-3: پیلان عمومی پس از تقطیر.............................................................................. 86
شکل 20-3: رفرمینگ کانتالیتیکی (راندمان اسانس مینیمم)................... 87
شکل 21-3: تقطیر نفت خام به روش رفرمینگ ـ کراکینگ (راندمان اسانس ماکزیمم)..................................... 88
شکل 22-3: شمای یک واحد تقطیر دو ستونه..................................... 89
شکل 23-3: شمای قسمت فوقانی یک واحد تقطیر در خلاء.................................... 90
شکل 25-3: یک واحد تصفیه به روش فلوئورسنت............................................... 93
شکل 26-3: شمای یک واحد تصفیه به روش ژیربوتول.......................... 94
شکل 27-3: دستگاه مخلوط کننده............................................................................ 95
شکل 28-3: شمای یک واحد تصفیه به کمک سود....................................................... 98
شکل 29-3: شمای یک واحد تصفیه کاتالیتیکی (Merox)................................... 102
شکل 30-3: بیلانی از صنعت نفت فرانسه........................................... 105
شکل 1-4......................................................... 110
شکل 2-4: توزیع مواد حاصل از کراکینگ نسبت به وزن مولکولی......................................... 111
جدول 1-4:...................................................... 111
