چالش های ذاتی هیدروکربن های سنگین: گرانروی بالا، فلزات سنگین و ناخالصی ها

صنعت نفت و گاز در دهه های اخیر با تغییرات شگرفی در ماهیت خوراک های در دسترس روبرو شده است. با کاهش ذخایر نفت خام سبک و شیرین، توجه صنایع پالایشی به سمت منابع هیدروکربنی سنگین معطوف شده است. هیدروکربن های سنگین به دلیل ساختار پیچیده مولکولی و چگالی بالا، ویژگی های فیزیکی و شیمیایی متفاوتی نسبت به برش های سبک دارند که فرآورش آن ها را با چالش های فنی و اقتصادی متعددی مواجه می کند. شناخت دقیق این چالش ها، نخستین گام در جهت بهینه سازی فرآیندهای تولید و دستیابی به ارزش افزوده بالاتر در این حوزه است.

گرانروی بالا و معضلات انتقال و فرآورش

یکی از بارزترین ویژگی های فیزیکی هیدروکربن های سنگین، گرانروی یا ویسکوزیته بسیار بالای آن هاست. این پارامتر مستقیما بر قابلیت جاری شدن ماده تاثیر می گذارد. در مقیاس صنعتی، گرانروی بالا به معنای نیاز به صرف انرژی بسیار زیاد برای پمپاژ و انتقال مواد در خطوط لوله است. زمانی که ویسکوزیته از حد مجاز فراتر رود، افت فشار در مسیر انتقال به شدت افزایش یافته و تجهیزات مکانیکی تحت فشار مضاعف قرار می گیرند.

برای مقابله با این چالش، واحدهای پالایشی ناچار به استفاده از روش هایی نظیر گرمایش مداوم مخازن و خطوط لوله یا تزریق حلال های رقیق کننده هستند. این اقدامات نه تنها هزینه های عملیاتی را افزایش می دهد، بلکه پیچیدگی های طراحی سیستم های انتقال را نیز دوچندان می کند. علاوه بر این، در مراحل جداسازی و تقطیر، گرانروی بالا باعث کاهش سرعت انتقال جرم و حرارت شده و راندمان برج های تقطیر را به شکل محسوسی کاهش می دهد.

حضور فلزات سنگین و اثرات مخرب بر کاتالیست ها

هیدروکربن های سنگین به طور ذاتی حاوی مقادیر قابل توجهی از فلزات سنگین نظیر وانادیوم، نیکل و آهن هستند. این فلزات معمولا در ساختارهای آلی پیچیده ای به نام پورفیرین ها محصور شده اند. وجود این عناصر در خوراک ورودی به واحدهای پالایشی، یک تهدید جدی برای کاتالیست های گران قیمت محسوب می شود.

فلزاتی مانند نیکل و وانادیوم با نشستن بر روی سایت های فعال کاتالیست ها در فرآیندهای شکست کاتالیستی (FCC) یا هیدروکراکینگ، باعث مسمومیت کاتالیست و از کار افتادن زودرس آن می شوند. این پدیده منجر به افزایش سرعت تشکیل کک و کاهش انتخاب گری فرآیند در تولید محصولات با ارزش نظیر بنزین و گازوئیل می گردد. مدیریت این چالش مستلزم بهره گیری از واحدهای پیش تصفیه پیشرفته برای حذف فلزات است که سرمایه گذاری اولیه سنگینی را به همراه دارد.

ناخالصی های گوگردی و نیتروژنی: سدی در برابر استانداردهای زیست محیطی

ناخالصی ها در هیدروکربن های سنگین تنها به فلزات محدود نمی شود. ترکیبات گوگردی و نیتروژنی در این مواد به وفور یافت می شوند. وجود گوگرد نه تنها باعث خوردگی شدید در تجهیزات فلزی و مخازن می شود، بلکه در هنگام احتراق محصولات نهایی، منجر به انتشار اکسیدهای گوگرد (SOx) می گردد که از آلاینده های اصلی محیط زیست هستند.

ترکیبات نیتروژنی نیز به نوبه خود باعث ناپایداری رنگ و کیفیت محصولات شده و در فرآیندهای نهایی، مانع عملکرد بهینه کاتالیست های هیدروژناسیون می شوند. جداسازی این ناخالصی ها از دل ساختارهای آروماتیک سنگین نیازمند فشار و دمای بسیار بالا در واحدهای هیدروژناسیون (Hydrotreating) است. این موضوع باعث می شود که تولید فرآورده های منطبق با استانداردهای یورو از خوراک های سنگین، فرآیندی دشوار و پرهزینه باشد.

ترکیب با ترکیبات آسفالتنی و رسوب گذاری

آسفالتن ها سنگین ترین و قطبی ترین بخش هیدروکربن های سنگین هستند. این مواد در شرایط عادی در حالت تعادل در نفت حضور دارند، اما هرگونه تغییر در دما، فشار یا ترکیب شیمیایی (مثلا در هنگام اختلاط با سایر جریان ها) می تواند منجر به ناپایداری و رسوب آن ها شود. رسوب آسفالتن در مبدل های حرارتی باعث ایجاد لایه های سخت و عایق می شود که راندمان انتقال حرارت را به شدت کاهش داده و نیاز به توقف های مکرر برای شستشو و اورهال تجهیزات را ایجاد می کند.

پتروپالایش نیک یزد: پیشرو در عبور از چالش های فنی

شرکت پتروپالایش نیک یزد با درک دقیق این چالش های ذاتی در هیدروکربن های سنگین، استراتژی خود را بر پایه نوآوری و بهره گیری از دانش متخصصین داخلی بنا نهاده است. ما در این مجموعه با استقرار سیستم های مدیریت کیفیت QMS و تکیه بر زیرساخت های استراتژیک خود در منطقه ویژه اقتصادی یزد، موفق شده ایم با بهینه سازی فرآیندهای پالایشی، بیش از 45 نوع فرآورده نهایی با کیفیت را از خوراک های متنوع تولید کنیم. کسب عناوین واحد نمونه صنعتی و صادرکننده نمونه، گواهی بر توانمندی ما در تبدیل چالش های فنی هیدروکربن های سنگین به فرصت های اقتصادی و تولید محصولات مطابق با استانداردهای بین المللی است. ما متعهدیم با ادامه مسیر تحقیق و توسعه، ارزش پایداری را برای ذینفعان و محیط زیست به ارمغان آوریم.آیا به دنبال تامین فرآورده های هیدروکربنی با کیفیت صادراتی و مطابق با استانداردهای بورس انرژی هستید؟ پتروپالایش نیک یزد با بهره گیری از دانش بومی و فرآیندهای نوین، آماده همکاری با تجار و صنایع بین المللی است. برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره تخصصی در زمینه تامین هیدروکربن های سبک و سنگین، با کارشناسان ما در واحد بازرگانی تماس بگیرید.