بررسی و مقایسه فرآیندهای نوین ارتقاء هیدروکربن های سنگین: از کراکینگ تا هیدروکراکینگ کاتالیستی

صنعت نفت و گاز در دهه های اخیر با چالشی جدی به نام کاهش ذخایر نفت خام سبک و افزایش سهم نفت های سنگین و فوق سنگین روبرو شده است. این تغییر در منابع خوراک، پالایشگاه ها را ملزم ساخته است تا به سمت تکنولوژی های نوین ارتقاء هیدروکربن های سنگین حرکت کنند. هیدروکربن های سنگین به دلیل داشتن مولکول های بزرگ، ویسکوزیته بالا و وجود ناخالصی هایی نظیر گوگرد، نیتروژن و فلزات سنگین، ارزش اقتصادی پایینی دارند. هدف اصلی از فرآیندهای ارتقاء، تبدیل این مولکول های پیچیده و سنگین به برش های سبک تر و با ارزش تر مانند بنزین، گازوئیل و سوخت جت است. در این مقاله به بررسی و مقایسه دو رویکرد اصلی در این حوزه یعنی کراکینگ حرارتی و هیدروکراکینگ کاتالیستی می پردازیم.

بیشتر بخوانید: هیدروکربن سبک چیست و چه تفاوتی با هیدروکربن سنگین دارند؟

ماهیت هیدروکربن های سنگین و ضرورت ارتقاء

هیدروکربن های سنگین معمولا در ته مانده های برج تقطیر یافت می شوند. این مواد حاوی مقادیر زیادی آسفالتین هستند که فرآوری آن ها را دشوار می کند. ارتقاء این مواد نه تنها باعث افزایش سودآوری پالایشگاه می شود، بلکه از نظر زیست محیطی نیز حائز اهمیت است. روش های ارتقاء به طور کلی به دو دسته اصلی تقسیم می شوند:

روش های کربن زدایی: مانند ککینگ که با جداسازی کربن اضافه، نسبت هیدروژن به کربن را اصلاح می کند.
روش های هیدروژن افزایی: مانند هیدروکراکینگ که با تزریق هیدروژن، کیفیت محصول را افزایش می دهد.

کراکینگ حرارتی و کاتالیستی: مبانی و عملکرد

کراکینگ فرآیندی است که در آن پیوندهای کربن-کربن در مولکول های بزرگ شکسته شده و به مولکول های کوچک تر تبدیل می شوند. در کراکینگ حرارتی، این عمل تنها با استفاده از گرما و فشار انجام می شود. اما در کراکینگ کاتالیستی بستر سیال (FCC)، حضور کاتالیزور باعث می شود که واکنش ها در دما و فشار پایین تری انجام شده و گزینش پذیری محصولات بهبود یابد. با این حال، کراکینگ به تنهایی نمی تواند تمامی نیازهای کیفی بازار امروز را برآورده کند، زیرا محصولات حاصل از آن همچنان دارای پیوندهای دوگانه اشباع نشده و ناخالصی های بالایی هستند که نیاز به تصفیه ثانویه دارند.

هیدروکراکینگ کاتالیستی: اوج تکنولوژی پالایشی

هیدروکراکینگ کاتالیستی یکی از پیشرفته ترین و تطبیق پذیرترین فرآیندها در صنعت پتروپالایش است. این فرآیند ترکیبی از کراکینگ کاتالیستی و هیدروژناسیون می باشد. در حضور گاز هیدروژن و کاتالیزورهای دو منظوره، فرآیندهای زیر به طور همزمان رخ می دهند:

شکسته شدن پیوندهای سنگین و تبدیل به برش های سبک.
اشباع هیدروکربن ها جهت افزایش پایداری محصول.
حذف ناخالصی های مضر از جمله گوگرد زدایی و نیتروژن زدایی.

مزیت اصلی هیدروکراکینگ نسبت به کراکینگ ساده، تولید محصولاتی با کیفیت بسیار بالا و پایداری شیمیایی بیشتر است. محصولاتی که از این واحد خارج می شوند، معمولا فاقد ترکیبات آروماتیک سنگین و گوگرد هستند که این امر آن ها را به خوراکی ایده آل برای تولید سوخت های پاک مطابق با استانداردهای یورو ۵ و بالاتر تبدیل می کند.

مقایسه فنی و اقتصادی فرآیندها

اگر بخواهیم این دو فرآیند را از نظر عملیاتی مقایسه کنیم، باید به چند فاکتور کلیدی اشاره کرد:

بازدهی محصول: هیدروکراکینگ بازدهی حجمی بالاتری نسبت به خوراک ورودی دارد زیرا هیدروژن به ساختار مولکول ها اضافه می شود.
مدیریت ضایعات: کراکینگ حرارتی منجر به تولید مقادیر زیادی کک یا ته مانده های کربنی می شود که ارزش اقتصادی کمتری دارند.
هزینه های عملیاتی: واحد های هیدروکراکینگ به دلیل نیاز به فشار بسیار بالا و تامین هیدروژن، هزینه سرمایه گذاری بالاتری دارند، اما ارزش افزوده محصول نهایی این هزینه را توجیه می کند.

نقش کاتالیزورها در ارتقاء نوین

کاتالیزورها قلب تپنده این فرآیندها هستند. در سال های اخیر، استفاده از نانو کاتالیزورها و کاتالیزورهای زئولیتی با منافذ سازمان یافته، تحولی در بازدهی هیدروکراکینگ ایجاد کرده است. این کاتالیزورها اجازه می دهند تا حتی سخت ترین مولکول های نفتی نیز به راحتی شکسته شده و به سوخت های سبک تبدیل شوند. این دقیقا همان مسیری است که صنایع پیشرو برای کاهش ضایعات و بهینه سازی مصرف انرژی در پیش گرفته اند.

رویکرد پتروپالایش نیک یزد در ارتقاء فرآیندها

شرکت پتروپالایش نیک یزد با درک عمیق از اهمیت تکنولوژی در صنعت نفت، همواره بر تحقیق و توسعه (R&D) تمرکز داشته است. موفقیت این شرکت در کسب حق اختراع فرآیند نوین مرکاپتان زدایی به صورت ناپیوسته، نشان دهنده توان علمی متخصصین داخلی در حل چالش های پیچیده هیدروکربنی است. ما معتقدیم که ارتقاء هیدروکربن های سنگین تنها یک ضرورت اقتصادی نیست، بلکه تعهدی اخلاقی نسبت به محیط زیست است. با تبدیل میعانات گازی و فرآورده های سنگین به محصولات با کیفیت و فاقد آلاینده، ما گامی بلند در جهت توسعه پایدار بر می داریم.

همکاری با پیشروان صنعت پتروپالایش

مجموعه پتروپالایش نیک یزد با بهره گیری از زیرساخت های استراتژیک در منطقه ویژه اقتصادی یزد و تکیه بر دانش فنی در حوزه فرآوری هیدروکربن ها، آمادگی خود را برای تامین فرآورده های نفتی با کیفیت و صادراتی اعلام می دارد. اگر شما به دنبال تامین کننده ای هستید که استاندارد، نوآوری در تولید و مسئولیت پذیری محیط زیستی را در اولویت قرار می دهد، ما در پتروپالایش نیک یزد آماده همکاری و ایجاد ارزش پایدار برای کسب و کار شما هستیم. برای کسب اطلاعات بیشتر از سبد محصولات متنوع ما، با کارشناسان ما در ارتباط باشید.