توليد بنزين عاري از گوگرد در واحد ايزومريزاسيون‌

به گزارش خبرخودرو ،‌ واحدهای بنزین سازی در صنایع پالایشی دارای اهداف متعددی هستند که ایزومریزاسیون به عنوان یکی از این واحدها با هدف افزایش کیفیت بنزین تعریف شده است، واحدی که وظیفه آن بالابردن عدد اکتان نفتای سبک است.

واحدهای پایین دستی (Down Stream) در صنایع پالایشی محصولات واحد تقطیر را به محصولاتی قابل مصرف تبدیل می کنند؛ ایزومریزاسیون یکی از این هاست؛ به زبان ساده، ایزومریزاسیون یک واحد پایین دستی در صنایع پالایشی است که نفتای سبک تولیدی واحد بالادستی تقطیر را که به شکل خام غیرقابل استفاده است، به یک بنزین مناسب برای سوخت موتور خودرو تبدیل می کند. این فرآیند در واحد ایزومریزاسیون از طریق افزایش عدد اکتان بنزین اتفاق می افتد؛ نفتای سبک در مجاورت کاتالیست (حاوی فلز پلاتین) و در محیط اسیدی هیدروکربن های آن شکسته شده و شاخه دار می شود؛ نتیجه نهایی این است که عدد اکتان بنزین حدود 20 واحد افزایش می یابد، برای مثال اگر عدد اکتان بنزین ورودی به واحد ایزومریزاسیون 70 باشد، بنزین خروجی از این واحد عدد اکتانی حدود 90 را دارا خواهد بود؛ بنزینی با ترکیب های غیرآروماتیکی و عاری از گوگرد. در حقیقت ایزومریزاسیون یکی از انواع واحدهای بنزین سازی است که در طراحی اکثریت قریب به اتفاق پالایشگاه های دنیا منظور شده است، واحدهای الکیلاسیون و FCC ها انواع دیگری از واحدهای بنزین سازی هستند.

تبدیل بیش از 60 درصد خوراک FCC ها به بنزین آن ها را در زمره واحدهای بنزین سازی قرارداده است؛ بنزین تولیدی FCC ها محصولی دارای هیدروکربن‌های با باند دوگانه است؛ بعبارت دیگر هیدروکربن های آن اتیلنی (یا اولفینی) بوده و برای مصرف مناسب نیستند و این محصول باید در واحدهای دیگر به شاخه دارها تبدیل شود.

(واحد FCC هم اکنون در دو پالایشگاه اراک و آبادان در کشور موجود است.) فرآیند ایزومر کردن در شیمی آلی هیدروکربن های خطی دارای اکتان پائین بوده و برای مصرف در بنزین موتور مناسب نیستند؛ اما هیدروکربن های شاخه دار از نظر سوختن کیفیت بالاتری دارند و عدد اکتان آن ها بالاتر است.

بعنوان مثال هپتان نرمال که هیدروکربنی خطی (زنجیری) و دارای هفت اتم کربن است دارای عدد اکتان صفر بوده، درحالیکه ایزواکتان با دارا بودن هشت اتم کربن که هیدروکربنی شاخه‌دار (دارای سه شاخه) است دارای عدد اکتان 100 می‌باشد. در فرآیند ایزومرکردن، زنجیره هیدروکربن ها در مجاورت کاتالیست در دما و فشار مناسب از حالت خطی به شاخه‌دار تبدیل می شود؛ در حقیقت از طریق این فرآیند عدد اکتان برش های سبک بنزین (نفتای سبک) به میزان قابل توجهی افزایش می یابد؛ فرآیند ایزومر کردن همچنین با فرآیندهای دیگری که هدف آن گوگردزدائی کامل است همراه شده و بنزین تولید شده به عنوان محصولی نهایی، فرآورده ای با رعایت محدودیت های گوگرد و بنزن است. میزان اکتان چگونه تغییر می یابد؟ در حقیقت عدد اکتان بنزین با تغییر شکل مولکول های کربن آن اتفاق می افتد، هر چه زنجیره مولکولی بنزین خطی تر باشد، عدد اکتان کمتری داشته و با پیچیده تر شدن آن، عدد اکتان بنزین نیز بالا می رود؛ اگر بخواهیم هیدروکربن های موجود در بنزین را بر پایه عدد اکتان آن ها دسته بندی کنیم، آلکان ها (هیدروکربن های خطی) دارای پائین ترین عدد اکتان و هیدروکربن های ایزومر (شاخه دارها) و حلقوی ها پس از آن قرار می گیرند؛ در نهایت این تقسیم بندی نیز آروماتیک ها با بالاترین عدد اکتان قرار دارند. بنابراین عدد اکتان در آروماتیک ها (که به نظر می رسد دارای پیچیده ترین شکل مولکول های کربن هستند) به بالاترین میزان خود رسیده و در آلکان ها یا هیدروکربن های خطی این عدد حتی به صفر نیز کاهش می یابد. مدال طلای محیط زیست برای ایزومریزاسیون بر خلاف واحدهایی همچون آیزوماکس و FCC که هدف اصلی آن ها سودآوری و ایجاد ارزش افزوده از طریق تبدیل هیدروکربن های سنگین به سبک فرآورده هاست، تمرکز اصلی در تعریف این واحد در صنایع پالایشی بر مباحث سودآوری و افزایش ارزش اقتصادی محصولات خروجی نبوده و بیشتر بر پایه اهداف زیست محیطی تعریف شده است. هدف از احداث واحد ایزومریزاسیون تبدیل یک بنزین با کیفیت پائیین به یک بنزین با کیفیت بالاست که از طریق این فرآیند حداکثر 5 دلار در هر بشکه سود نصیب یک پالایشگاه می شود، اما آن چه که مهم به نظر می رسد افزایش کیفیت بنزین تولیدی و توجه به محیط زیست در طراحی اولیه این واحدهاست، در حقیقت ایزومریزاسیون را می توان یکی از مهمترین واحدهای دوستدار محیط زیست دانست. محصول ایزومریزاسیون چیست؟ در ایزومریزاسیون بنزین حلقوی و آروماتیک تولید نمی شود و محصول تولیدی آن بنزین شاخه دار است (Isomerate).

درحالیکه محصول تولیدی واحدهای CRU و CCR سنگین و بیشتر آروماتیک و یا حلقوی است و بعد مقداری مواد سبک به آن افزوده می شود؛ در حال حاضر بنزین موردمصرف کشور به طور عمده خطی و حلقوی و کمتر آروماتیک و شاخه دار است که البته با راه اندازی طرح های توسعه ای در کشور میزان بنزین ایزومر تولیدی در کشور به نحو چشمگیری افزایش یافته و این محصول وارد چرخه حمل و نقل خواهد شد.

هم اکنون تنها پالایشگاه دارای واحد ایزومریزاسیون پالایشگاه امام خمینی (ره) شازند است که برای اولین بار تولید بنزین ایزومری در آن انجام می‌شود. ایزومریزاسیون واحدی است که علاوه بر این که عدد اکتان را بالا می برد از نظر زیست محیطی نیز بنزینی تولید می کند که مناسب برای محیط زیست است.

ما وقتی می خواهیم عدد اکتان را بالا ببریم آن را در پالایشگاه به حلقوی و یا آروماتیک تبدیل می کنیم در پالایشگاه های قدیمی که هر دوی این ها برای محیط زیست مضر هستند آروماتیک ها سرطان زا هستند و در استاندارد یورو 5 استفاده از آن ها محدود شده است و بیش از 35 درصد نمی تواند باشد. نقشه واحدهای ایزومریزاسیون در صنایع پالایشی کشور بر طبق برنامه ریزی های انجام شده در صنعت نفت کشور برای افزایش کیفیت فرآورده های تولیدی در صنایع پالایشی، طرح هایی برای افزایش کیفیت و کمیت فرآورده های تولیدی پالایشگاه های کشور و افزایش راندمان آن ها طراحی و تعریف شدند که بسیاری از آن ها طراحی واحد ایزومریزاسیون را به منظور افزایش کیفیت بنزین تولیدی در دستور کار خود دارند. با اجرای طرح ها توسعه ای واحدهای پالایشگاهی کشور بنزینی با استانداردهای یورو 4 و 5 اروپا تولید خواهند کرد.

هم اکنون طبق این طرح های توسعه ای عملیات احداث واحد ایزومریزاسیون علاوه بر پالایشگاه شازند، در پالایشگاه های آبادان، شهید تندگویان تهران، اصفهان، بندرعباس و لاوان نیز در حال اجراست.

با بهره برداری از واحد ایزومریزاسیون پالایشگاه های شهیدتندگویان تهران و بندرعباس و اصفهان بنزین با استانداردهای یورو 5 اروپا و پالایشگاه های تبریز، آبادان و لاوان بنزینی با استاندارد یورو 4 تولید خواهند کرد؛ هم اکنون تنها واحد پالایشی کشور که به واحد ایزومریزاسیون مجهز شده و تولید آن آغاز شده است، پالایشگاه امام خمینی (ره) شازند اراک است که بنزینی با کیفیت یورو 5 تولید می کند. بزرگترین واحد ایزومریزاسیون کشور در اصفهان مهم ترین تجهیزات واحد ایزومریزاسیون همچون آیزوماکس راکتور و کمپرسور آن است؛ هر چقدر راکتور بزرگ تر باشد ظرفیت واحد بالاتر بوده و توان تولید محصول بیشتری را خواهد داشت.

بر پایه طرح های توسعه ای برنامه‌ریزی شده بزرگ ترین راکتور تولید بنزین ایزومر شده در طرح توسعه پالایشگاه اصفهان ساخته خواهد شد و این پالایشگاه بزرگترین واحد ایزومریزاسیون را در کشور دارا خواهد شد. ظرفیت طراحی شده برای واحد ایزومریزاسیون پالایشگاه امام خمینی (ره) شازند اراک 8500 بشکه، آبادان 12 هزار بشکه، شهیدتندگویان تهران 18 هزار بشکه، اصفهان 27 هزار بشکه، بندرعباس 17 هزار بشکه و لاوان 7 هزار و 300 بشکه است. راه اندازی اولین واحد ایزومریزاسیون نفتا در کشور تحت لیسانس ایرانی آبان ماه سال 90، با دانش فنی پژوهشگاه صنعت نفت و شرکت ملی مهندسی و ساختمان نفت ایران، اولین واحد ایزومریزاسیون نفتا تحت لیسانس ایرانی در کشور راه اندازی شد که طراحی آن با ظرفیت 8 هزار و 500 بشکه و توانایی تولید روزانه یک میلیون و 350 هزار لیتر بنزین مرغوب در پژوهشگاه صنعت نفت انجام شده است؛ طراحی و احداث واحد ایزومریزاسیون تحت لیسانس ایرانی موفقیت بزرگی در کشور محسوب می شود که موجب بومی شدن دانش این واحد در صنایع پالایشی کشور شد. بزرگترین واحد ایزومریزاسیون دنیا در پالایشگاه اومسک روسیه به نظر می رسد به دلیل تعریف استانداردهای سخت گیرانه در کشورهای دنیا به ویژه کشورهای اروپائی به منظور حفظ محیط زیست، واحدهای ایزومریزاسیون در صنایع پالایشی کشورهای اروپائی، آمریکائی و ژاپنی حضوری پر رنگ دارند و تقریبا می توان گفت به دلیل ملزم بودن این کشورها به تولید فرآورده های طبق استانداردهای تعریف شده، همه پالایشگاه ها در این کشورها دارای واحد ایزومریزاسیون هستند. هم اکنون پالایشگاه اومسک روسیه به لحاظ حجم تجهیزات برزگ ترین واحد ایزومریزاسیون در میان پالایشگاه های نفتی روسیه و اروپا محسوب می شود، واحد ایزومریزاسیون موجود در این پالایشگاه همچنین از لحاظ ظرفیت سومین واحد بزرگ ایزومریزاسیون جهان به شمار می رود که دارای ظرفیت تولید سالانه 800 هزار تن فرآورده است.