تكرير البترول وما يتعلق به من مشتقات يُعتبر عملية حيوية تمر بمراحل مختلفة لاستحصال المنتجات المهمة التي تخدم العديد من الصناعات. سنتناول في هذا المقال مراحل تكرير البترول ومشتقاته.
حيث يُعتبر البترول أحد أهم مصادر الطاقة على سطح الأرض، فهو يعزز الإنتاج ويسهم في التقدم الصناعي، ولا يمكن تشغيل الآلات والمعدات الإنتاجية بدونه.
مرحلة الفصل أو التقطير
- تأتي مرحلة التقطير في مقدمة مراحل عملية تكرير البترول، حيث يتم معالجة النفط الخام في أبراج التقطير أثناء هذه المرحلة.
- خلال هذه العملية، يُفصل النفط الخام الساخن إلى مجموعة من المواد النفطية المتنوعة أو بعض المنتجات التي تُستخرج مباشرة.
- يتم تنظيم المواد حسب درجة غليانها ودرجة تطايرها.
- تنشأ هذه المواد في صورة غازات أو سوائل مقطرة خفيفة، بالإضافة إلى مواد مقطرة متوسطة ورواسب وزيت غاز.
- يتم ترتيب المواد في برج التقطير بحيث تكون المواد ذات درجة غليان مرتفعة في الأسفل وذات درجة غليان منخفضة في الأعلى، مما يُساهم في تكثيف المواد.
- المواد التي تحتاج إلى درجة غليان مرتفعة تتكثف أولاً.
- بينما المواد ذات درجة الغليان المنخفضة تتكثف في الأعلى، نتيجة لتوازن التركيب بينها وبين الأبخرة المتصاعدة.
- تُجهزة أحواض خاصة داخل البرج، بحيث تُخصص لكل مستوى درجة غليان محددة.
- تُجمع المواد السائلة المُتكثفة في تلك الأحواض.
- أما الوحدات التكريرية القياسية ذات المرحلتين، فإنها تُنتج تلك المواد المقطرة الخفيفة في البرج الجوي.
- تُستخدم برجا تفريغياً لعلاج الرواسب الجوية، بعد هذه العملية، يُنتج كمية محدودة من الهيدروكربونات.
- تُستخدم هذه الهيدروكربونات كمنتج نهائي دون الحاجة لمزيد من عمليات التكرير.
مرحلة التكسير أو التهذيب الكيميائي
- تُعتبر عملية التكسير المرحلة الثانية في تكرير البترول، حيث يتم تحليل جزيئات النفط الثقيلة.
- مثل الزيوت الثقيلة الأقل قيمة مقارنة ببعض المواد الخفيفة الأخرى. يتم إنتاج مواد أثقل ذات قيمة عالية، مثل البنزين.
- تسهم هذه العملية في إنتاج البنزين ووقود الطائرات من زيت الغاز الطبيعي.
- تتضمن العملية تفاعلات كيميائية تحت ضغط لتحويل سلسلة الهيدروكربونات.
مرحلة المعالجة
- تمثل هذه المرحلة الثالثة من مراحل تكرير البترول، وتُعرف بمرحلة المعالجة، حيث تشمل مجموعة من التفاعلات الكيميائية.
- تهدف إلى فصل الذرات غير المتجانسة مثل الكبريت والنيتروجين، أو مزيج من المواد البترولية ومنتجات التكرير.
- تُستخدم هذه العملية لضبط مواصفات المنتجات المكررة، مثل مستويات الكبريت في البنزين ووقود الديزل.
- تسعى لحماية المحفزات من التخفيف، الذي قد ينتج عن الترابط مع الذرات غير المتجانسة لفترات طويلة.
- تُعد الهدرجة الحفزية واحدة من التقنيات الشائعة اليوم، حيث تحدث تفاعلات بين المواد المخدرة والذرات غير المتجانسة والهيدروجين بوجود المحفز.
- تُساعد هذه العمليات على استبدال الذرات غير المتجانسة بالهيدروجين، لتشكيل جزيئات هيدروكربونية تسهل عملية التكرير.
مرحلة المزج
- تُعرف هذه المرحلة بمرحلة المزج، حيث تحدث في نهاية عمليات التكرير.
- تأخذ في الاعتبار حجم وهيكل المنتجات لأغراض إنتاج المواد النهائية.
- تتضمن مزج تدفقات التكرير ذات الخصائص المختلفة، بما يتماشى مع المعايير الحكومية والاقتصادية بأقل تكلفة.
- تتعلق هذه المعايير بالخصائص الكيميائية مثل المحتويات العطرية، وعناصر الكبريت، بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية مثل درجة التبخر والكثافة ومعدلات الغليان، وأيضًا ميزات الأداء مثل الرقم الأوكتاني ونقطة الانطلاق.
ما هي مشتقات البترول؟
توجد العديد من مشتقات البترول التي يمكن الحصول عليها بعد تكرير النفط، مرورًا بجميع مراحل التكرير وهي كالتالي:
أولًا: الجازولين
- يُعتبر الجازولين سائلًا شفافًا يُفصل من النفط الخام عند درجة غليان تتراوح بين 40 و205 درجات مئوية.
- يستخدم بشكل واسع في العديد من التطبيقات مثل وقود السيارات والمولدات الكهربائية.
ثانيًا: الكيروسين
- الكيروسين هو سائل هيدروكربوني قابل للاحتراق يحتاج إلى درجة غليان تتراوح بين 150 و275 درجة مئوية.
- يتم استخدامه في مجالات متعددة مثل الطهي والتدفئة، بالإضافة إلى كونه وقودًا للمحركات والطائرات.
- يُستخدم أيضًا في صناعة مواد التشحيم، والمذيبات، بالإضافة إلى مبيدات الآفات.
ثالثًا: زيوت التشحيم
- تُفصل هذه الزيوت عن النفط الخام عند درجات حرارة معينة تتراوح بين 300 و370 درجة مئوية.
- تشمل زيوت أساس بنسبة 90% ومواد مضافة بنسبة 10% لتحسين خواصها مثل المنظفات ومضادات الأكسدة.
- تتميز زيوت التشحيم بلزوجتها المنخفضة، واستقرارها الحراري.
- تُستخدم لتقليل الاحتكاك بين الأسطح، وتمنع تآكل المحركات، مما يعزز كفاءة النقل الحراري والطاقة.
رابعًا: شمع البرافين
- شمع البرافين هو مادة صلبة تُغلى عند درجات حرارة تفوق 370 درجة مئوية.
- تُستخدم كمادة للتشحيم، وفي تصنيع المواد المختلفة مثل الأقلام، والمواد المانعة للتسرب، ومستحضرات التجميل.
خامسًا: الديزل أو السولار
- يتم استخراج هذا النوع من الزيوت من النفط الخام من خلال التقطير الجزئي عند درجة غليان تتراوح بين 250 و350 درجة مئوية.
- يُعرف بمحتواه المنخفض من الكبريت، ويستخدم كوقود لمجموعة متنوعة من المركبات مثل السيارات والشاحنات.
- يُستخدم أيضًا في تشغيل توربينات الغاز ومحركات الاحتراق الخارجي، وقياس جودته يُعتمد على رقم السيستاني.
سادسًا: الأسفلت
- الأسفلت، المعروف أيضًا بالزفت، منتج نفطي ذو كثافة مرتفعة ولون أسود، ينفصل عند حرارة تصل إلى 525 درجة مئوية.
- يُستخدم في طلاء الأسطح ومنع تسرب المياه.
سابعًا: قطران الفحم
- يستخرج قطران الفحم من مجموعة من مواد عضوية مثل البترول والفحم والخشب.
- تحدث هذه العملية بواسطة تقنيات التقطير الحراري، ويستخدم كمطهر وكمادة عازلة للسفن.
ثامنًا: البتروكيماويات
- تشمل المنتجات الكيميائية التي تُستخرج من النفط الخام أو الغاز الطبيعي من خلال التقطير التجزيئي.
- كذلك يمكن الحصول عليها من المشتقات النفطية عبر عملية التكسير التحفيزي.
- تتمتع بمدى غليان يتراوح بين 30 و200 درجة مئوية وتستخدم في صناعة مجموعة واسعة من المنتجات، بما في ذلك الأحذية، والشمع، والمنظفات.