كتب chemical processes

وهي عمليات كيميائية تجرى تحت تأثير الحرارة والضغط أو بالعوامل المساعدة على جميع أو بعض مشتقات البترولية الناتجة من وحدات التقطير في مصافي البترول للحصول على منتجات ذات نوعية جيدة تتناسب مع متطلبات الاستخدام، مثل عملية تحسين وإنتاج وقود السيارات، والكيروسين، وزيت الغاز، زيوت التزييت، ومنتجات هيدروكربونية خفيفة تستخدم كلقائم في وحدات الصناعات البتروكيميائية، ومن هذه العمليات مايلي:

• التكسير الحراري: هي عبارة عن عملية كيميائية حرارية تجرى بدون مواد محفزة تحت تأثير درجات حرارة عالية وضغوط مرتفعة، يتم فيها تكسير البترول الخام الثقيل وبواقي التقطير الناتجة عن وحدات التقطير تحت الضغط الجوي وتحت الضغط المنخفض والتي لها درجات غليان مرتفعة (وزن جزيئي مرتفع) إلى منتجات لها درجة غليان منخفضة (وزن جزيئي منخفض) وتحدث أثناء التكسير تفاعلات أخرى مثل نزع الهيدروجين من النفثينات، ونزع الألكيل من العطريات وتشكل وإعادة اتحاد جذور حرة وإعادة هدرجة، وتفكك وتكاثف للأوليفينات المتشكلة، وتحلق مركبات عطرية أحادية الحلقة أو متعددة الحلقات أو تفاعلات تشكل فحم الكوك. وتتوقف تلك التفاعلات على نوع اللقيم المستخدم وظروف التشغيل ونوع المنتج المراد إنتاجه من أمثلة ذلك مايلي :
  • إنتاج وقود السيارات من مشتقات ثقيلة بإستخدام التكسير الحراري في الطور المختلط عند درجة حرارة من 380 إلى 490م وضغط يزيد عن 20 جوي، وإنتاج أوليفينات وعطريات بإستخدام التكسير الحراري في الطور الغازي عند درجة حرارة من 550 إلى 600م أقل من 4 جو.
  • إنتاج وقود السيارات ومقطرات متوسطة الغليان وغازات أوليفينية بإستخدام التكسير الحراري الانتقائي لزيت ثقيل عند درجات حرارة تتراوح بين 480 إلى 530م وضغط يتراوح بين 25 إلى 40 جو، وهكذا.
• التكسير التحفيزي: هي علمية كيميائية حرارية تتم في وجود مواد محفزة، وتجرى عند درجات حرارة مرتفعة باستخدام محفزات من السيليكا أو الأمونيا أو المغنيسيا، وتهدف إلى الحصول على نوعية جيدة من وقود السيارات بعدد أوكتان مرتفع، ومكونات قطرات متوسطة بتحويل زيت الوقود تحت ظروف معينة، وتعد هذه العملية أيضاً إحدى مصادر أجزاء C4-C3 الهامة في الصناعات البتروكيميائية. تجري عملية التكسير الحفزي في مفاعلات ذات الطبقة الثابتة أو ذات الطبقة الفوارة عند درجات حرارة من 450 إلى 525م وتحت ضغط يقرب من الضغط الجوي، يكون التفاعل الرئيس في هذه العملية تكسير روابط كربون-كربون في المركبات الهيدروكربونية إلى برافينات ذات ذرات كربون أقل وإلى أوليفينات وتماكب، ونزع هيدروجين، وتحلق مؤدية إلى تشكل مركبات عطرية. ويتوقف حدوث هذه التفاعلات على ظروف التشغيل ونوع اللقيم المستخدم والمنتج المرغوب بإنتاجه.
• التكسير المهدرج: هي عملية تكسير حراري تتم بوجود هيدروجين للأجزاء البترولية من النفثا إلى أجزاء غير القابلة للتقطير بما فيها المقطرات والبقايا الناتجة عن التقطير تحت الفراغ مع هدرجة المركبات الأوليفينة الناتجة عن التكسير تحت ضغط مرتفع. وتهدف هذه العملية إلى انتاج نوعيات جيدة من النفثا ووقود الطائرات وزيوت التزييت، وأحياناً لإنتاج مركبات هيدروكربونية مشبعة لها أوزان جزيئية ودرجات غليان منخفضة ويتم في هذه العملية أيضاً نزع الكبريت والنتروجين والأكسجين، وتعد هذه العملية مشابهة لعمليات التكسير الحفزي ولكن الاختلاف الاساس بينهما في أن نسبة التحول العامة للبرافينات فيها أعلى من نسبتها أثناء التكسير الحفزي، وتتم هذه العملية على محفزات ثنائية الوظيفة وفعالة لوسائط النيكل-الكوبالت- الموليبدنوم المحملة على السيليكا والأمونيا والزيولابت. ويحدث على هذه المحفزات صنفين من التفاعلات هما تفاعلات هدرجة الأوليفينات والمركبات العطرية الحلقية ومركبات الكبريت والنتروجين والأكسجين، تفاعلات تكسير روابط كربون-كربون.
• إعادة التشكيل الحفزي: تستخدم هذه الطريقة للحصول على وقود سيارات بعدد أوكتان مرتفع أو لإنتاج مركبات هيدروكربونية عطرية مثل البنزين والتولوين والزايلينات، ومن اللقائم المستخدمة في هذه العملية النفثا أو وقود السيارات في وجود محفزات عادة ماتكون على نوعين هما حافزات أكسيد الموليبدنوم والكروم المحمل على الأمونيا، أو محفزات بلاتين محمل على أمونيا. ومن أهم التفاعلات الرئيسة التي تحدث أثناء إعادة التشكيل الحفزي تفاعلات نزع هيدروجين من النفثيات وتفاعلات نزع هيدروجين وتحلق للبرافينات النظامية وتفاعلات تكسير بالهيدروجين للبرافينات وتفاعلات نزع هيدروجين ممصحوب بتحول ايزوميري للنفثيات وتحول آيزوميري للبرافينات النظامية إلى ايزوبرافينات ونزع كبريت ونيتروجين بالهيدروجين. وتتوقف نوعية النواتج السائلة والغازية في هذه العملية على نوع اللقيم المستخدم وظروف التشغيل، وتجرى العملية عادة تحت ضغط يتراوح بين 10 إلى 34 جو، ودرجة حرارة من 450 إلى 540 ونسبة مولية من الهيدروجين للهيدوكربونن من 1:3 إلى 1:66.
• عمليات استخدام الغازات النفطية.
• عمليات كيميائية أخرى:
  • التماكب: هو عملية تحويل آيزوميري يتم فيها إعادة ترتيب لهيكل الجزئية الهيدروكربونية دون تغير في نوع وعدد الذرات المكونة له، ويمكن استخدام هذه العملية لتحويل البرافين النظامي في الجزء الجازوليني إلى آيزوبرافين لرفع عدد أوكتان الجازولين، وفي هذه الحالة فإن الوحدات المستخدمة في عمليات التماكب لا تختلف كثيراً عن الوحدات المستخدمة في عمليات إعادة التشكيل، حيث تكون المادة المحفزة المستخدمة في هذه العملية كلوريد الألمنيوم المنشط وحامض الكلور عند درجة حرارة 130 مئوية وضغغ يبلغ حوالي 55 جو.
  • البلمبرة المحفزة: يتم فيها تشكل مركبات ثنائية أو متعددة الجزيئة من الأوليفينيات ذات الوزن الجزيئي المنخفض، وتستخدم هذه العملية لتحويل الغازات الناتجة من عمليات تكرير (مثل عمليات إعادة التكسير الحراري والتكسير الوسيطي) والغنية بالأوليفينات إلى وقود سيارات بعدد أوكتان مرتفع. وتجري هذه العملية بوجود مادة حافزة مكونة من حامض الفسفور المحمل على فوسفات النحاس أو الكادميوم عند درجة حرارة تتراوح بين 150 إلى 250مئوية وضغط 10 إلى 85 جو.