دانش رسان |
مرکز علم و دانش کشور شیمی – از فراورده‌های نفتی
در حال بارگذاری
توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد
شیمی – از فراورده‌های نفتی دارای ۲۰۳ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد شیمی – از فراورده‌های نفتی کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
این پروژه توسط مرکز شیمی – از فراورده‌های نفتی۲ ارائه میگردد
توجه : در صورت مشاهده بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی شیمی – از فراورده‌های نفتی،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد
بخشی از متن شیمی – از فراورده‌های نفتی :
شیمی – از فراورده‌های نفتی
دیباچه
نفت خام مایعی است غلیظ به رنگ سیاه یا قهوه‌ای تیره که اساساً از هیدروکربن‌ها تشکیل شده است. در مورد منشاء نفت به دو نظریهء معدنی و آلی می‌رسیم. نظریهء منشاء معدنی نفت: که در سال ۱۸۸۶ توسط برتلو داده شد اینک رد شده است. همچنین در سالهای ۱۸۸۹( مندلیوف) نظریهء برتلو را تایید کرد و پس از ان در سال۱۹۰۱ سا باتیه و ساندرنس نظریهء منشاء معدنی بودن نفت را تایید کردند
نظریهء منشاء آلی:
امروزه میتوان گفت که نظریهء منشاءآلی نفت برای نفت خام سبک به هر نظریه دیگری قابل قبول تر است این نظریه به دلایل زیر متکی است:
۱- نفت خام همیشه در لایهای رسوبی یافت میشود که همواره مقدار زیادی از مواد آلی نیز در این لایها وجود دارند.
۲- نفت خام محتوی ماده ای به نام پور فیرین می‌باشد. این ماده فقط در عامل سرخی خون (هِمین) حیوانات و نیز در سبزینهء گیاهان وجود دارد.
۳- اکثر نفت‌های خام خاصیت چر خش سطح پلاریزاسیون نور را دارند. این خاصیت مربوط به وجود کلسترول است با منشاء حیوانی یا گیاهی.
به نظر می‌رسد که موجودات بسیار کوچک و بیشماری که در دریاها و مرداب‌ها زندگی می‌کنندو پلانگتون (فیتو پلانگتون و زئوپلانگتون‌ها) نامیده می‌شوند منشاء آلی نفت میباشند. توزیع پلانکتونها در سطح دریا یکنواخت نیست. این موجودات در قسمت بالای آب دریا (عمق ۵۰ تا ۱۰۰ متری) که اشعهء خورشید نفوذ می‌کند و نیز در مجاورت سواحل متمرکزند. تولید مثل این موجودات بسیار زیاد است و پس از نابودی در کف دریا سوب می‌دهند. البته پلانکتونها تنها منبع مواد آلی نیستند. آب رود خانه‌هایی که به دریا میریزند حاوی مقداری مواد هیو میک است که ترکیبشان نزدیک به هیدرو کربنها است.
نفت خام
بسیاری از دانشمندان عقیده دارند که نفت از باقیمانده موجودات ریز و گیاهانی که صدها میلیون سال پیش در دریاها می‌زیسته اند به وجود آمده است. زمانی که آنان مرده اند، بدن آنان در کف دریا، بین رسوبات دریا محصور شده است. بعد از میلیونها سال، گرما و فشار آنها را به نفت و گاز تبدیل کرده است. نفت و گاز معمولاً همراه با هم در پوسته زمین یافت می‌شوند و برای به دست آوردن آنها نیاز به حفاری در پوسته زمین است. در نمودار زیر دوره زمانی شکل گیری نفت خام نمایش داده شده است.
نفت خام و گاز در اعماق زمین، بین چین خوردگیها و سنگهایی که دارای خلل و فرج است یافت میشود. اما ترکیبات نفت خام چیست؟ نفت خام مخلوطی از هیدروکربنهای مختلف است از هیدروکربنهای سبک C۱ تا هیدروکربنهای سنگین. همچنین شامل بعضی از نمکها، فلزات و غیره می‌باشد. اگر هر هیدروکربن را به وسیله یک توپ با اندازه مشخص نشان دهیم، شکل زیر بیانگر ترکیبات نفت خام است:
همانطور که در شکل مشخص است، نفت خام مشتمل بر انواع هیدروکربن‌ها می‌باشد. به علاوه ترکیبات دیگری به رنگهای آبی و زرد نیز دیده میشود که نمکها و سایر ناخالصی‌ها میباشند.
مواد آلی موجود در رسوبها حاوی ۱۵-۳۰% اکسیژن و ۱۰-۷% هیدروژن میباشند در حالی که مواد نفتی حد اکثر ۴% اکسیژن و۱۵-۱۱% هیدروژن دارند. بنا بر این تبدیل مواد آلی به هیدرو کربنها یک پدیده احیا است که به کمک باکتری‌های غیر هوازی مو جود در اعماق آبها صورت می‌گرد. بدین ترتیب مواد آلی طی یک رشته واکنش‌های فساد- تجزیه مولکولی- تراکم وپلیمری شدن به ماده هیدرو کربنی بیار غلیظ به نام کروژن تبدیل میشود. مجموعه این تغییر وتبدیلها را دگرگونی دیا ژنتیک می‌نامند. این دگر گونی از لایه‌های یک متری آغاز شده و تا اعماق هزار کیلو متری ادامه میابد و مدت ان نیز ۵ تا ۱۰ هزار سال است.
با ادامه رسوب گزاری عمق لایه‌ها نیز زیاد میشود و در نتیجه فشار ودما افزایش میابد. تحت چنین شرایطی
t>100c, p>1000atm کروژن در اثر تجزیه حرارتی به هیدرو کربن‌های مایع سبکتر تبدیل میگردد وبا ادامه رسوب گذاری، مقداری از این هیدرو کربنها در اثر شکست تبدیل به هیدرو کربن‌های سبک و گاز متان می‌شوند.
شکوفایی فصلی یا سالیانه جلبک‌های پلانکتونیک، غالبا به عنوان بوجود آورنده لامیناسیون ریتمیک در نظر گرفته میشود. همانند تشکیل زغال، شرایط هوازی برای ممانعت از اکسیداسیون مواد آلی و احیا تجزیه باکتریائی مورد نیاز است. بنابراین بیشتر شیلهای نفتی در توده‌های آبی لایه‌لایه در جایی که آبهای سطحی اکسیژن‌دار اجازه رشد پلانکتونها و آبهای احیایی کف اجازه حفظ شدن مواد آلی را می‌دهد، تشکیل می‌شوند.
قسمتی از متن:
کاتالیست‌های همگن: این کاتالیست‌ها با موادی که عمل می‌کنند، در یک فاز هستند، مانند اسید سولفوریک و اسید فلوئودریک در دستگاههای آلکیلاسیون. کاتالیست‌های غیرهمگن: که با مواد در تماس، در یک فاز نم باشند، مانند کاتالیست دستگاههای کاتالیتیک کراکینگ و کاتالیتیک ریفرمینگ که این نوع کاتالیست‌ها، جامد هستند، ولی در فار بخار عمل می‌کنند.
کاتالیست‌های دستگاه کاتالیتیک کراکینگ دارای سطح زیادی می‌باشد که در همین سطح زیاد فعل و انفعال هیدروکربورها انجام میگیرد. این کاتالیست‌ها از نظر ساخت بر دو نوع هستند: یا به طور طبیعی به دست می‌آیند و یا مصنوعاً ساخته می‌شوند. کاتالیست‌های طبیعی ممکن است به صورت دانه باشند که در بستر ثابت مورد استفاده قرار می‌گیرند یا به صورت پودر بسیار ریزی درآمده باشند که به صورت سیال بکار می‌روند. این کاتالیست‌ها از خاک‌های مخصوصی در معادن بدست می‌آیند که بنتونیت نامیده می‌شوند.
قبل از استفاده، با اسید، عمل می‌آورند. ترکیبات آنها از آلومین (Al۲O۳)، سیلیس (SiO۲) و مقدار کمی اکسید آهن (Fe۲O۳) و همچنی اکسید سدیم (Na۲O) تشکیل شده است.
کاتالیست‌های مصنوعی و یا سنتزی معمولاً به صورت ترکیبات سیلیس ـ آلومین، سیلیس ـ منگنز و یا آلومین اکسید بور ساخته می‌شوند. بیشتر از همه از ترکیبات سیلیس آلومین استفاده میشود. این کاتالیست‌ها در بستر ثابت به صورت دانه و در بستر سیال به صورت پودر استفاده می‌شوند. در اینجا این سوال پیش می‌آید که کدام یک از کاتالیست‌های طبیعی یا مصنوعی فعال‌تر هستند؟ در جواب باید گفت:
کاتالیستی که مصنوعاً ساخته میشود، فعال‌تر است، چون باثبات‌تر و خالص‌تر است. در هنگام استفاده از کاتالیست طبیعی، بنزین موتور بیشتر و گاز کمتر ساخته میشود که در بنزین موتور آن، نسبت به دستگاهی که کاتالیست مصنوعی مصرف می‌کند، مقدار ترکیبات اولفینی بیشتر و حلقیو کمتر است.
قابل ذکر است که امروزه در واحدهای کاتالینک کراکینگ مدرن از کاتالیزورهای زئولیت استفاده می‌کنند و استفاده از این کاتالیزورها به علت قابلیت‌های زیادی که از نظر فعالیت و سطح تماس و غیره دارند، مورد توجه قرار گرفته‌اند و واحدهای قدیمی نیز با ارائه اصلاحاتی در طراحی، به دنبال استفاده از این نوع کاتالیزورها هستند.
دستگاههای کاتالیتیک کراکینگ
در دستگاههای کاتالیتیک کراکینگ، هیدروکربورهای سنگین در مجاورت کاتالیست شکسته شده، به هیدروکربورهای سبکتر تبدیل می‌گردند. فعل و انفعالات در این دستگاهها مانند واکنش‌هایی است که برای کراکینگ حرارتی شرح داده شد، با این تفاوت که به علت وجود کاتالیست، عملیات در حرارت و فشار پایین‌تر، انجام می‌گردند. در این دستگاهها، در اوایل از خوراک گازوئیل و سپس از گازوئیل سنگین استفاده می‌گردید، ولی اکنون بیشتر برای تبدیل باقیمانده‌های سنگین دستگاه تقطیر که دارای مواد مومی میباشند، استفاده میگردد.
در طریقه کاتالیتیکی، که به طور ملایم () عمل را انجام می‌دهند. راندمان اسانس حاصله با راندمان اسانس ازطریقه کراکینگ حرارتی برابر اما عدد اکتان آن خیلی بالاتر می‌باشد. دراین روش همچنین مقداری بوتان و مازوت سبک به دست می‌آید به طوری که بیشتر مواد حاصله اوزان مولکولی متوسطی دارا خواهند بود هرگاه عمل در درجه حرارت کمی بالاتر انجام گیرد (فشار یک آتمسفر و دمای ۴۸۰ درجه سانتی گراد) مقدار بیشتری از اسانس مرغوب تر تولید خواهد کرد.
اولین کاتالیزور استفاده شده در این روش سیلیکوت الومینات طبیعی است که به آن فرمول را نسبت داده اند،امروزه از کاتالیزورهای سنتزی یانیمه سنتزی استفاده میشود که نسبت در آنها متغیر بوده و به علاوه شامل مواد دیگری نیز میباشند. این کاتالیزورها خیلی متخلخل بوده. و سطح آنها از ۲۵۰ تا ۶۵۰ متر مربع به ازای یک گرم تغییر می‌کند. مجموعه سیستم شکستن اتصالات C-C را مساعد می‌نماید مخصوصا اتصالاتی که در وسط مولکول قرار گرفته باشد مکانیسم عمل یونی است و به طور کلی میتوان آن را به صورت زیر بیان نمود.
از اثر یون بر یک پیوند ایتلنی در شرایط عمل کربوکاتیون فرضی
بدست می‌آید که در اثر حرارت پیوند بین دو کربن بعد از کربن با بار مثبت (یعنی ) شکسته میشود و در نتیجه این شکست مولکولی، کربو کاتیونی با وزن مولکولی کمتر بدست می‌آید.
کربوکاتیون حاصل (۱) در شرایط عمل می‌تواند خود بخود ایزومریزه و به فرم (۲) تبدیل گردد.
و در صورت امکان ازناحیه کربن بتا مطابق بالا شکسته گردد. همچنین کربوکاتیون حاصل می‌تواند بر روی یکی از مولکولهای آلکان موجود د رمحیط عمل اثر کند و با در یافت هیدروژن ایجاد کربوکاتیون جدیدی نماید که رشته زنجیر آن مانند کربوکاتیون فرضی اولیه قابلیت شکسته شدن و به دو قسمت را داشته باشد (به منظور سادگی در نگارش،کربوکاتیون به صورت نمایش داده شده است)
هر گاه عملی بر اساس واکنش‌های فوق ادامه یابد نتیجه کاهش وزن مولکولی متوسط هیدروکربورها خواهد بود. دراین روش گازهای خیلی سبک کم تر تولید میگردد و همچنین چون دزیدروژناسیون نیز به طور نسبی انجام میگیرد د رنتیجه ترکیبات سنگین و کک به مقدار خیلی کم تهیه میگردد. کک به صورت دردی بر روی کاتالیزور می‌نشیند نقص عمده این روش است وبرای رفع آن چند سالی بر روی واحدهای کاتالیتیکی مطالعه نمودند که نتیجه فایلات بدین قرار است:
اولا شارژ باید تحت اثر فراکسیونمانهای دیگری قرار گیرد زیرا فراکسیون‌های خیلی سنگین سبب از بین رفتن کاتالیزور میگردد.
ثانیا کاتالیزور را باید دو مرتبه رژنره نمود تا مجددا فعال گردد. عمل رژنراسیون بدین طریق انجام میگیرد که سطح کاتالیزور را به وسیله عبور بخار آب تحت فشار از روغن‌ها عاری می‌نمایند و سپس کک جذب شده را به وسیله عبور گازی که از اکسیژن فقیر است می‌سوزانند. باید توجه داشت که احتراق شدید باعث فساد شدن کاتالیزور میگردد و برای این که عمل رژنراسیون به صورت یک دوره پاسیکل انجام شود از روشهای مختلف استفاده میگردد.
شرایط عمل (تنظیم ورود و خروج کاتالیزور در راکتور – فشار – سرعت) جهت ایجاد حالت تعلیق می‌باشد مشهورترین این روشها طریقه می باشد. زمانی که به مقدار کمی از محصول احتیاج دارند (کمتر از ۵۰۰۰۰ تن در سال) اغلب از طریقه اول (بستر ثابت) استفاده میشود در صورتی که مورد استفاده دو روش دیگر برای تهیه فراورده‌ها به مقادیر زیاد می‌باشد اخیرا دستگاههای کراکنیگ کاتالینیگی شروع به کا رنموده است که محصول آنها در حدود ۵۰۰۰۰ تن د رسال می‌باشد و در همه این دستگاهها از بستر متحرک یا بستر سیال استفاده گردیده است مطالعات زیادی از نظر مقاومت مکانیکی و فرسوده شدن کاتالیزور بین دوطریقه اخیر انجام گرفته است و بالاخره روش کراکنیگ مکانیکی با بستر سیال بردیگری ترجیح داده شده است. شکل ۵۳ یک واحد از این دستگاه کراکینگ کاتالیتیگی را نشان می‌دهد.
مواد مورد کراکینگ ابتدا در یک کوره به اندازه کافی گرم و بعدا بخارات حاصل به راکتور فرستاده ابتدا در یک کوره به اندازه کافی گرم وبعدا بخارات حاصل به راکتور فرستاده میشود. ذرات کاتالیزور به وسیله سیکلن از مواد حاصل از عمل کراکینگ جدا میگردد.
و فرآورده‌ها از طریق سیکلن جهت تفکیک مازوت – گازوییل – واسانس به ستون تقطیر مربوطه فرستاده میشود ضمنا گازهای را باید به وسیله دستگاههای ضمیمه از قبیل دستگاه استاییلیزاتور از اسانس جدا نمود. بالاخره همان طور که قبلا اشاره شده است پس از مدتی بهره برداری کاتالیزور فرسوده شده را باید دوباره فعال نمود.
- در صورتی که به هر دلیلی موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید با ما تماس بگیرید.
