فرآیند هیدرو كراكینگ كراكینگ پارافینهای سنگین به پارافینهای سبكتر و شاخه دار ر ا چون این واكنش در حضور هیدروژن انجام می شود ، به هیدرو كراكینگ موسوم است

پروژه هیدروكراكینك

فرآیند هیدرو كراكینگ

كراكینگ پارافینهای سنگین به پارافینهای سبكتر و شاخه دار ر ا چون این واكنش در حضور هیدروژن انجام می شود ، به هیدرو كراكینگ موسوم است . هیدر وكراكینگ برشهای هیدروكربنی همیشه مورد توجه بوده است . در سال 1927 شركت ((فاربن )) از این فرآیند برای تبدیل لینیت به بنزین استفاده كرد . در سال 1930 ، شركت
((اسو )) این روش را برای بهبود كیفیت خوراكهای نفتی به كار برد .

در سالهای اخیر به علت تغییر ساختار پالایشگاهها ، افزایش تقاضا برای فرآورده های سبك نظیر بنزین ، تولید هیدروژن فراوان و ارزان از واحد رفرمینگ و بهبود
 كاتالیزورها ، فرآیند هیدرو كراكینگ به سرعت گسترش یافته است . همانند كراكینگ كاتالیزوری ، هیدروكراكینگ برشهای هیدروكربنی سنگین و ارزان را به برشهای سبكتر و با ارزشتر تبدیل می كند .

ویژگی اصلی هیدرو كراكینگ عملكرد در فشار بالای هیدروژن است . نقش هیدروژن عبارتست از :

1-افزایش فعالیت كاتالیزور كه امكان می دهد در دمای پایین تر و با سلكیتوتیه بیشتر عمل شود .

2-  كاهش ككی كه باعث افت فعالیت كاتالیزور می شود .

3-  تولید هیدرو كربنهای سیر شده پرشاخه كه در مورد بنزین باعث افزایش پایداری و عدد اكتان می شود.

علاوه بر این ، هیدرو كراكینگ روشی است بسیار انعطاف پذیر كه امكان استفاده از خوراكهای مختلف را می دهد. البته خوراك معمول هیدروكراكینگ گازوئیل سنگین است . در پالایشگاههای جدید ، كراكینگ كاتالیزوری از گازوئیل های اتمسفری و خلأ كه پارافینی هستند و اسانتر شكسته می شوند ، استفاده می شود در حالیكه هیدرو كراكینگ از سایكل اویل ها (cycle  oil) كه آروماتیكی ترند و فرآورده های ككینگ به عنوان خوراك استفاده می كند . این مواد درمقابل كراكینگ كاتالیزوری بسیار مقاومند در حالیكه فشار بالای هیدروژن موجب سهولت شكستن آنها می شود.

لازم به ذكر است كه با توجه به نوع خوراك ، عملیات هیدرو كراكینگ را به دو فرآیند كلی تقسیم كرده اند : هیدرو كراكینگ كه بر روی خوراكهای تقطیر شده انجام
می شود و هیدروپروسسینگ از باقیمانده به عنوان خوراك استفاده می كند . این دو فرآیند از بسیاری جهات مشابهند و اختلاف اصلی آنها در نوع كاتالیزور و شرایط عملیاتی است.

فرآورده های معمول هیدرو كراكینگ عبارتند از : بنزین های با اكتان بالا ، سوختهای جت و گازوئیل مرغو ب ، انتخاب شرایط عملیاتی مناسب ، واكنشها را به سوی تولید فرآورده های مورد نظر جهت می دهد.

 

واكنشها:

ویژگی اصلی واكنشهای هیدرو كراكینگ ، گسستگی پیوند كربن – كربن  است .
بر حسب وضعیت قرار گرفتن این پیوند ، می توان واكنشها را به 3 گروه تقسیم كرد :

الف) واكنشهای هیدرو كراگینگ ساده (شكستن c-c در یك زنجیر ):

این واكنش مجموعه دو واكنش كراكینگ هیدرو كربن زنجیری و اشباع اولفین حاصل به وسیله هیدروژن می باشد .

 

ب) واكنشها ی الكیل زدایی درحضور هیدروژن ( شكستن c-c مجاور یك هسته )

 

 

 

                   CH2-R + H2                                         + R-CH3

ج) واكنشها ی باز شدن حلقه (شكستن c-c در یك حلقه ):

                                               C6H14             H2+                                                                                                                                                           

واكنش ایزومری زنجیرها نیز انجام می شود .

واكنشها ی جنبی عبارتند از : هیدروژنی شدن اولفینها و آروماتیك ها ، تصفیه هیدروژنی تركیبات گوگردی ، نیتروژن دار ، اكسیژن دار .

جدول صفحه بعد لیست تبدیلهای ممكن را در مورد گروههای مختلف هیدروكربنی ارائه می دهد .

 

 

 

 

 

 

واكنشهای انجام پذیر گروههای مختلف در هنگام هیدرو كراكینگ

هیدرو كربنها	واكنشها	فرآورده های اصلی
پارافینها	ایزومری گسستگی	ایزو پارافینها مواد سبك
نفتنها	ایزومری الكیل زدایی در حضور هیدروژن	سیكلو پنتانهای  ایزو پارافنها ی سبك
دی نفتنها	باز شدن حلقه ایزومری الكیل زدایی در حضور هیدروژن	سیكلوپنتنهای  ایزو پارافینهای سبك
الكیل بنزنها	ایزومری دیسموتاسیون الكیل زدایی در حضور هیدروژن	الكیل بنزنها ی ایزو پارافینها و سیكلو پارافینهای سبك
بنزو نفتنها	باز شدن حلقه هیدروژنی شدن	الكیل بنزنها دی نفتنها
الكیل نفتالنها	هیدرو ژنی شدن	بنزو نفتنها دی نفتنها

 

بررسیها ی ترمودینامیكی

همانگونه مشاهده شد ، هیدرو كراكینگ مجموعه واكنشها ی گرماگیر كراكینگ و گرمازای هیدروژنی كردن است و چون حرارت تولید شده در واكنش اخیر خیلی بیش از گرمای مصرفی توسط كراكینگ است ، در مجموع هیدرو كراكینگ واكنشی است گرمازا . پایین تر از 500 درجه سانتیگراد و تحت فشار هیدروژن ، این واكنش و واكنشهای اشباع اولفینها به صورت واكنشهای كاملند ولی اشباع آروماتیكها تعادلی است . واكنشهای اشباع بسیار گرمازا می باشند.

گرمای اضافی باعث افزایش دمای راكتور می شود كه برای كاهش آن باید هیدروژن سرد در راكتور تزریق كرد .

میزان گرمازایی واكنشها

نوع واكنش	گرمای متوسط واكنش(400)
ا لف)هیدر و كراكینگ
پارافینها :	14-11                                625/0-49/0
نفتنها :              +	12-10                                 54/0-45/0
آروماتیكها:                                                 R s       + 3 H2            RH +	11-10                                 49/0-45/0
ب) اشباع
اولفینها :	31-27                              4/1-2/1
آروماتیكها:	52-48                            77/.-71/.

 

 

 

 

 

 

 

سینتیك و مكا نیسم

در بررسی سینتیكی هیدرو كراكینگ باید نكات زیر را در نظر داشت:

1- كاهش جرم مولكولی خوراك موجب كاهش سرعت واكنش می شود. به طوریكه در مورد هیدرو كربنهای  و  صفر می باشد.

2- باز شدن حلقه نفتنی فقط تحت شرایط عملیاتی شدید صورت می گیرد .

3- باز شدن حلقه ، فقط بعداز اشباع شدن صورت می گیرد .

4- در مورد خوراك شاخه دار یا نفتنی ، نسبت تشكیل ایزو به نرمال افزایش
می یابد .

5- در موردآرو ماتیكها واكنش الكیل زدایی صورت می گیرد.

6- با توجه به حضور زنجیرهای شاخه دار در فراورده ، معلوم می شود كه قبل از گسستگی پیوند كربن – كربن ، باید یك ایزومری سریع صورت گرفته باشد .

كاتالیزورها ی معمول هیدرو كراكینگ دو عاملی بوده ، از یك عامل هیدرو ژنی كننده و یك پایه اسیدی تشكیل شده اند . برروی پایه اسیدی ، پایه اسیدی ، گسستگی پیوند كربن – كربن پس از یك تجدید آرایش مولكولی و با واسطه یون كربونیوم صورت
 می گیرد .

 

كا تا لیزو ر

همانگونه كه ذكر شد ، كاتالیزورهای هیدرو كراكینگ دو عاملی (فلز + پایه اسیدی ) هستند . پایه اغلب این كاتالیزور ها از سیلیس – آلومین متبلور یا زئو لیتها ساخته شده است ولی فلزات به كار رفته بر حسب مورد متفاوتند و بیشتر از پلاتین ، پالادیم،  تنگستن و نیكل استفاده می شود . سموم این كاتالیزورها عبارتند از تركیبات
نیتروژن دار و گوگردی و تركیبات مولد كك .

در طی عملیات ، به تدریج فعالیت كاتالیزور كاهش می یابد و برای جبران آن دمای راكتور را افزایش داد. سلكیتویته كاتالیزور نیز تغییر می كند به خصوص در دماهای بالا، در صورت استفاده از خوراكهای معمول ، دو تا چهار سال طول می كشد تا كاهش فعالیت كاتالیزور در اثر تجمع كك یا سایر رسوبها به حدی برسد كه نیاز به باز سازی داشته باشد .

هنگام باز سازی ، رسوبهای كاتالیزور سوزانده می شوند . قبل از تعویض كاتالیزور ،
می توان چند بار آنرا باز سازی كرد .

 

روشهای صنعتی هیدرو كراكینگ

در جدول شماره (8) تعدادی از فرآیندهای به ثبت رسیده هیدرو كراكینگ ارائه شده اند . به استثنای دو فرآیند با بستر سیال اچ اویل(H –oil) و فاینینگ(Lcfining) ، بقیه فرآیندها با بستر ثابت كاتالیزوری كار می كنند . نمودار جریان اغلب روشهای با بستر ثابت مشابه است . بر حسب نوع خوراك و فرآورده های مورد نظر ، هیدرو كراكینگ
می تواند یك مرحله ای یا دو مرحله ای باشد .

 

 

 

 

شرح عملیات

هیدرو كراكینگ با بستر ثابت كاتالیزوری

در تاسیسات هیدرو كراكینگ دو بخش اصلی وجود دارد :

1- بخش واكنشی كه شامل یك یا دو راكتور است .

2-  بخش تفكیك كه شامل تعدادی ستون تفكیك و تثبیت می باشد .

در اینجا عملیات هیدرو كراكینگ شرح داده می شود . برای وضوح بیشتر ،  عملیات یك مرحله ای و دو مرحله ای از یكدیگر متمایز شده اند .

 

روشهای هیدرو كراكینگ ارائه شده توسط شركتهای مختلف

روش	شركت
آیزوماكس(Isomax)	Standard  oil  co. and  u. o .p
یونی كراكینگ(unicracking)	Union oil  co.
جی. ا . فاینینگ(G. o . fining)	Exxon Research  and  Engineering
اچ . جی هیدرو كراكینگ (H.G.Hydrocracking)	Golf  oil co. and Holdary process
اولترا كراكینگ(ultracracking)	Standard oil co.
اچ – اویل (H – oil)	Hydrocarbon Research  Inc. and  Texaco De
ال سی – فاینینگ (Lc – Fining)	c- E  Lmmus
شل(shell)	Shell development co.
آی اف پی هیدرو كراكینگ (BASF- Ifph hydrocracking )	Badische Anilin and Institut  Francais du  petrole
یونی بن(unibon)	U.O. P

 

الف) هیدرو كراكینگ یك مرحله ای

روش یك مرحله ای هنگامی استفاده می شود كه بخواهند از یك برش سنگین ، حداكثر فرآورده های میان تقطیر مانند سوخت جت و گازوئیل را بدست آورند یا هنگامی كه خوراك تازه عاری از ناخالصیها ی مسموم كننده كاتالیزور (تركیبات نیتروژن دار ، فلزات …..) باشد.

در این واحد ، ابتدا خوراك تازه یا گاز برگشتی در یك مبادله كننده گرم شده ، پس از مخلوط شدن با ماده باز گردان ، وارد كوره می شود تا به دمای لازم برسد . به منظور انجام واكنشها ، این مخلوط وارد راكتور با بستر ثابت كاتالیزوری می شود . ماده خروجی از راكتور ابتدا سرد شده و گاز برگشتی در جداكننده فشار بالا جدا می شود ، بقیه فرآورده به قسمت تفكیك فرستاده می شود .

این نمودار قابلیت پذیرش تغییراتی از نظر محل تزریق گاز برگشتی ، گاز تازه و ماده باز گردان را دارد . در بخش تفكیك نیز بعضی تغییرات و یا افزایش برخی تجهیزات
 امكان پذیر است .

ب) هیدرو كراكینگ دو مرحله ای

مواد خروجی از دو راكتور ، در یك جداكننده فشار بالا دریافت می شوند . در اینجا مدار باز گشتی به صورت مشترك است و فرآورده سنگین ته ستون تفكیك به راكتور مرحله دوم باز گردانده می شود . در این حالت موا د خروجی از دو جداكننده فشار بالا ، در یك جدا كننده فشار پایین دریافت می شوند .این واحد دارای دو مسیر باز گشتی جداگانه است .

براین اساس ، فرآورده سنگین ته ستون تفكیك به راكتور مرحله دوم باز گردانده
می شود . در صورتیكه حداكثر بنزین مورد نظر باشد ، می توان ماده خروجی از جداكننده فشار بالای مرحله اول را ابتدا در برج تثبیت و سپس مستقیما در مدار مرحله دوم وارد كرد .

امتیاز اصلی مدارهای جداكننده ، جلوگیری از حضور هیدروژن در مرحله دوم و در ستونهای تفكیك است . به این ترتیب می توان در این قسمتها از مصالح ارزانتر مثل فولاد كربن دار یا آلیاژهای با در صد كم كروم و مولیبدن استفاده كرد كه باعث صرفه جویی در سرمایه گذاری می شود.

در این طراحی نیز می توان تغییراتی از نظر محل اختلاط گاز برگشتی ، گاز تازه و ماده باز گرداندن اعمال كرد .

امتیاز روشهای دو مرحله ای نسبت به یك مرحله ای انعطاف پذیری بیشتر آنها و نیز امكان جهت دادن تولید به سوی حداكثر مواد میان تقطیر است .

در مرحله اول اساسا گوگرد زایی و نیتروژن زدایی صورت می گیرد . تركیبات
نیتروژن دار موجب از بین رفتن اسیدیته كاتالیزور شده ، اثر نامساعدی بر هیدرو كراكینگ می گذارند .

به همین دلیل در این روش از دو كاتالیزور متفاوت استفاده می شود . در مرحله اول از كاتالیزوری با قدرت كراكینگ كمتر و مقاوم در برابر سموم استفاده می شود در حالیكه در مرحله دوم یك كاتالیزور فعالتر به كار می رود . حساسیت این كاتالیزور نسبت به سموم خیلی زیاد است به همین دلیل فقط در مورد مواد باز گردان و یا فرآورده های مرحله اول كه تخلیص  شده اند ، به كار می رود .

 

هیدرو كراكینگ با بستر سیال

در حال حاضر دو فرآیند بابستر سیال به ثبت رسیده اند: فرآیند اچ اویل و فرآیند  ال.سی فاینینگ. این فرایندها برای هیدروكراكینگ خوراكهای سنگین طراحی شده اند و از كاتالیزور های مشابه تصفیه هیدروژنی استفاده می كنند  .خوراك پیش گرم شده، مواد برگشتی و هیدروژن وارد اولین راكتور می شوند . مایع از میان ذرات كاتالیزور معلق در بستر جوشان به طرف بالا جریان می یابد. به منظور افزایش میزان تبدیل، مواد خروجی از راكتور اول به راكتور دوم فرستاده می شوند. فرآورده راكتور دوم پس از عبور از یك مبادله كننده حرارتی وارد جدا كننده فشار بالا شده و در آنجا گاز برگشتی جدا می شود. به منظور حذف گازهای اضافی، جریان مایع به مخزن انبساط فرستاده می شود. پس از آن جریان مایع را به ستون تفكیك می فرستند تا فرآورده های مختلف از یكدیگر جدا شوند .فشار عمل بستگی به فاصله جوش خوراك دارد و در مورد باقیمانده ها می تواند تا 200 اتمسفر برسد.

دما نیز بستگی به نوع خوراك و درجه تبدیل آن داشته و معمولا در محدوده 420 تا 450 درجه سانتیگرا د قرار دارد .

یكی از امتیازات بستر سیال آنست كه امكان افزایش یا حذف كاتالیزور را در طول عملیات می دهد. به این ترتیب می توان همواره با افزایش كاتالیزور تازه یا بازسازی قسمتی از كاتالیزور فرسوده ، فعالیت ان را در حد بالایی حفظ كرد.

شرایط عملیاتی

طراحان واحدهای هیدروكراكینگ  شرایط عملیاتی متفاوتی ارایه داده اند. به طور مثال شركت ((یو. ا.پی))  محدوده فشار را 107-35 و محدوده  دما را 425-205 درجه سانتیگراد اعلام كرده است .در این شرایط ، درجه تبدیل در مرحله اول
 60-30% و در مرحله دوم 70-50% است .

شركت ((كال)) محدوده دما و فشار را 375-200 درجه سانتیگراد و140-35 درجه تبدیل در هر گذر را 70-50% اعلام كرده است .

((گاری)) محدوده دما را 385-270 درجه سانتیگراد و فشار را135-80  پیشنهاد كرده است.

سرعت فضایی بستگی به تعداد مراحل هیدرو كراكینگ ، نوع خوراك و فرآورده های مورد نظر دارد و درحدود یك یا كمتر تعیین شده است .

نسبت باز گردان در مورد واحد نیمه صنعتی  1100 به ازای هر متر مكعب خوراك تعیین شده است . گردش مقدار زیاد هیدروژن همراه با خوراك ، از فرسودگی بیش از حد كاتالیزور جلوگیری كرده ، عمر آن را افزایش می دهد .

بطور كلی ، تنظیم شرایط عملیاتی بستگی زیادی به نوع خوراك و فرآورده های مورد نظر دارد.

 

خوراك هیدرو كراكینگ

از ویژگیهای روش هیدرو كراكینگ، انعطاف پذیری در مقابل خوراك است .معمولا برشهای سنگین تر از بنزین كه از تقطیر مستقیم ویا عملیات تبدیل حرارتی یا كاتالیزوری  تولید شده باشند ، به عنوان خوراك هیدرو كراكینگ به كار می روند فاصله جوش سنگین ترین این برشها بین 450 و 570 درجه سانتیگراد قرار دارد .

معمولا خوراكهایی را كه درصد آروماتیك بالایی دارند و در مقابل كراكینگ كاتالیزوری مقاومند ، برای هیدرو كراكینگ در نظر می گیرند مانند گازوییل های عملیات كاتالیزوری و حرارتی   و فرآورده های سنگین تقطیر .

به علت حساسیت كاتالیزور و هیدرو كراكینگ نسبت به تر كیبات آلی نیتروژندار ، تركیبات گوگردی ، اكسیژن و فلزات ، باید خوراك را بیش از ورود به راكتور مورد تصفیه هیدروژنی قرارداد تا تركیبات مزاحم حذف شوند . علاوه بر این باید مقدار آب خوراك را نیز تا ppm 25 كاهش داد . بدین منظور ، خوراك را از روی خشك كن های سیلیكاژل یا الكل مولكولی عبور می دهند .

 

فرآورده ها

فرآورده های اصلی هیدرو كراكینگ عبارتند از بنزین ، سوخت جت و گازوییل .
در ایالات متحده ، هدف هیدرو كراكینگ تولید حد اكثر بنزین از بر شهای متوسط و سنگین است در حالیكه در اروپا تولید بیشتر سوخت جت و گازوییل مورد نظر است .

شكل شماره (10) بازده فرآورده های تولید شده از هیدرو كراكینگ گازوییل خلا را ارایه می دهد . بازده حجمی فرآورده ها همیشه از 100% بیشتر است .

هد ف اكثر واحدهای هیدرو كراكینگ تولید بنزین است . تمامی واحدهایی كه این هدف را دنبال می كنند دو مرحلهای می باشند .

برخی از ویژگیهای بنزینهای تولیدی به قرار زیر می باشد :

1-در برش  – درصد تركیبات شاخه دار بالا بوده ، موجب افزایش عدد اكتان این برش می شود .

2- در برش  درصد بالایی از تركیبات حلقوی بویژه نفتن ها وجود دارد . این برش خوراك مناسبی برای رفومیتگ است .

3- در این بنزینها ، اكثر پارافینها به صورت ایزومرهای شاخه دار هستند . هنگامی كه هدف هیدروكراكینگ تولید بیشتر گازوییل و سوخت جت باشد ، می توان عملیات را در یك مرحله انجام داد . د راین حالت معمولا از گازو ییل خلا به عنوان خوراك استفاده می شود . بازده حجمی حدود 80% است . كیفیت فرآورده های تولیدی مناسب است ، نقطه ریزش گازوییل و سوخت جت پایین بوده ، ستانشان بالا است .

در طی عملیات هیدرو كراكینگ ، مقداری برش   با درصد بالای ایزو بوتان تولید می شود . می توان شرایط عمل و خوراك را طوری انتخاب كرد كه بازده هیدرو كربنهای سبك به حد اكثر برسد . هدف اصلی چنین عملیاتی تولید ایزو پنتان و ایزو بوتان برای مصارف پالایشی و پترو شیمی است . در این حالت ، هیدرو كراكینگ در یك مرحله انجام شده ، از بنزینهای تقطیر مستقیم (150 درجه سانتیگراد- ) به عنوان خوراك استفاده می شود.

 

مصرف هیدروژن

قیمت هیدروژن یكی از مسایل مهم در اقتصاد روش هیدروكراكینگ است . بر حسب شرایط عملیاتی ، میزان مصرف هیدروژن متفاوت است . هیدروژن برای هیدروكراكینگ پارافینها و نفتن ها ، اشباع اولفینها و آروما تیكها و تجزیه تركیبات گوگردی ، نیتروژندار و اكسیژندار مصرف می شود . بیشترین مصرف هیدروژن مربوط به خود واكنش هیدرو كراكینگ است كه میتوان مقدار آن را با توجه به نسبت جرمهای مولكولی متوسط خوراك و فرآورده ها محاسبه كرد .

هر چه خوراك سنگین تر باشد و فرآورده ها سبكتر ، میزان مصرف هیدروژن بیشتر

 می شود . همچنین افزایش درجه سیرنشدگی خوراك و درصد بالای گوگرد ، مصرف هیدروژن را افزایش می دهد .

 

متغیرهای عملیاتی

شدت واكنش هیدروكراكینگ با توجه به درجه تبدیل خوراك به فرآورده های سبكتر تعیین می شود . متغیر های اصلی عبارتند از دما ، فشار و سرعت فضایی . در بعضی مواقع ، مقدار هیدروژن سولفید و مقدار نیتروژن خوراك را نیز جزء متغیر های عملیاتی ذكر كرده اند . اثر متغیرهای اصلی در زیر ارایه شده است :

 

الف) دما

دما تاثیر اساسی برمیزان تبدیل دارد . در شرایط عادی ، یك افزایش بیست درجه ای دما ، سرعت واكنشها را تقریبا دو برابر می كند .

دمای راكتور را در هر روز F 1/0 تا F 2/0 افزایش می دهند تا افت فعالیت كاتالیزور جبران شود .

ب) فشار

افزایش فشار كل باعث افزایش فشار جزئی هیدروژن می شود . درجه تبدیل نیز با اضافه شدن فشار جزئی هیدروژن افزایش می یابد . در بعضی مواقع ، اثر نامساعد فشار جزئی آمونیاك  بر درجه تبدیل مطرح شده است .

ج) سرعت فضایی

سرعت فضایی حجمی نسبت دبی حجمی خوراك به حجم كاتالیزور است . چون حجم كاتالیزور ثابت است ، بنابراین سرعت فضایی مستقیما با دبی خوراك تغییر می كند . در اثر افزایش دبی ، زمان تماس كاهش یافته و درجه تبدیل كاهش می یابد . در چنین حالتی برای حفظ درجه تبدیل در حد مناسب ، باید دما را افزایش داد .

 

 بازده ها

بازده های هیدروكراكینگ را می توان از منحنی ها و معاملات (( نلسون )) بدست آورد.

برای استفاده از این منحنی ها ، عامل تشخیص خوراك و میزان مصرف هیدروژن مورد توجه قرار می گیرد .

-      درصد حجمی مایع بوتان ها از روابط زیر محاسبه می شود :

 درصد حجمی مایع بوتان ها از روابط زیر محاسبه می شود :

 LV % iC4=0.377[LV%(C5-180F)] 

 LV % nC4=0.186[LV%(C5-180F)]

-درصد وزنی پروپان و مواد سبكتر ، از رابطه زیر محاسبه می شود :

WT % C3=1.0+0.09[LV%(C5-180)]

LV% معرف درصد حجمی نفتای سبك است .

در مورد هیدروكراكینگ معمولا هم موازنه جرمی وهم موازنه هیدروژن انجام
می شود.

چگالی فرآورده ها را می توان با استفاده از عامل تشخیص این فرآورده ها بدست آورد و نیز نقاط جوش متوسط میانگین ( 131 ،281 ،460 به ترتیب برای نفتای سبك ، نفتای سنگین و برش 400) بدست آورد .

ولی در مورد نفتای سنگین ، درصد وزنی هیدروژن را9/13% در نظر می گیرند . اتلاف در اثر انحلال در فرآورده ها ، یك پاوند به ازای هر بشكه خوراك در نظر گرفته
می شود .

 

هید رو پرو سسینگ

در پالایشگاههای آمریكا ، فرآیند هیدرو پروسسینگ بیشتر برای تهیه خوراك واحدهای كراكینگ و ككینگ به كار می رود . با آنكه باقیمانده خلاء را می توان به عنوان خوراك این واحد به كار برد ولی اغلب واحدها از باقیمانده اتمسفری كه سیالتر است و نا خالصی كمتری دارد ، استفاده می كنند .

 فرآورده ها ی این واحد عبارتند از نفت ، گازوییل اتمسفری و خلاء وباقیمانده خلاء نفتای سنگین این واحد باید رفرمینگ شود . گازوییل اتمسفری آن نیز باید مورد تصفیه هیدروژنی قرار گیرد . از گازوییل خلاء به عنوان خوراك كراكینگ كاتالیزوری استفاده شده وباقیمانده به واحد كینگ یا كراكینگ فرستاده می شود .

به استثنای اچ اویل و ال سی فاینینگ ، بقیه فرآیندها دارای بستر ثابت كاتالیزوری  می باشند .

عملیات در فشارهای بالا (بیش از 135 بار) و سرعت فضایی پایین(5/0-2/0)انجام می شود

 

فرآیند هیدرو پروسسینگ

این فرآیند شباهت زیادی به فرآیند  هیدروكراكینگ دارد به اضافه یك واحد جذب آمین (برای حذف هیدروژن سولفید از جریان هیدروژن برگشتی ) ویك راكتور محافظ (برای حفاظت كاتالیزور ) .

باقیمانده اتمسفری پیش از ورود به واحد هیدروپروسسینگ ، از صافی عبور می كند تا ذرات جامد بزرگتر از 25 جدا شوند . سپس این جریان با هیدروژن برگشتی مخلوط شده وتا دمای لازم گرم می شود . این جریان از بالا وارد راكتور محافظ میشود.

ذرات جامد معلق در خوراك ، در قسمت فوقانی این راكتور رسوب می كنند و بیشتر فلزات نیز بر روی كاتالیزور قرار می گیرند . بنابراین در این راكتور ، مقدار فلزات و ذرات جامد و مواد مولد كك خوراك كاهش می یابند . پس از راكتور محافظ ، سه یا چهار راكتور قرار گرفته اند . در این راكتور ها ، عملیات حذف گوگرد و نیتروژن و شكستن تركیبات سنگین انجام می شود .

در خروج از آخرین راكتور ، هیدروژن برگشتی جدا شده و فرآورده مایع در ستونهای تقطیر اتمسفری وخلاء تفكیك می شود .

كاتالیزور راكتور محافظ از نوع سیلیس –آلومین با خلاء و فرج بزرگ (200-15) است كه بر روی آن مقدار كمی از فلزات نظیر كبالت و مولیبدن پخش شده است .

در سایر راكتورها برحسب نوع خوراك و درجه تبدیل مورد نظر ، اندازه ذرات و خلل و فرج كاتالیزور و نوع فلزات آن (كبالت- مولیبدن یا نیكل- مولیبدن ) متفاوتند . معمولا اندازه خلل و فرج بین 80 تا 100 است .

 

واحد های هید ر و  كراكینگ د ر ایران

در پالایشگاههای ایران ، هدف اصلی هیدرو كراكینگ تولید مواد میان تقطیر
(نفت سفید و گازوئیل ) از گازوئیل سنگین خلا ست . همزمان با فرآوده های مورد نظر  گاز مایع ، بنزین سبك و سنگین نیز تولید می شوند .

اولین واحد هیدرو كراكینگ در پالایشگاه تهران تحت عنوان آیزوماكس (Isomax) با ظرفیت تقریبی 15000 بشكه در روز آغاز به كار كرد و به دنبال آن واحدها ی دیگری در پالایشگاههای شیراز ، تهران (دوم ) ، تبریز و اصفهان نصب شدند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ماهیت تجربه و تحلیل فرآیند

هدف از مهندسی ایجاد و تولید مواد جدید به صورت انبوه است. ما قصد داریم در مهندسی شیمی این كار را از طریق تبدیل شیمیایی و یا جداسازی مواد انجام دهیم.

طراحی فرآیند فعالیتی است خلاقانه كه در طی آن طرحهایی نو در قالب تجهیزات و
فرآیند هایی در می آیند تا مواد جدید را به وجود آورند یا سبب ارزش افزوده بالاتری از مواد موجود شوند . در هر شركت خاص معمولا تلاش می كنیم تا طرحهای تازه ای را در موارد زیر ابداع كنیم:

ـ تبدیل محصولات فرعی زائد به محصولات با ارزش

ـ ساخت مواد كاملا جدید (الیاف مصنوعی،مواد غذایی، زیست فرآیندی)

ـ یافتن روش تازه ای برای تولید محصولات موجود (یك كاتالیزور جدید، یك جایگزینه زیست فرآیندی).

ـ به كارگیری یك فن آوری نو (مهندسی ژنتیك)

ـ استفاده از مواد جدید برای ساخت (مواد مقاوم در برابر دما یا فشار بالا، پلیمرهای خاص)باید دانست كه تعداد بسیار كمی از طرحهای تازه چه در زمینه بهبود فرآیندهای موجود و چه در زمینه ارائه فرآیندهای نو به مرحله تولید انبوه می رسند. در حقیقت احتمال صنعتی شدن یك فرآیند جدید در مرحله تحقیقاتی تنها در حدود 1تا 3درصد،در مرحله توسعه در حدود 10تا 25درصد،و در مرحله نیمه صنعتی در حدود 40تا 60درصداست.

شاید بزرگترین مشخصه ای كه مسائل طراحی را از انواع دیگر مسائل مهندسی متمایز می سازد این است كه آنها تعریف نشده و نا معینند، به عبارت دیگر تنها قسمت بسیار كوچكی از اطلاعات مورد نیاز جهت تعریف مسئله طراحی از صورت مسئله قابل حصول است. به عنوان مثال یك شیمیدان ممكن است واكنش جدیدی را برای ساخت محصول موجود و یا كاتالیزور جدیدی را برای واكنش موجود كشف كند و ما بخواهیم كه این كشفیات را به یك فرآیند جدید تبدیل كنیم. در این حالت تنها با اطلاعاتی در مورد شرایط واكنش كه از شیمیدان به دست آورده ایم و همینطور برخی اطلاعات در مورد مواد اولیه در دسترس و محصولات كه از قسمت بازیابی به دست می آید، شروع می كنیم و در مرحله بعد نیازمندیم كه تمام اطلاعات مورد نیاز برای تعیین حدود طراحی را به دست آوریم.برای تهیه این اطلاعات لازم است فرضیاتی را در مورد اینكه چه نوع واحدهایی در فرآیند بایستی مورد استفاده واقع شوند، چگونه این واحدها به یكدیگر مرتبط شوند،و چه دماها،فشارها و شدت جریانهایی از مواد مورد نیاز است در نظر گرفت. كار در واقع نوعی فعالیت تركیبی است. این گونه تركیب امری است مشكل چرا كه تعداد بسیار زیادی(تا ( روش گوناگون جهت انتخاب و رسیدن به هدف مورد نظر وجود دارد. بنابراین محدوده مسائل طراحی بسیار باز و گسترده است.

معمولاً هدف این است كه فرآیند جایگزینی ای را پیدا كنیم ( ازبین  تا  احتمال)  كه حداقل هزینه را داشته باشد اما از طرفی بایستی مطمئن شویم كه فرآیند مطمئن و ایمن بوده ، قوانین محیط زیست را نقص نمی كند ، راه اندازی و عملكرد آن آسان  بوده ، قوانین محیط زیست را نقص نمی كند ، راه اندازی و عملكرد آن آسان است و غیره . در برخی از موارد می توانیم با استفاده از قواعد تجربی فرآیند های خاصی را حذف كنیم اما در اغلب موارد لازم است كه فرآیند های جایگزین گوناگون