مراحل عملية تكرير النفط

النفط

النفط هو سائل أسود لزجّ، يتكون من مزيج معقّد من الهيدروكربونات التي تتشكّل في باطن الأرض على أعماق كبيرة، عبر آلاف السنين نتيجة لتعرّض المواد العضوية التي دُفنت في الصخور الرسوبية، للحرارة والضغط الشديدين، ويوجد في صورة سائلة أو غازية أو صلبة، غالبًا ما يقتصر الاسم على الشكل السائل، ويُطلق عليه النفط الخامّ، ولكنّه يشتمل أيضًا على الغاز الطبيعي والشكل الصلب المعروف باسم البيتومين، وتعدّ الأنواع السائلة والغازية للنفط أهمّ أنواع الوقود الأحفوري، ويتكون النفط الخامّ من العديد من مركبات الهيدروكربون المعقّدة والتي تتدرج من البنزين وحتى المواد الصلبة الثقيلة، يمكن فصل هذه المكونات من خلال عملية تسمى تكرير النفط، وسيتمّ التعرّف على مراحل عملية تكرير النفط في هذا المقال.^[١]

مراحل عملية تكرير النفط

بعد عمليات حفر الآبار واستخراج النفط الخام بكميات كبيرة، ومع التطور الصناعي والتقني بدأت الحاجة إلى عملية تكرير النفط لفصل مكوناته المختلفة واستخدامها في مجالات عدة، استخدمت المصافي الأولى وحدات تقطير بسيطة، لفصل المكونات المختلفة للنفط عن طريق تسخين النفط الخام في وعاء وتكثيف الأبخرة الناتجة، طرأت بعدها تطورات عدّة وأصبحت مراحل عملية تكرير النفط تمرّ بالخطوات الأساسية الآتية:^[٢]

• الفصل: يتمّ فصل المواد المختلفة باستخدام الحرارة، فالمركبات ذات درجة الغليان العالية تبقى أسفل برج التقطير، بينما ترتفع المركبات ذات درجة الغليان المنخفضة إلى أعلى البرج وتُسحب منه، وتحتوي هذه المرحلة على عمليات عدّة هي:
  • التقطير التجزيئي: وفيه يتمّ فصل المكونات الهيدروكربونية من النفط الخام تبعًا لدرجات غليان كل مكون، وتنتج عن هذه العملية النفتا الخفيفة، والنفتا الثقيلة والكيروسين الخام وزيت الغاز الخفيف.
  • التقطير الفراغي: يمتاز التقطير الفراغي أنّه يسمح بتقطير المواد الأثقل في درجات حرارة منخفضة، وبالتالي تجنّب التكسير الحراري للمكونات، وينتج عنها مادة البيتومين التي تُستخدم في إنتاج الأسفلت.
  • التجزيء الفائق: في هذه المرحلة يتمّ عزل مجموعة من المركبات النقيّة، مثل الأيزوبروبينات أو المركبات العطرية المستخدمة في البتروكيماويات.
  • الامتصاص: هنا يتمّ استعادة المكونات الخفيفة مثل البروبان والبروبيلين والبوتان والبوتيلين.
  • الاستخلاص بالمذيبات: تُستخدم هذه العملية لإزالة المكونات التي قدّ يكون لها تأثير سلبي على أداء المركبات المختلفة.
  • الامتصاص الكيميائي: حيث يتمّ فصل المواد القابلة للامتزاج معًا، مثل استخدام الفحم المنشط لإزالة المكونات السائلة من الغازات.
  • البلورة: يتمّ خلال هذه العملية استخدام مواد معينة لإعطاء كل مركب بنية مناسبة.

• التحويل: في هذه المرحلة يتمّ الاعتماد على الاختلافات في الخصائص الفيزيائية لفصل مكونات النفط الخام وتحويلها إلى مواد محسنة، وتحتوي هذه المرحلة على العمليات الآتية:
  • التكسير المحفز: يتمّ استخدام وحدات التكّسير الحراري لتحويل زيوت الغاز إلى النفتا وانتاج الفحم والبنزين.
  • البلمرة والألكلة: الهيدروكربونات الغازية الخفيفة الناتجة عن التكسير المحفز تكون غير مشبّعة بدرجة كافية ويتمّ تحويلها إلى مكونات البنزين عالي الأوكتان في عملية البلمرة أو الألكلة.
  • التكسير الهيدروجيني: لتوفير مرونة أكبر للمنتج.
  • المصاوغة: تستخدم عمليات تحفيز مختلفة لإنتاج البنزين الخالي من الرصاص.
  • التكسير الحراري: للحصول على الزيوت الخفيفة.

• المعالجة: وتعدّ المرحلة الأخيرة من مراحل عملية تكرير النفط، وفيها يتمّ إزالة بعض الشوائب وأبرزها مركّبات الكبريت مثل كبريتيد الهيدروجين، لكونها تؤثّر على المواد المضافة التي تُحسّن أداء المركبات المختلفة، وتحتوي على العمليات التالية:
  • التحلية: حيث يتمّ استخدام مواد مثل الصودا الكاوية لتخفيف تركيز مركبات الكبريت في المنتج.
  • المعالجة بالطين: يُستخدم الطين لإزالة المواد الصمغية من البنزين.
  • المعالجة بالهيروجين : وتعدّ من أكثر العمليات شيوعًا لإزالة شوائب الكبريت والنيتروجين، حيث يتمّ دمج الزيت مع هيدروجين عالي النقاء ومن ثمّ تمريره على محفّز مثل التنجستن أو النيكل.

استخدامات مشتقات النفط

يعدّ النفط ومشتقاته المختلفة والتي تنتج من خلال مراحل عملية تكرير النفط، من أهمّ أنواع الطاقة التي يعتمد عليها البشر، فهي تُستخدم تقريبًا في شتى مجالات الحياة، مثل توفير الوقود للسيارات والطائرات، وتشغيل المصانع والمولدات الكهربائية، كما يدخل في صناعة المواد البلاستيكية، تتعددّ المنتجات ويضيق المجال لذكرها، لكنّ المنتجات الآتية تعدّ أغرب المنتجات التي يدخل النفط في صناعتها:^[٣]

• الأسبرين : يحتوي على حمض الأسيتيل ساليسيليك الذي يمتلك خواص لتخيف الآلام ومع ذلك فإنّ صناعة الأسبرين تبدأ بالبنزين المشتق من المنتجات البترولية.
• الألوان: حيث يُستخدم شمع البرافين في صناعتها، وهو مادة صلبة شمعيّة مصنوعة من البترول.
• الملابس المقاومة للتجعّد: حيث يدخل البوليستر المعالج في مصافي النفط في صناعة هذه الملابس.
• الألواح الشمسية: مع أنّها تُستخدم لإنتاج الطاقة البديلة، إلا أنّ بعض المواد البلاستيكية ومشتقات النفط تدخل في صناعتها.
• أحمر الشفاه: تدخل مواد مثل الكريلت، وتلوينات قطران الفحم، والبروبيلين غليكول في صناعة المواد التجميلية المختلفة.

المراجع

1. ↑ "Petroleum", www.wikiwand.com, Retrieved 28-12-2019. Edited.
2. ↑ "Petroleum refining", www.britannica.com, Retrieved 28-12-2019. Edited.
3. ↑ "7 Surprising Uses of Oil", www.livescience.com, Retrieved 28-12-2019. Edited.