طريقة فصل مشتقات النفط
طريقة فصل مشتقات النفط، النفط أو ما يعرف بالبترول أحد أهم مصادر الطاقة الطبيعية، الموجودة بباطن الأرض، فهو مركبات كيميائية منها الهيدروكربونات، والذي يدخل في كثير من الصناعات ومنها البلاستيكية، صناعة المبيدات الحشرية، كما يدخل في صناعة الأسمدة، ونستطيع الحصول عليه بعد عمليات فصل مشتقات النفط.
محتويات المقال
طريقة فصل مشتقات النفط
يتم فصل مشتقات النفط للحصول على العناصر المركبة المختلطة فيما بينهما، مثل الهيدروكربونات، وعمليات تكرير البترول ليدخل في مختلف الصناعات منها:
- صناعة معالجة البترول تقوم على حوالي تكرير نسبة 97% من الوقود المستخدم في وسائل النقل.
- مع تكرير المواد الخام، لتدخل في العديد من الصناعات الهامة، والتي منها على سبيل المثال الصناعات الكيميائية.
- والنفط يوجد في صورة سائل ذات لون أسود داكن، ويكون قوامه لزج، ولا يكون صالح للاستخدام في هذه المرحلة.
- يحتاج إلى عمليات معالجة، لفصل عدة مجموعات من المواد الكيميائية، وهي التي تعرف باسم الهيدروكربونات.
- وعمليات الفصل، والتي تعرف بالتقطير تتم من خلال تسخين النفط في أفران مخصصة، تنفصل الهيدروكربونات كلاً حسب درجة غليانها.
- كما تتم هذه العملية داخل أبراج عملاقة، تتصاعد أبخرة النفط الذي تم تسخينه، فيتم فصل جزيئاتها حسب درجة غليانها.
- تتصاعد الجزيئات ذات الوزن الأقل إلى أعلى البرج ثم تبدأ في التكاثف وتتحول إلى سائل.
- ومن العمليات التي يتكثف فيها الجزيئات الخفيفة، وتترسب الجزيئات الثقيلة، وتتم عمليات الفصل ويخرج سائل البنزين ووقود الديزل، والبارافين.
- صناعة البترول في الولايات المتحدة، تملك شحنات سنوية بقيمة 136 ألف دولار.
- ويعمل في صناعة تكرير البترول، حوالي 76 ألف عامل في الولايات المتحدة فقط.
- ويتم استخدام هذه الصناعة في إنتاج الطاقة، كما يبلغ الاستهلاك السنوي لها 6 كوادريلونات من الطاقة.
- ونفايات عمليات صناعة البترول تبلغ حوالي 180 طن كل عام.
عمليات معالجة لاستخراج مشتقات النفط
المعالجة هي آخر مراحل فصل مشتقات النفط ويتم فيها ما يلي:
- يتم الجمع بين المنتجات الصناعية في هذه المرحلة لتكوين مستويات الأوكتان، مع خصائص المنتجات لاستخدامها في البيئات القاسية.
- مثل ما يتم إزالته من الكبريت عن وقود الديزل في هذه المرحلة.
- وهي من العمليات الهامة لهواء نظيف.
- وتعتبر عمليات المعالجة هي أكثر عمليات فصل النفط التي تستغرق وقت كبير.
اخترنا لك: كيف يستخرج النفط
عملية تحويل مشتقات النفط
- وهي العملية التالية من عمليات فصل مشتقات النفط بعد الانتهاء من تكوين النفط في الطبيعة.
- ويتم فيها تغيير الهيدروكربون إلى أنواع أخرى، للحصول على المنتج المناسب.
- ومن عمليات التحويل، عملية التكسير والذي يتم به أخذ الجزيئات قليلة القيمة، وذات الوزن الأثقل، وتحويلها إلى جزيئات أقل في الوزن.
- ويتم استخدام الحرارة والضغط في عمليات التحويل أو عمليات التكسير.
- ومن عمليات التحويل أيضاً عملية الألكة، وهي تعتبر عكس عمليات التكسير، فهي يتم من خلالها دمج الجزيئات، لتكوين الهيدروكربونات.
شاهد أيضًا: كيفية فصل مشتقات النفط عن بعضها البعض
احتياجات فصل مشتقات النفط
يتم استخدام التقنيات ذاتها التي تستخدم في صناعة تكرير البترول، والتي تعتبر نفسها المتبعة بالفصل في الهندسة الكيميائية والتي تدخل في الصناعات الكيميائية.
- وهى عبارة عن الاستخراج، والنزع، الامتصاص، عمليات الأغشية، التبلور، التقطير.
- وتعتمد عمليات فصل مشتقات البترول من تقنيات الفصل، في تعزيز كفاءة المواد الخام، وكفاءة الطاقة، مع فعالية التكلفة.
طريقة الفصل العضوي لمشتقات البترول
يتم الاستفادة من التقنيات المعززة لعمليات الفصل العضوية في صناعة تكرير البترول.
- ويعتبر عمليات الفصل العضوي في فصل البنزين عن النفط، وهو الذي يستخدم في تشغيل وسائل النقل.
- كما يعتبر من العمليات العضوية أيضاً فصل المواد العطرية عن وقود الديزل، ووقود الطائرات.
- مع إتباع التقنيات المطورة للأغشية في مراحل الفصل العضوي.
- وفي السنوات القليلة السابقة تم تطوير عمليات الفصل العضوي، والتي أصبحت تقوم على نظام بوليستر كوبوليمر.
- ويعتبر نظام البوليستر كوبوليمر أو غشاء البوليميد يُستخدم في فصل النفط الثقيل، وهو النفط الذي يشتق بطريقة تحفيزية لمواد عطرية ممتلئة بالنفاذ.
- وهو مزج مواد عطرية خفيفة مع مادة الجازولين، لخلط نواتج التقطير، ومنها الديزل، ووقود الطائرات.
- وفي هذه الحالة قد تتمتع الأنظمة الحالية لأغشية التبخر بفاعلية كبيرة لعمليات التقطير.
- إذا كان التبخر عملية تعرف بالفصل، وهي العملية الأولية ذات تكلفة ضعيفة مع طاقة عالية.
- والعملية التالية هي عملية التلميع، تتم عن طريق التقطير، وتتم في درجات حرارة عالية تصل إلى 250 درجة مئوية.
- ويعتبر السيطرة على تضخم الأغشية ذات الأهمية الكبيرة، من أجل تعزيز الانتقائية.
- فمن خلال عمليات التبخر يمكن الوصول إلى انتقائية عالية.
- ويمكن هنا أن تحل عمليات التقطير أو التبخر محل عمليات الفصل.
الفصل الفيزيائي لمشتقات البترول
يوجد عدة طرق فيزيائية لفصل مشتقات النفط منها:
الطريقة الأولى
- وهى عملية التقطير ويتم بها فصل مكونات مشتقات النفط، وفقاً لدرجة الغليان المنخفض، من خلال عمليات التبريد والتكثيف.
- بعد ذلك تتم عمليات التبريد والتكثيف من خلال أجهزة التقطير الابتدائي، وأجهزة التقطير التفريغي.
الطريقة الثانية
- ويتم من خلالها فصل الوقود والغازات وتثبيت البنزين، من خلال عمليات التبريد.
الطريقة الثالثة
- وهي استخلاص مشتقات النفط عن طريق المذيبات التي تتم لفصل خليط من المكونات عن طريق استعمال المذيبات.
- وهنا تعتمد على النوع الكيميائي للمواد العضوية من أجل إذابتها في المذيبات العضوية.
- وتعتمد أيضاً على إذابة المواد الغير عضوية في المذيبات الغير عضوية.
- وتتمثل المذيبات في البنزول، البروبان، التولوين، والتي تنتج عنها الزيوت المتوسطة والثقيلة.
الفصل الكيميائي لمشتقات النفط
- وفى هذا النوع من الفصل يكون تحت تأثير الحرارة والضغط.
- فيتم الفصل هنا عبر عوامل مساعدة، حيث يتم تحويل المركبات من عمليات التقطير إلى مركبات يمكن استخدامها.
- ومن عمليات التكسير المهدرج، التكسير التحفيزي، والتكسير الحراري.
تكرير النفط
- النفط عبارة عن مزيج من المواد الكيميائية المعقدة التي تختلف على حسب كل منطقة والأخرى بمختلف الحقول النفطية المتعددة وفقا للخصائص الفيزيائية والكيميائية.
- ويأخذ النفط ألوان متعددة مثل الأسود أو الأصفر أو البني ويعتمد ذلك على المواد المختلطة بالنفط بشكل عام.
- كما يتواجد النفط في باطن الأرض في هياكل صخرية حتى يتم التنقيب عنه عن طريق علماء الكيمياء والجيولوجيا بواسطة حفر الآبار لاستخراجه من أعماق الأرض.
- وتعد الهيدروكربونات هي المكون الرئيسي الموجود في النفط المكون من عنصر الكربون بنسبة تتراوح بين 83-87% وعنصر الهيدروجين بنسبة تتراوح بين 10- 14%.
- ومن جانبه يتحد كلا العنصران مع ثلاثة عناصر أخرى ذات أهمية أقل وهم: الكبريت، الأكسجين، والنيتروجين.
- ويخضع النفط إلى عمليات تكرير مختلفة تشمل عدة مراحل للتمكن من استخدامه.
مشتقات النقط بعد الفصل
يقدر البرميل الواحد من النفط الخام المستخلص على عدد من المكونات التالية:
- 42% من البنزين.
- 22% من وقود الديزل.
- 9% من وقود الطائرات.
- 4% من الغازات البترولية.
- 5% من زيت الوقود.
- 18% من مواد أخرى.
قد يهمك: كيف تكون النفط في باطن الأرض
يستخدم النفط في العديد من المجالات المختلفة وبالتحديد يتم استخدامه بشكل كبير في مشتقات البترول المتعددة مثل: وقود السيارات والنفاثات، الأسفلت لرصف الطرق، زيوت الوقود المستخدمة في تدفئة المنازل ويرجع ذلك لأهمية النفط في الصناعات المختلفة.