1

گاهـایشـآزم

ارزیـابـی نفت خـام Evaluation of Crude Oils

آرش اکبري نوشاد: گردآوري 1386اسفند ماه

2

دیباچه

میلیـون 85مصرف روزانه نفت دنیا چیزي حدود .دنیاي امروز تا حد زیادي به نفت وابسته است هاي نفتی به عنـوان سـوخت ها، قطارها و خودروها، از فرآورده هواپیماها، کشتی . بشکه در روز است

ها، ادارات و منازل براي تهیه انرژي و گرما، نفت را به خدمت ها، کارخانه در نیروگاه . کننداستفاده می رود، با ایـن حـال براي تامین انرژي به کار می ) درصد 85حدود (گرچه قسمت بیشتر نفت . گیرندمی

هـا قابـل تبـدیل بـه مـواد گونـاگونی از جملـه آن به سبب وجود انواع هیدروکربن درصد 15حدود بـدین ترتیـب . باشـد مـی …ها، پاك کننده و کشها، کودهاي شیمیایی، انواع داروها، حشره پالستیک

صنعت پاالیش نفت و تبدیل و فرآورش ترکیبات نفتی یا بـه عبـارتی صـنایع پتروشـیمی، از صـنایع در این میان پاالیش نفت خـام بـه دلیـل تهیـه و تـدارك . روندیاي امروز به شمار می بزرگ و مهم دن

هاي صنعتی و اجتمـاعی کـشور، از جایگـاه خاصـی سوخت و انرژي و به عبارتی تامین انرژي چرخ افـزاري و چـه از نظـر سـازي آن چـه از نظـر سـخت برخوردار است و گسترش، نگهداشت و بهینـه

ها، انتخاب جـنس نکته داراي اهمیت در ایجاد و ساخت پاالیشگاه . باشدت می فکرافزاري داراي اهمی ژي، رکار رفته در تاسیسات پاالیشگاهی، طراحی واحدهاي پاالیشی، موازنه جرم و ان مواد و فلزات به

هـاي الزم بـراي نـوع فـرآورده جهت فروش برمبناي کیفیت فیزیکی و شـیمیایی، مطالعات اقتصادي تر هاي پاك ي و ملی، مسائل مربوط به حفاظت محیط زیست که مستلزم تهیه سوخت امنطقه مصارف

. بستگی به دانستن ماهیت شیمیایی نفت خام دارد... و باشدمیبخـش اول کتـاب ترجمـه در این نوشتار افزون بـر مطـالبی راجـع بـه نفـت خـام ، بدین جهت

Crude Oil – Petroleum Products – Process Flow sheets ــت ــن نف ــیله انجم ــه وس ــه ب ککتـاب .گرددبه چاپ رسیده خدمت عالقمندان تقدیم می) Institut Français du Pétrole(فرانسه

پاالیـشگاه شیمی و آزمایشگاه بولتن داخلی-جزوات آموزشیدر بخش PDFحاضر به صورت فایل .موجود است

:در زمینه ارزیابی نفت خام در کتابهاي مفیدي الزم به ذکر است که داده))هاي آنالیز و ارزیابی نفت خامهاي نفتی، روشفرآیندها، فرآورده–اصول پاالیش نفت خام ((

به چـاپ رسـیده ) روزنامه اطالعات(که به وسیله شرکت ایران چاپ ))زادمحمد تقی کوچک ((تالیف .نمایندتوانند به آن مراجعهباشد که عالقمندان میموجود می

3

هاي هند و اروپایی وجود دارد کـه بـه معنـاي تقریباً در همه زبان )) nab((اي ایرانی است و ریشه آن، نفت، کلمه یونانیـان کلمـه . است ))خیس ((و ))مایع(( به معنی naptaکلمه اوستایی . است ))خیس و نمناك بودن ((، ))نمناك((

. به عاریت گرفتند))روغن ماد(( را براي naphtaمادي)60، ص 1383، دي 4هاي ایران شناسی آناهید، شماره ماهنامه پژوهش(

نفت یک سوخت فسیلی ) مقدمهگویند، زیرا زمین شناسـان بـر می)Fossil Fuels(هاي فسیلیبه زغال سنگ، نفت خام و گاز طبیعی، سوخت

اند و زیستهجانوران و گیاهانی که صدها میلیون سال پیش میاین باورند که این مواد از فسیل شدن اجساد و بقایاياي از هـا و سـپس در نتیجـه مجموعـه اند براثر فعالیـت بـاکتري هاي دریایی قرار گرفته پس از مرگ در زیر رسوب

.هاي شیمیایی پیچیده در دما و فشار باالي اعماق زمین طی میلیون هـا سـال پـیش بـه وجـود آمـده اسـت واکنشبـشکه نفـت از آن 35آمریکا حفر شد، که روزانـه پنسیلوانیاي میالدي در 1859ن چاه نفت جهان در سال نخستی

.شدبیرون کشیده میدر سـال . متـري بـه نفـت رسـید 360در عمق 5/3/1287در تاریخ مسجد سلیمان نخستین چاه نفت ایران در

مظفرالـدین نقل و فروش طالي سیاه ایران به وسـیله خورشیدي امتیاز اکتشاف، استخراج، پاالیش، حمل و 1280ها تسلط بیگانگان بر منـابع نفتـی پس از مدت . واگذار شد ویلیام دارسی داران انگلیسی بنام به یکی از سرمایه شاه

سـال پـس از 50خورشیدي یعنـی حـدود 29/12/1329به تاریخ دکتر مصدقهاي کشور سرانجام در سایه تالش توسط مظفرالدین شاه، قانونی به تصویب رسید که بر اساس آن تـصمیم گیـري دربـاره نفـت از آن واگذاري امتیاز

.گذردامروز بیش از پنجاه سال از آن روز می. ملت و دولت ایران شدبشکه نفتی که به طور تخمینـی اندوختـه شـناخته ) 000/000/000/000/1(از مجموع هزار میلیارد .یافت شده استخاورمیانهآن در منطقه %65هد، دشده جهان را تشکیل می

نامیـده ) Hydrocarbon(هیـدروکربن از دیدگاه شیمیایی، نفت مخلوطی از صدها ترکیـب مولکـولی اسـت کـه البتـه نفتـی کـه از . انـد تشکیل شدهHو هیدروژنCها ترکیباتی هستند که از دو عنصر کربن هیدروکربن. شوندمی

اي مایل به سـیاه مایعی قهوهگردد که نامیده می) Crude Oil or Petroleum(شود، نفت خام چاه بیرون آورده مینفت خام به وسیله خط لوله، قطار، کامیون یا کشتی بـه . بوده و ممکن است مانند آب روان یا مانند قیر غلیظ باشد

هـاي هـا و اسـیدها، هیـدروکربن نمـک منتقل شده و در آنجا پس از جدا کردن ) Refinery(پاالیشگاهنام مکانی به .هاي مورد نیاز به منظور تامین انرژي و مواد مورد نیاز به دست آیدکنند تا فرآوردهباقیمانده را پاالیش می

4

:هاي موجود در نفت دو خصلت شیمیاي سودمند دارندهیدروکربن.شودگام سوختن آزاد میهستند و این انرژي به هن) Energy(این مواد سرشار از انرژي) 1هاي شیمیایی به یکدیگر تبدیل کرد و مواد شیمیایی گوناگون و سودمند به توان به روش ها را می این مولکول ) 2

.خواص سودمند نفت خام در جدول زیر خالصه شده است.دست آورد

عالمت اختصاريویژگیواحدو

شرح

0APIگرانی یا

Gravity)(

-

است و عبارت از درجـه ) خام(معیاري براي سنجش مرغوبیت نفت APIدرجه به عنوان یک معیـار جهـانی، عکـس وزن API. گرانروي یا درجه سبکی نفت

. بیشتر باشد نفت خـام مرغـوبتر اسـت APIیعنی هر چه . است) d(مخصوصبـه 10و کوچکتر از 20و 10، مابین 20بیش از APIهاي خام با درجات نفت

. شوندبندي میعنوان نفت خام سبک، سنگین و خیلی سنگین درجهترتیب به

مقدار گوگرد)(Sulfur Content

درصد وزنیWt %

دو خاصــیتی هــستند کــه بیــشترین اثــر را بــر APIمقــدار گــوگرد و درجــه مقدار گوگرد برحسب درصد وزنی گـوگرد بیـان . گذاري نفت خام دارند ارزش

) Sour Oil(امروزه واژه نفت ترش . صد متغیر استدر5تا 1/0شودو بین میاي را ایجـاب هاي ویژه به هر نفت خامی که باال بودن میزان گوگردش فراورش

معموالً مرز مابین نفـت تـرش و شـیرین وجـود بـیش از . شودکند گفته می می. گوگرد است0.5%

نقطه ریزش)(Pour Point

0F 0یاC

ترین دمایی است که در آن، یک روغن نفتـی پایین) Pour Piont(نقطه ریزشکند مشروط بر اینکه بدون اغتشاش، بـا یـک رونـد شود یا ریزش می جاري می

به طور تقریبی 0Fیا 0Cنقطه ریزش نفت خام برحسب . کنترل شده خنک شود تـر هر چه نقطه ریزش پایین . نشانگر پارافینی یا آروماتیکی بودن نسبی آن است

نقطه ریزش یـک مشخـصه . ار پارافین کمتر و مقدار آروماتیک بیشتر است باشد مقد .شوندهاي میان تقطیر است که در آب و هواي سرد مصرف میدقیق فرآورده

باقیمانده کربن(CarbonResidue)

درصد وزنیWt %

تا دستیابی ، به شیوه تقطیر در نبود هوا،) Carbon Residue(باقیمانده کربنباقیمانده کـربن بـه . شودپسماند کک تعیین و برحسب درصد وزنی بیان می به

طور نسبی با مقدار آسفالت نفت خام و مقدار برش روغن روانساز قابل بازیافت در اغلب موارد، هر چه باقیمانده کـربن کمتـر باشـد، نفـت خـام . ارتباط دارد

.ارزشمندتر است

5

ویژگیعالمت

اختصاري و واحد

شرح

مقدار نمک(Salt Content)

lb/1000bbl

ــدار نمــک در نفــت خــام برحــسب ــان مــیNaClمق ــیش از بی شــود و چنانچــه ب10 lb/1000bblزدایی کردباشد، معموالً باید پیش از پاالیش نفت خام ، آن را نمک .

همیـت ا. اگر نمک حذف نشود، ممکن است مـشکالت خـوردگی مهمـی ایجـاد کنـد زدایی در صورتی که قرار باشد فرایندهاي کاتالیزوري بر باقیمانـده نفـت اعمـال نمک

. شودشود بیشتر می

ضرایب همبستگی(Corresponding Index)-

هاي خـام وجـود هاي آروماتیکی و پارافینی نفت ضرایب همبستگی میان بهره و ویژگی این مورد شـاخص همبـستگی اسـت کـه بـراي کار رفته در یکی از معیارهاي به . دارد

مبتنـی بـر CIمقیـاس . باشـد هاي خـام سـودمند مـی ارزیابی جداگانه حاصل از نفت CIگرچـه مقـادیر . اسـت 100هاي راست زنجیر برابر صفر و براي بنزن برابـر پارافین

هاي پارافینی در برش کمتر باشد، غلظت هیدروکربن CIکمی نیستند، ولی هرچه مقدار .هاي آن بیشتر استها و آروماتیکبیشتر باشد، غلظت نفتنCIربوط بیشتر و هر چه م

مقدار نیتروژن(Nitrogen Content)

درصد وزنیWt %

هـاي خـام نامناسـب اسـت، زیـرا ترکیبـات آلـی وجود مقادیر زیاد نیتروژن در نفـت . شـوند آینـدها مـی دار موجب مسمومیت جدي کاتالیزورهاي به کار رفته در فر نیتروژن

درصد وزنی نیتروژن داشته باشند، نیـاز بـه فـرآورش 25/0هاي خامی که بیش از نفت. ویژه جهت حذف نیتروژن دارند

گستره تقطیر(Distillation Range)

0C

. هـاي گونـاگون در آن اسـت گستره نقطه جوش نفت خام نشان دهنده وجود فـرآورده شناخته شده است TBPیا )) نقطه جوش حقیقی((نوان سودمندترین نوع تقطیر، تحت ع

. شود که در دستگاهی با درجه تفکیک منطقی انجام شـود و معموالً به تقطیري گفته می Hempelوجود ندارد، ولی تقطیـر TBPنام تقطیر گرچه هیچ روش آزمایش خاصی به

فـت خـام را همچنین گستره تقطیر ن. تري هستندهاي متداولآزمایشASTM D285و مرتبط کرد، زیرا تعیین مشخصات فرآورده معمـوالً بـر پایـه ASTMباید با تقطیرهاي

.استوار استASTM D1160، وASTM D86هاي ساده تقطیر آزمایش

مقدار فلزات(Metal Content)ppm

. دارداهمیـت زیـادي ) ppm1000از چند تا (وجود فلزات در نفت با وجود غلظت نسبتاً پایین تواننـد بـه شـدت بـر فعالیـت مـی ) نیکل، وانـادیم و مـس (مقادیر ناچیز برخی از این فلزات

هـاي بـاالتر غلظـت . تري شـوند هاي کم ارزش کاتالیزورها اثر گذاشته و موجب تولید فراورده هاي توربین و تخریب آسـتر نادیم در انواع نفت کوره منجر به خوردگی شدید پره واppm2از

معموالً ترکیبات آلـی فلـزي در دماهـاي بـاالي . شودها می ها و دودکش نسوز کوره یا پوشش روش . شـوند هاي تقطیـر دیرجـوش پدیـدار مـی تقطیر پاالیشگاهی فرارند و بیشتر در فرآورده

. ها استها و رزینهاي استخراج با حالل و نیز ترسیب با آسفالتکارگیري روشکاهش آنها به

، ترجمه سید مهبد مهدي بصیر؛ محمد باقر پورسید؛ گیتی ابوالحمد؛ مرکز )فناوري و اقتصاد(هندورك، پاالیش نفت . ي؛ گلن ايگـر. جیمز اچ((

))1380نشر دانشگاهی، تهران، چاپ یکم،

6

)Evaluation of Crude Oils(ارزیابی نفت خام : فصل هشتم از کتاب

Crude Oil – Petroleum Products – Process FlowsheetsInstitut Français du Pétrole

Edited by : Jean-Pierre Wauquier

ارزیابی نفت خامتـا ) از استرالیاMoonieنفت خام ( رنگ نفت خام از سبز . باشدهاي متفاوت می نفت خام مایعی با ویسکوزیته

توانـد شـبیه هیـدروژن نفت خام نیز می بوي. متغییر است ) عربستان سعودي Ghawarنفت خام از (اي تیره قهوهترکیب شیمیایی نفت خام بسیار پیچیده بوده و ذاتاً به عمر آن وابـسته .ساده باشد سولفید، تربانتین و یا هیدروکربن

به گسترش فاز میدان نفتی صرف نظر از منشاء نفت خام، پیچیدگی ترکیب شیمیایی این بدان معنی است که .است,Speight. (وابسته است 1991(

جداسـازي ( خام تعیین کننده نـوع تـصفیه اولیـه هاي نفتها درباره تمام مشخصات فیزیکی و شیمیایی دانسته. گذاري استسازي و همچنین قیمت، حمل و نقل، ذخیره)تثبیت تولید میدان نفتیگازهاي همراه و

امتر مهم فنی و اقتصادي اسـت چراکـه بـه پاالیـشگر پارهاي نفتی نخستین هاي فرآورده مطالعه تفصیلی ویژگی براي واحدهاي مختلف به منظور جداسازي، انتقال و تبـدیل را ) Feedstocks( هاي خوراك جریاندهد اجازه می

براي تنظیم شرایط عملیاتی انتخاب کند، که این مورد موجب برآوردن نیازهاي بازار مصرف به بهترین شیوه ممکن .خواهد شد

سازي و قیمت گذاري نفت خام مرتبط با انتقال، ذخیرهکلی ایی یهاي فیزیکی و شیمویژگی) 1-1

.sp(وزن ویژه ) 1-1-1 gr ( نفت خامSpecific Gravity of Crude Oils

وزن ویـژه . نفت خام بـه ایـن ویژگـی بـستگی دارد وزن ویژه از نظر تجاري مهم است چراکه بخشی از قیمت هنگام بارگیري و تخلیه نفت خـام از نفت وزن ویژهگیري اندازه.شودبیان می APIاغلب به صورت درجه

به منظور تایید مشخصاتش در حالتی که پرداخت بر مبناي بشکه بوده و یا در حالتی که تبـدیل حجـم بـه مخازن، ,.Hayward et al. (شوداي تن مد نظر باشد، انجام میوزن در انتقاالت بر مبن 1980 (

بـه عنـوان مثـال در عربـستان . نفت از منبعی به منبع دیگر متفـاوت اسـت وزن ویژه در یک منطقه جغرافیایی، 34)0.850یـانگین اسـتاندارد موزن ویـژه داراي Ghawarنفت خام به دست آمده از میـدان سعودي، o API)

27)0.893مقـدار Safaniyahنفت بـه دسـت آمـده از میـدان مجـاور وزن ویژهد در حالی که باشمی o API)

ن اوزابـراي مثـال . شـود مـشاهده مـی از چاهی به چاه دیگر وزن ویژه البته در یک منبع نیز گوناگونی در .باشدمی38.4)0.848ویژه o API) 32.8) 0.861و o API) در میدانGhawarشودشاهده میم .

7

هرچند که . دآمده است قرار دار1همانطوري که در جدول 1.000تا 0.800مابین نفت خام عموماً ن ویژه ازاوــت ــاينف ــامی ه ــی خ ــده م ــر ش ــدوده ذک ــارج از مح ــا خ ــژه آنه ــه اوزان وی ــود دارد ک ــه وج ــد؛ از جمل باش

0.787(48.2 o API)هاي براي نفت خامBaeeow Southو ) ایاالت متحده(آالسکاSanta Rosa ونزوئال6)1.028با وزن ویژه Bradley Canyonو همچنین نفت خام o API)از کالیفرنیـاي ایاالت متحده.

.شوندبندي میخام بر اساس وزن ویژه در چهار گروه اصلی دستههايعموماً نفت.Light Crudes (sp(نفت خام سبک • gr. d4

15 < 0.825

> Medium Crudes (0.825(نفت خام متوسط • sp. gr. d415 < 0.875

> Heavy Crudes (0.875(نفت خام سنگین • sp. gr. d415 < 1.000

.Extra-heavy Crudes ( sp(نفت خام فوق سنگین • gr. d415 > 1.000

Crude Oil Pour Pointنقطه ریزش نفت خام ) 1-1-2

دهـد مـی د همچنانکه در مواد خالص روي یک تغییر مشخص از مایع به جامشود، می دهنگامی که نفت خام سر بـه سـپس اگـر دمـا . دهدیته آن روي می زیک تغییر کم و بیش چشمگیر در ویسکو که ابتدا به طوري . دهدرخ نمی

. آیـد د، نفت خام از سیالیت باز ایستاده و به حالت جامد به صورت تغلیظ شده در مـی اندازه کافی پایین آورده شو ـ سـت کـه عمومـ اي پیچیـده ا نفت خـام آمیـزه دهد که این پدیده بدین سبب روي می ت اً بیـشتر ترکیبـات بـه حال

اي از بلکه ترجیحـاً در محـدوده به طوري که تغییر به حالت جامد در یک دماي ثابت رخ نداده غیر بلوري هستند؛ بنابراین آگاهی از پیـشینه . باشددهد که در اتباط با پارمترهایی هستند که تابع تصفیه قبلی نفت خام می دما روي می

،65oC-45به میزان) Preheating(پیش گرمایش . خیلی مهم است)Crude's previous history(نفت خامطیباشد که بلورهاي کوچک پارافینی می ها یا دهد چراکه نفت خام داراي کریستال نقطه ریزش را کاهش می دماي100باالي ( اگر نفت خام در دماهاي باالتر . شوندتخریب میگرمایش پیش oC (داده شـود، افـزایش در حرارت

1

8

نفـت خـام نتـر شـد بوده و باعث سنگینهاي سبک تبخیر هیدروکربن مشاهده خواهد شد که به دلیل نقطه ریزش . شودمی

آن ) Pumpability( یک برآورد تقریبـی از قابلیـت پمـپ شـدن دست آوردن بهطه ریزش نفت خام براي قنتوقف، کاهش یـا تواند موجب میشدن پمپدر نتیجه سیال متالطم شدن یا آشفتگی،واقعدر . شودگیري می اندازه

و ایـن مـسئله غیـر از تـاثیر دارد نفـت خـام بـر سـیالیت هاي یاد شـده که پدیده ها شود تشکیل کریستال تخریب تالطـم م نیست بلکه به عبارتی تنها نقطه ریزش معیاري از سیالیت نفت خا .باشدمی دماي نقطه ریزش گیري اندازه

. بر این ویژگی تاثیرگذار استنیز عملیات پمپ شدن ناشی از NF Tگیري این دما به وسیله استاندارد اندازه ASTM Dو نیز استاندارد 60-105 . تعریف شده است97

48-45اند که نمونه باید تا افزون بر این هر دو تست متد مقرر داشته oCنقطه ریزش نفت خام .گرمایش شودپیش)2جدول . (قرار دارد30oC+تا 60oC-معموالً مابین

Viscosity of Crude Oilsگرانروي نفت خام ) 1-1-3

یک ویژگی مهم براي محاسبه افت فشار در خطوط لوله و ف گیري ویسکوزیته نفت خام در دماهاي مختل اندازههـا حـائز اهمیـت هـا و مبـدل مشخصات پمـپ تعیین باشد، همچنین این پارامتر در کشی پاالیشگاه می سیستم لوله

بـه سـرعت بـا نفت خام پارافینی ویسکوزیته . هاي خام یکسان نیـست تغییر ویسکوزیته با دما براي همه نفت . باشدمی.تر استنفتنی این افزایش ویسکوزیته آهستههاي خام از طرف دیگر براي نفت.یابدکاهش دما افزایش می

گیري زمان جریان یافتن نفت خام از میان طول مشخصی از یک لوله مویین در دماي ویسکوزیته به وسیله اندازه شناخته شده و واحد ) Kinematic Viscosity(این کمیت با نام ویسکوزیته سینماتیک . شودمشخص، تعین می

ویسکوزیته یاد شـده بـا . )شودهم خوانده میcenti Stokes، سانتی استوك mm2/s: مترجم.(استmm2/sآن NF Tهاي استاندارد روش ASTM Dیا 60-100 گیـري همچنین ویسکوزیته با انـدازه . استتعیین قابل 445

2

9

. شودگیري میاندازهنیز ASTM D88مطابق ) Calibrated Orifice(ه شدهزمان عبور نفت از یک روزنه کالیبر. شناخته شده است) Saybolt seconds)SSUنام این ویسکوزیته به

)ASTM D2161(. برخی جدوال تبدیل براي واحدهاي مختلف، به کار رفته و استاندارد شده استتـر از نقطـه گیري ویسکوزیته را در دماي پایین امکان اندازه ) Engler-type(اي ویژه دار کالیبره هاي روزنه دستگاه

هـاي کریـستال مانع از تشکیل زند به طوریکه این ممکن است چراکه دستگاه مواد را بهم می . کنندریزش فراهم می . شودگیري میها، نقطه ریزش نمونه بودن هم زدن اندازهدر سایر روشی که حالدر بزرگ شود؛

در صفر درجه سانتیگراد، است،1oC-آنلیبی که نقطه ریزشDahraنفت خامی از ویسکوزیته به عنوان مثال 2.4oE 16یا mm2/sیا نفت خام . باشدمیCoulomnes فرانسه که ویسکوزیته آن در صفر درجـه سـانتیگرادهـاي خـام را یته برخی از نفت ویسکوز 3جدول . باشدمی 12oC+است در حالیکه نقطه ریزش آن 20oEنزدیک

. آورده است20oCدر

Vapor Pressure and Flash Point of Crude Oilsفشار بخار و نقطه اشتعال نفت خام) 1-1-4

. سـازد مـی ا ممکن هاي سبک ر امکان تخمین میزان هیدروکربن گیري فشار بخار و نقطه اشتعال نفت خام هاندازاگر الزم باشـد کـه نفـت خـام تحـت چنـین . رسدبار هم می20نفت خام در سر چاه به فشار بخار خی اوقات بر

بار 1فشار به زیر بدین منظور . مورد نیاز خواهد بودتجهیزات با دیواره ضخیم شرایطی ذخیره یا حمل و نقل شود، بـا اسـتفاده از یـک سـري کاهنـده بخـار بـاال به منظور جداسازي اجزاي داراي فشار این کار . شودکاهش داده می

نام دارند انجام ) Separators(ها که جداکننده ) را در بر دارد Flashاین تجهیزات از یک الی چهار مرحله (فشاراي هستند که اجازه جداشدن دو فاز مـایع و بخـار ناشـی از ساده) Vessels(ها در واقع مخازن جداکننده. شودمی

.باشدتوزیع اجزاي مختلف در دو فاز مطابق با روابط تعادلی آنها می. کنندرا مهیا مینقطه افت فشار تولید . شودو فاز مایع با نام نفت خام شناخته می) associated gas(نام گازهاي همراهدست آمده بهفاز گاز به

رفه اقتصادي دارد و همچنان تولید این گاز عموماً غیرقابل اجتناب است و تنها بخش کوچکی از آن براي فروش ص تن گاز بـه دسـت 0.14در میادین نفتی خاورمیانه به ازاي هر تن نفت خام ، برآورد شده که . آن از نظر کمی نسبتاً باالست

.آیدمی

3

10

وجـه تبایـد مـی البته. استهاي نفتی و ذخیره کردن نفت خام و فرآوده کارگیريناظر بر به استانداردهاي ایمنی .فشار بخار به طور مستقیم به هم مرتبط هستندو ) flash point(که نقطه اشتعالشود

37.8oCدر دمـاي )bar)20kPa 0.2بیـشتر از شـان هاي خام که فشار بخارعموماً مشاهده شده نفت

)100oF (است، داراي نقطه اشتعال )Flash Point ( 20کمتر ازoCهستند .از دسـت هـاي سـبک هیدروکربنها و مخازن، یا خالی کردن تانک ) پـر کردن (مچون بارگیري هنگام عملیاتی ه

Nelsonمطـابق بـا . شـود به صورت درصـد حجمـی مـایع بیـان مـی )losses(مقدار از دست رفته این . روندمی

: توان از معادله زیر به دست آورداین کاهش حجم را می) 1958(

به منظور کاهش این اتالف، . شودنشان داده می) psi)pounds per square inchد با واحReidفشار بخار . شودهاي شناور ذخیره میهاي خام در مخازن با سقفنفت

NF Mهاي استاندارد سنجش فشار بخار به وسیله روش ASTM Dو 07-007 گیـري نقطـه و اندازه323NF Mاشتعال به وسیله استانداردهاي ASTM Dو 07-011 .گیردانجام می56

.هاي خام را آورده استفشار بخار و نقاط اشتعال برخی از نفت4جدول

Sulfur Content of Crude Oilsمیزان گوگرد نفت خام) 1-1-5

وقتـی بـه طـور . باشـد حلشده و برخی اوقات گوگرد معلق مـی H2Sت آلی گوگرد دار، نفت خام حاوي ترکیبا البته میزان گوگرد ). 5جدول (درصد وزنی است 5تا 0.05شود میزان گوگرد نفت خام مابین عمومی صحبت می

داشـته باشـید کـه براي مقایسه در نظر . باشدموجود مطابق با مواد آلی موجود در منشا تشکیل دهنده نفت خام می اما باالترین میزان گـوگرد در . است %0.14و در بدن انسان %0.4تنان ، در نرم %0.4میزان گوگرد در گیاهان

و نیز در بافت باکتري که داراي گوگرد عنـصري اسـت ) Macrocytis Pyriferaدر %13( هاي دریایی جلبک.مشاهده شده است) Beggiatoa Albeaدر بافت 25%(

4

4

11

bacteria

اي وجود دارد که گوگرد در نفت خـام بـسیار باالسـت ماننـد نفـت خـام به هر حال توجه شود که موارد ویژه Rozel )Utah , USA ( و در نفت خام %13.95به میزانEtzel و یا نفت خام %9.6آلمان به میزانSicily

گرد تنها از مواد آلی بـه درون نفـت خـام راه ، که به طور بسیار قاطعی بیانگر این است که قطعاً گو%7.8به میزان .یابدمی

,.Rall et al( منشاء گوگرد ) 1- 1-1-5 1972(Origin of Sulfur

یابد، موادي که در گذر زمـان و بـه صـورت م راه می به طور عمده در نتیجه تالشی مواد آلی به نفت خا گوگرد در گازهـاي دهـد کـه از دست مـی H2Sنفت خام گوگرد خود را به شکل . کندنشست می بستر زمین تدریجی در

کـاهش H2Sحتمالی دیگر براي منشا ا . ماندمیالبته یک مقدار جزئی هم در مایع باقی . شودهمراه نفت مشاهده می .باشـد مـی desulforibrio desulfuricansهـاي گونـه له هیدروژن در نتیجه فعالیت باکتريها به وسیسولفات

)1-1معادله (4H2 + SO4

2- H2S + 2OH- + 2H2O )1-1معادله (تواند شده می تشکیل H2S.شود که در صخره منبع وجود دارد هاي سولفات تامین می هیدروژن از نفت خام و یون

که گوگرد حاصل ) 1-2معادله. (ها یا مواد موجود در صخره واکنش داده و منجر به تشکیل گوگرد شود با سولفات ,Goldsmith)Texasخام از جمله نفت خام هايدر برخی نفتبه صورت معلق USA(مانـده و یـا در باقی

ها منجر به تـشکیل ع نفت در واکنش با هیدروکربن بمنبرخی حاالت تحت شرایط فشار، دما و دوره زمانی تشکیل .شودترکیبات آلی گوگرددار می

3H2S + SO42 - 4S + 2OH- + 2H2O )1-2معادله (

5

12

رکیبات سـولفور دار ها و ت تیولهاي الفینی واکنش داده و منجر به تولید به شیوه دیگر با هیدروکربن H2Sهمچنین )1-4و 1-3معادله .( شودمی

)1-3(معادله

)1-4(معادله

میهـاي خـا نفـت تنهـا در ها الفینحضور ،است ماها در نفت خ عدم حضور الفین توجیهی براي ها این واکنش کـه Bradfordگوگرد نفـت خـام محتواي ،به عنوان نمونه . پایینی باشند راي محتواي گوگرد دا کهشود یافت می

. باشدمی%0.4حدود ،هاي کمیاب حاوي الفین استیکی از نفت خامهاي نفتی یکی از موارد اولیه مهم آگاهی از ماهیت و کمیت ترکیبات آلی گوگرد دار موجود در نفت خام و برش

هاي نهـایی مهـم فرآوردهنمودار جریان پاالیشگاه و تهیه ریزيدر تبیین الزامات در پی پاالیشگر است، چراکه براي هاي هستند که طـی عملیـات پـاالیش ایجـاد شـده و دهحاوي مواد خورن هادر واقع تعدادي از این فرآورده . است

هـاي فـرآورده کاهش کیفیت ، Reformingاي همچون کاتالیزورهاي موجب کاهش عمر مفید کاتالیزوهاي ویژه البتـه مـوارد . گرددمیهاي روان کننده عمر مفید روغن کاهش و نیز در اثر تغییر رنگ و ایجاد بوي نامطلوب پایانی

هاي نفتـی و ناشی از سوختن سوخت SO3و SO2تشکیل در نتیجه ) هوا(نظر گرفتن آلودگی اتمسفر باال بدون در . باشدخطوط لوله و هوا می) Iron Sulfide(سوزي در نتیجه تماس مابین سولفید آهننیز آتش

طبیعت ترکیبات گوگرد موجود در نفت خام) 2- 1-1-5

Nature of Sulfur Compounds Containd in Crude Oil

SO2موجود در نفت خام به وسیله آنالیز مقدار ) در تمام اشکال( کمی ویژه کل گوگرد هاي گیريیکی از اندازه

نتیجه این آنالیز در ارزیابی قیمت نفت خام به کار . نفت خام استوار است اي از تشکیل شده در نتیجه احتراق نمونه بات گـوگرددار یترک. باشندمیحلشده نیز قابل آنالیز H2S، گوگرد عنصري و هنگامی که آنها موجود باشند . رودمی

. شونددر شش گروه شیمیایی دسته بندي می

a .گوگرد عنصري آزاد)Free Elemental Sulfur(. تواند یافـت شـود به حالت معلق یا حلشده در مایعات می ها وجود دارد، اما گوگرد آزاد به ندرت در نفت خام

,Goldsmith)Texasفت خام ن USA (غنی از گوگرد آزاد است ) .وزنی در حالتی که کل گـوگرد برابـر %1باشد که در اثر )reservoir rock(منبعتواند ناشی از ترکیبات موجود در صخرهاین گوگرد می). است2.17%

.آیدکاهش سولفات به وجود می

13

b . هیدروژن سولفید)H2S()Hydrogen Sulfide(H2S50شود و به صورت حلشده نیز به میزان کمتر از با گازهاي حاصل از منبع نفت یافت می ppm وزنی

، catalytic crackingت پــاالیش از جملــهطــی عملیــاH2Sباشــد، امــا بیــشتر در نفــت خــام موجــود مــیhydrodesulfurization وthermal crackingبات هیدروکربنی گوگرددار یا به وسیله تخریب حرارتی ترکی. شودطی فرآیند تقطیر ایجاد می

) Sweet(ها بـه صـورت شـیرین و غیرخورنده ) Sour(خام خورنده به صورت ترش هاينفت1950در دهه شـناخته Sourنـام بـه سولفید هیدروژن حلـشده داشـتند ppm 6که بیشتر از خامهاينفت. شدندبندي میدسته

موجب ایجاد خوردگی در pyrophoricبا تشکیل رسوبات سولفید آهن H2Sراکه بیش از این مقدار چ. شدندمی. شودمیهاي مخازن ذخیرهدیواره

%1کمتـر از محتواي کل گوگرددارايدر ایاالت متحده شده تولید و پاالیشخامهايبیشتر نفت از آنجایی که

وجـود نددشـ خام خورنده تولیـد مـی هايهایی که از نفت تنها در بنزین )حذف گوگرد (نیاز به شیرین کردن وبود امـروزه بـه .گرفتمورد مالحظه قرار نمی) بندي نفت خامدر دسته(بنابراین در آن زمان کل محتواي گوگرد ،شتدا

.شودگفته میcorrosiveگوگرد داشته باشند نفت خام خورنده یا %1که بیش از یخامهايتمام نفت

C .هاولـتی)Thiols(ها همچنین تیول. نشانگر یک بنیان آلیفاتیک یا حلقوي استRهستند که R-S-Hها داراي فرمول عمومی تیول

این ترکیبات را بـراي گیرانـدازي جیـوه براي نخستین بار زایسنام شیمیدانی به : مترجم( .شوندها نیز نامیده می به عنوان مرکاپتان

. )باشدبه معناي گیر انداز جیوه میCaptaneو Mercuriumاز دو واژه مشتقرا بر روي آنها نهاد کهMercaptanم سنتز کرد و ناآنها خورنده بوده و داراي بـوي . داراي خاصیت اسیدي هستند S-Hبه سبب داشتن گروه عاملی این ترکیبات

ی صفر نیست، اما آنها طـی عملیـات پـاالیش از ترکیبـات غلظت آنها در نفت خام خیلی کم است ول . زننده هستند جدول . شوندهاي سبک ظاهر می برشنشان داده شده در 6آیند و همانطوري که در جدول گوگرددار به وجود می

. دهدهاي شناسایی شده در نفت خام را نشان میتعدادي از مرکاپتان7

6

14

d .سولفیـدها)The Sulfides(نقطـه همچنـین . توانند داراي ساختار خطی یـا حلقـوي باشـند آنها می سولفیدها از نظر شیمیایی خنثی هستند؛

آنهـا بیـشترین مقـدار .هـا بـا همـان تعـداد کـربن بیـشتر اسـت هاي سـولفید نـسبت بـه مرکاپتـان مولکولجوش ). نفت سـفید و گازوئیـل . (دهندتشکیل می)Middle distillates(دار را در میان تقطیرهاهاي گوگردهیدروکربن

. دهدهایی از سولفیدهاي شناسایی شده در نفت خام را نشان میمثال8جدول

7

8

15

e .دي سولفیدها)The Disulfides(:اندشناسایی شدهجداسازي این ترکیبات مشکل است، در نتیجه تعداد کمی از آنها

.اندقابل شناسایی شدهTrinaphthenodiphenyldisulfideتري نظیر ها، ترکیبات پیچیدهاخیراً تن

f . تیوفن و مشتقاتش)Thiophene and Derivatives(، یعنـی زمانیکـه متیـل 1953اما تا تشخیص داده شد، 1899هاي خام در سال نفتحضور تیوفن و مشتقاتش در

، عقیـده نفت سفید به دست آمده از نفت خام آغاجري ایران شناسایی شدند در ) Methyl-thiophenes(هاتیوفنپـس از شناسـایی سـرانحام . آیندبه دست می بر این بود که آنها از تغییر و تحوالت سولفیدها طی عملیات پاالیش

ــوفن ــابنزوتیـ ــشتقاتش) Benzothiophenes(هـ ــدول(و مـ ـــو و ) 9جـ ــا نفتنـ ــد از آنهـ ــز بعـ ــزودينیـ بنـ.تر تردیدي در حضور آنها باقی نماندهاي سنگیندر برش) Naphthenobenzothiophenes(هاتیوفن

توزیع شـده ) Residues(هاماندههاي سنگین و ته هاي نفتی مابین برش گوگرد موجود در فرآورده بخش عمده ــت ــدول (اسـ ــوگ ). 10جـ ــات گـ ــکل ترکیبـ ــه شـ ــود بـ ــوگرد موجـ ـــرن گـ ــو فنـانتـ ــوع نفتنـ ردي از نـ

)Naphthenophenanthrene ( ــن ـــو آنتراس ــا نفتن ــکل ) Naphthenoanthracene(ی ــه ش ــا ب ــوده و ی ب

9

16

ها یک یا چند حلقـه نفتنیـک یـا آروماتیـک در این ترکیبات مولکول . هستند) Benzothiophenes(هابنزوتیوفن. باشنددارند که معموالً داراي یک اتم گوگرد می

آورده شده بود متفاوت است 6، با آنچه در جدول 10در جدول داده شده نشانتوجه شود که میزان کل گوگرد .هاي تقطیر استکه آن هم ناشی از تفاوت در محدوده

Nitrogen Content of Crude Oilsهاي خام محتواي نیتروژن نفت) 1-1-6

، )Quinoline(به شکل مواد بازي نظیر کینولین تواندي هستند که می دارهاي خام داراي ترکیبات نیتروژن نفت، )Pyrrole(بوده و یا به شکل مـواد خنثـی نظیـر پیــرول ، )Pyridine(و پیریدین ) Isoquinoline(ایزو کینولین

.باشند) Carbazole(و کربازول ) Indole(ایندولـــوتواننــد ایــن ترکیبــات مــی ــد ب ــوده و یــا مــی)malodorous(هماننــد کینــولین ب اینــدول ماننــد تواننــد ب

و سـبب ایجـاد بازهـاي آلـی یـا آمونیـاك این ترکیبات در اثر حرارت تخریب شـده .باشند )pleasant(خوشبـویش در واحـدهاي تبـدیل همچـون واحـدهاي رفورمینـگ و شوند که موجب کاهش اسیدیته کاتالیزورهاي پاال می

.باشندمی) نفت سفید و گازوئیل(هاي حاصل از تقطیر در برش) gum(شده و نیز آغازگر تشکیل صمغکراکینگ

11

106

17

,Waterهاي خام آب، رسوب و نمک در نفت) 7- 1-1 Sediment, and Salt Contents in Crude Oiles

باشد که بیـشتر آنهـا در آب محلولنـد، هاي معدنی می هاي خام داراي مقادیر خیلی کم آب، رسوب و نمک نفت، )Corrosion(ایـن مـواد بـا ایجـاد خـوردگی . باشـند ها به صورت بلورهاي خیلی ریـز موجـود مـی باقی نمک ــایش ــوب )Erosion(ســ ــاد رســ ــسداد، )Deposits(، ایجــ ــسمومیت کاتــــالیزور )Plugging(انــ ، مــ

)Catalyst poisoning (شوندو غیره موجب تخریب تجهیزات می.

Water Content of Crude Oilesهاي خام محتواي آب نفت) 1-1-7-1

نـسبتاً ) Emulsion(به صورت امولسیونیگرد بخشی از آب موجود در نفت خام به صورت محلول و بخش ــی ــدار م ــدپای ــفالتی . باش ــواد آس ــضور م ــی از ح ــسیون ناش ــداري امول ــال ) Asphaltenes(پای ــل فع ــا عوام ی

.ها یا اسیدهاي نفتنیک استهمچون مرکاپتان)Surfactant agents(سطحیNF T(هـاي اسـتاندارد شـده هاي خام به وسـیله روش محتواي آب نفت تعیـین ) ASTM D95و 60-113

ــی ــود م ــی ش ــب م ــام روش موج ــه انج ــک ک ــک آروماتی ــا ی ــود آب ب ــنعتی (ش ــن ص ــاً زایل ــشکیل ) عموم تسپس حجم آب . شود؛ آب و زایلن جوش به دو فاز جدا می در دماي محیط این هم . دهد) Azeotrope(همجوش

در سر چاه معموالً از هاي خامآب نفتمحتواي. شودگیري شده و با حجم کل نفت مورد آزمایش مقایسه میاندازهنشان داده شده کوچکتر است؛ آن معموالً طی انتقال و ذخیره کردن افزایش یافته و ممکن است 12ول آنچه در جد

. هم برسد% 3به

Sediment(Bottom Sediment)) رسوبات ته مانده(رسوبات) 2- 7- 1-1

اینهــا . تواننــد در نفــت خــام وجــود داشــته باشــندهــا نامحلولنــد مــیمــواد جامــد کــه در آب یــا هیــدروکربنــده (( ــه مان ــوبات ت ــی) bottom sediment())رس ــده م ــوند نامی ــاري ش ــل حف ــن، گ ــز ش ــامل ذرات ری و ش)Drilling mud( ، ند فلدسپار و گچ، فلزات به شکل ترکیبات معدنی یـا بـه حالـت هاي زمین همانالیهموادي از

تواند در نتیجه سایش خطوط لولـه، مخـازن موارد آخر می . باشدآزاد همچون آهن، مس، سرب، نیکل و وانادیم می خـام حضور چنـین مـوادي در نفـت .آیدیکشی و غیره به وجود م و سیستم لوله ) Valves(سازي، شیرآالت ذخیره

.شودها میمطلوب است چراکه موجب انسداد خطوط لوله و آلودگی فرآوردهبسیار نا

12

18

ها و مواد آسفالتی موجـود در تـه همراه با فاز آب و نیز پارافین وارد شده سازي نفت خام، رسوبات طی ذخیره BS.(شودمخازن ذخیره موجب ایجاد لجن یا دوغاب غلیظی می &W .( و رسـوبات –سـطح مـشترك مـابین آب

نفت خام باید به خوبی مانیتور شود تا از پمپ شدن این دوغاب به واحـدهاي عملیـات پـاالیش جلـوگیري شـود . تواند موجب بروز مشکالت جدي شودچراکه می

روال بـر ایـن اسـت کـه یـک لبـه حفـاظتی کـه پمپاژ دوغاب یا لجن به واحـد، ) risk(به منظور کاهش خطر بـدین شـکل . نازل خروجی قرار داده شود و یا نوعی صافی روي پمپ لوله مکش قرار داده شود متر زیر سانتی 50

.شوندشده و مخازن به طور متناوب تخلیه و تمیز میرسوبات طی زمان جمع NF Mهــاي اســتاندارد هــاي خــام مطــابق بــا روش محتــواي آب و رســوبات نفــت و 07-020

ASTM D 96 , D ها حجم آب و رسوبات جداشده از نفـت خـام بـه دراین روش. شودگیري میاندازه179613جـدول . شـود گیـري مـی زدا انـدازه یونو یک عامل امولـس ) Toluene(وسیله سانترفیوژ در حضور یک حالل

.دهدهاي خام را نشان میمحتواي آب و رسوبات ته مانده تعدادي از نفت

Salt Content of Crude Oilsهاي خام واي نمک نفتمحت) 1-1-7-3

؛ بـا ایـن )14جدول (در نفت خام وجود دارند ppmهاي معدنی با اینکه به مقادیر بسیار کم، در حد چند نمک. شوندمیحال موجب مشکالت جدي طی تصفیه نفت خام

دهـد؛ بـا اینحـال مقـادیر هاي موجـود را تـشکیل مـی سدیم، منیزیم و کلسیم بیشترین سهم نمک يکلرایدهاگیـري انـدازه . باشـد و کربنات کلسیم نیز در محتواي نمک نفـت موجـود مـی ) gypsum(ناچیزي سولفات کلسیم

NF M( کلرایدها استاندارد شده است 07-023 , ASTM D3230( که نتیجه حاصل از هر دو روش برحسب ؛mg of NaCl/kg of crudeایـن هاي خام را آورده است؛محتواي نمک برخی از نفت14جدول . شودبیان می

هـا هاي ناشـی از آلـودگی پذیرفته شده در یک پاالیشگاه حاصل شده است و شامل نمک هاي گیريمقادیر از اندازه . باشدهم می

13

19

:شودموجب بروز معایب زیر مینمک در نفت خامحضور امکان دارد کلرید سدیم در اثر تبخیر جزئـی آب بـه سـبب ) استخراج از چاه (هنگام تولید نفت خام به•

چنانچه مقـدار نمـک رسـوب . افت فشار مابین سر چاه و ته چاه در جداره لوله استخراج رسوب کند یابد که این پدیده موجب کاهش کاهش می) well tubing(یافته زیاد باشد قطر داخلی لوله استخراج

.) شودمعموالً براي جلوگیري از بروز چنین مشکلی آب تزریق می. (گرددتولید می

شود کـه در زیـر بـه ها موجب پدید آمدن مشکالت گوناگونی می در فرآیندهاي پاالیشی حضور نمک •ــی ــاره م ــا اش ــی از آنه ــودبرخ ــه ش ــک در ل ک ــان دارد نم ــهامک ــدل ول ــاي مب ــی ه ــاي حرارت ه

)tubes of exchangers ( اي چنـین پدیـده . شـود رسوب کرده و موجب کـاهش انتقـال حـرارتشده و شرایط مناسـب ) Hot spots(هاي گرمتر رخ دهد موجب تشکیل نقاط داغهنگامی که در لوله

. کندفراهم می) Coke formation(را براي تشکیل کک

باشد که به عنـوان نمونـه می) residues(هاییماندهها مربوط به ته بیشترین مقدار نمک در فرآورده کار ، یا خوراك واحد آسفالت و واحد تولید کک پتروشیمی به )Fuels(هاي سنگین براي تهیه سوخت

لتی و نیز هاي آسفا ها، اغتشاش امولسیون وجود نمک در موارد یاد شده موجب گرفتگی مشعل . رودمی120منیـزیم و کلـسیم در دمـاي يافزون بـر ایـن کلرایـدها . شودکاهش کیفیت کک تولیدي می oC

). 1شـکل (یابـد کنند که سرعت این واکنش با افـزایش دمـا افـزایش مـی شروع به هیدرولیز شدن می :واکنش هیدرولیز کلرید منیزیم به شکل زیر است

MgCl2 + 2H2O Mg(OH)2 + 2HCl

14

20

کلرید هیدروژن آزاد شده طی واکنش هیدرولیز، در آبی که در باالسري برج تقطیر نفت خام، یا در کندانسور همچنین تاثیر اسید . گـردد هاي یاد شده میشود که این خود موجب بروز خوردگی قسمت میعان یافته حل می

به .شودهاي سولفور دار تسریع و تشدید میکربنحاصل از تخریب هیدروH2Sهیدروکلریک در حضور شـود کـه همین سبب است که پاالیشگر مجبور به تزریق مواد بازي نظیر آمونیاك در نقاطی از ستون تقطیر می

ها موجب غیر فعال شدن کاتالیزورهـاي واحـدهاي کراکینـگ نمکافزون بر موارد یاد شده، .یابدآب میعان می .شودنگ میکاتالیزوري و رفورمی

شـود، فرآینـدي کـه طـی آن زدایی نفت خام کاهش داده مـی این خطرات به طور موثري به وسیله فرآیند نمک . شودبه هم پیوسته و سر ریز میkV/cm 1-0.7قطرات ریز آب با استفاده از یک میدان الکتریکی

Crude Oil Acid Numberعدد اسیدي نفت خام ) 4- 7- 1-1

این اسیدها بـه وسـیله تیتراسـیون بـا پتاسـیم هیدروکـسید . هاي خام داراي اسیدهاي کربوکسیلیک هستند نفت)KOH (گیري شده و نتیجه آزمایش با واحد اندازهmgKOH/g crude ان اسـید میـز 15جـدول .شودمیبیان

.دهدهاي خام را نشان میموجود در برخی از نفت

15

1

21

در نفت خام یکنواخـت نیـست و ) naphthenic acids(نکته قابل توجه اینکه توزیع اسیدهاي نفتنیک شـود کـه وزن درجه سانتیگراد تقطیر مـی 450تا 400بیشترین مقدار مشاهده شده در برشی است که مابین

)2شکل (.است0.950ین برش مخصوص میانگین ا

یـا اسـید valeric[CH3-(CH2)3-COOH]هاي سبک تا متوسط اسـیدهاي موجـود ماننـد اسـید در برش stearic[CH3-(CH2)16-COOH] هـاي دیـزل، در بـرش اي از اسـیدهاي موجـود بخش عمـده . خطی هستند

. شوندبه عنوان اسیدهاي نفتنیـک شناخته میآنها . اندمشتق شدهکه از سیکلوپنتـان یا سیکلوهگـزان حلقوي هستند

شـود چراکـه آنهـا هاي نفتی موجب بروز مشکالتی بـراي پاالیـشگر مـی وجود این اسیدها در نفت خام و برش یـا در تولیـد روغـن ) Desalting(زدایـی هاي پایدار با محلول کاستیک طی فرایند نمک امولسیونموجب تشکیل

بسیار خورنده هستند، همچنین آنها به فوالد کربن معمولی حملـه ) 400oC-350(در دماهاي باال ؛ شودروانساز می .، بدین جهت بهتر آنست که در لوله کشی از مواد آلیاژي استفاده شودکنندمی

2

22

TBP Crude Oil Distillation- Analysis of Fractionsنفت خامTBPتقطیر -هااجزاء یا برشآنالیز 1-2

نقـاط جـوش ترکیبـات گیـري به وسـیله انـدازه ) True Boiling Point-نقطه جوش حقیقی( TBPتقطیر .دهد یک تصویر تقریباً واقعی از نفت خام میسازنده نفت خام

باشند که ریک می که داراي فواصل تقطیر با پهناي بسیار با شود برش جزء به جزء می 50نفت خام حدوداً به سازد به طوریکه نقاط جوش آنها برابر بـا هاي خالص مقدور می امکان بررسی آنها را به طور نمادین با هیدروکربن

Tmمیانگین حسابی نقاط جوش آغازین و پایـانی اسـت = (T + Tf)/2. میـانگین ،دیگـر مشخـصات فیزیکـی.شده براي هر برش استگیري خواص اندازه

ي آغاز و پایان تقطیر همراه با وزن و وزن مخـصوص هادماشود؛ آوري می جمعدست آمده ي مختلف به هابرشبراي اجـزاء سـبک عـدد اکتـان، فـشار : شودگیري می سایر مشخصات فیزیکی که در ادامه آمده اندازه شود ثبت می

ین، نقطـه آنیلـین، وزن همچنـین بـراي اجـزاء سـنگ .... ، درصـد وزنـی گـوگرد و PONAبخار، وزن مولکولی ، ... .مخصوص، ویسکوزیته، محتواي گوگرد و محتواي ترکیبات آسفالتی و

کند به طوري هایی را براي محصوالت و خواصشان ایجاد می سنجش خواص براي هر برش امکان ترسیم منحنی . دهاي خام مفید هستننفتهاي اقتصادي در آنالیزها یا تحلیل) Iso-properties(هاي هم خواصمنحنیکه مثالً

به مشخصات اجزاء کوچکتر موقعی که این خواص به)wider Cuts(بزرگترهاي امکان محاسبه خواص برشتنها وزن ویژه، فشار بخار، محتـواي گـوگرد و در این میان.باشدقابل تعمیم میباشد هاحجم، وزن یا مول صورت

دیگر خواص ازجمله ویسکوزیته، نقطه اشتعال، نقطـه ریـزش نیـاز بـه . هستندتمزیداراي این محتواي آروماتیک مقـادیر با کهبزرگترهاي از برش TBPیک تقطیر با شود پردازش در این حالت ترجیح داده می . گیري دارند اندازه

.شده استشده تطابق دارندگیريکه خواصشان اندازهدر یک پاالیشگاه واقعیمورد نظر: شود به ترتیب زیر استنامیده می) wide cut(مرسوم مرجع که در اصطالح برش بیشترین حالت

23

.سازدو راحت را مهیا میبرداري معقول هایی نشان داده شده که بهرهاي به صورت منحنیتمام نتایج تجزیهیا وزن ویـژه T= f(%distilled)][درصد تقطیر شدهها به صورت دما به عنوان تابعی از منحنی، مسلمدر موارد

sp.gr][به عنوان تابعی از درصد تقطیر شده = f(%distilled)قاعـدگی در بیها نشانگر منحنی. شوندرسم میحرکت بـه سـمت ). Saharanمربوط به نفت خام 3شکل ( ها هستند هاي سبکی است که غنی از آروماتیک برشنقاط بدین ترتیب ، و شده شود چراکه تعداد ایزومرها خیلی زیاد یتر موجب صاف شدن منحنی م هاي سنگین برش

.گرددمیجوش و اوزان ویژه آنها خیلی به هم نزدیک=T][هاي قطعی منحنی f(%distilled)در تغییـر بـه خـاطر مانند که، در دماهاي باال در یک میزان باقی می

ارز تحت فـشار دماها تحت فشارهاي کاهش یافته به دماهاي هم براي تبدیل ییهاچارتکارگیري بهو است فشار. طلبدرا میاتمسفري

. چـاپ شـده اسـت APIبـه وسـیله شـوند هایی که اغلب بیشتر موارد براي این کار اسـفاده مـی عموماً چارت )Maxwell and Bonnel Charts (از کتاب اطالعات فنی)Technical Data Book .(

3

24

کارگیري نتایج تصاویر گرافیکی آنالیزها و به) 1-3Graphical Representation of Analyses and Utilization of the Results

شـوند کـه عمومـاً بـه وسـیله ها نشان داده مـی آنالیز معموالً به صورت جداول یا منحنی به دست آمده از نتایج ها امکان محاسـبات دسـتی را نشان دادن نتایج به صورت منحنی . ل استفاده هستند کامپیوتر و یک برنامه مناسب قاب

.هاي اولیه مفید هستندسازد که اغلب براي ارزیابیمهیا می

Mid-per Cent or Instantaneous Property Curvesیا خواص آنی Mid-per Centهاي منحنی) 1-3-1

. شـود است، که به صورت دما تابعی از درصد حجمی یا وزنی تعریف مـی TBPمهمترین منحنی این گروه، تقطیر ][T= f(% volume or weight) . چارت . دهدهاي تقطیر را براي نفت سبک عربی نشان میمنحنی4شکل

هاي مختلف به صورت تابعی از محدوده تقطیر انتخاب شـده بـه کـار مذکور براي به دست آوردن بهره براي برش . ودرمی

4

25

دهـد تواند از تقطیر اتمـسفري نفـت خـام بـه دسـت آورد نـشان مـی اي را که پاالیشگر می بهرهگراف مذکور را مطـابق بـا اهـداف تولیـد ) Unit's operating conditions(شرایط عملیاتی واحـد تواند به طوریکه وي می

. تنظیم نماید،مطلوب

Propertyمحصول -هاي خواصیمنحن) 1-3-2 – Yield Curves

ها با مقیاس مناسبی بـراي خاصـیت مـورد نظـر و که محور عرضاندرسم شدهها براي کلیه خواصاین منحنی و ) Gasolines(هـا هـا خـواص بنـزین این منحنـی معموالً، . دهدوزن یا حجم محصول را نشان می ها محور طول

.دهندرا نشان می) Residues(هاماندهباقیPropertyهاي براي رسم منحنی – Yield براي بنزین، کافی است نقطه اولیه کـه مربـوط بـهC5 20یـاoC

توانـد تولیـد شـود ین سـنگین کـه مـی نقطه پایان متغییر است و مابین نقطـه پایـان بـرش بنـز . است انتخاب شود )200-220oC ( 350و حدودoCاست قرار گیرد.

Propertyهاي براي رسم منحنی – Yieldشود و نقطه آغـاز متغییـر تنطیم مییها، نقطه پایانماندهبراي باقیهـا بین این دو نوع منحنیre-sectioningشود براي تهیه کردن توصیه می. باشد 300oCتواند کمتر از بوده و می

. که بدین گونه خواص هر برش قابل استنتاج باشد.ها آورده شده استماندهبراي ته9و 8و 7ها و در اشکال براي بنزین6و 5ها در اشکال این منحنی

خواص نقطه پایـانی . دهدها مقدار خاصیت انباشته برش را نشان می هر نقطه نظیر یا هم تراز بر روي محور عرض C5 به طور مستقیم از روي منحنی قابل دسـتیابی مانده هاي تهپایانی برش-هاي بنزین یا خواص نقطه آغازي برش

یـا بـا اسـتفاده از و ها به طور مستقیم براي خواصی که به صورت حجـم، وزن یـا مـول است، خواص دیگر برش . افزوده شده قابل محاسبه است) blending(آمیختن

26

5

27

6

28

7

29

8

30

9

31

10

32

16

33

یک خـوراك بـالقوه که ، میزان گوگرد بنزین سنگین ) 16جدول ( ت خام سبک عربستان مثال، در مورد نف براي درصد است و این در حالی است که حداکثر میـزان گـوگرد 036/0براي واحد اصالح یا تبدیل کاتالیزوري است،

طرحــی بــراي واحــد پــیش تــصفیه بنــابراین. اســت1ppmمجــاز بــراي نگهــداري زمــان ســرویس کاتــالیزور به طور مشابه میـزان گـوگرد بـرش گازوئیـل . الزم است)Desulfurization pretreatment unit(زداردگوگ

بندي براي سوخت دیزل نهایی موتور این مقدار در بیـشترین است و این در حالی است که طبق مشخصه 1.39%هایی است که از چنین داده. )معیارهاي فرانسوي. (تعیین شده است1996در سال %0.05و % 0.2مقدار مابین

این نوع مطالعـه . شودامکان برآورد اندازه واحد گوگرد زدا، یا تنظیم شرایط عملیاتی براي یک واحد واقعی مهیا می کند که امکان برآوردن شرایط بازار مصرف را با استفاده رود، طرحی را فراهم می ها به کار می که بر روي تمام برش .سازدنفت خام مهیا میاز یک یا چند خوراك

تـا سـازد بـراي چنـدین نفـت خـام، پاالیـشگر را قـادر مـی ) خریداري و پـاالیش (هاي تصفیه مقایسه کلی هزینه . سازدرا تحت بهترین شرایط اقتصادي برآوردالزامات مورد نظر بازار مصرفهاي خوراك و نیز نیازمندي

34

))پیوست((:ول زیر فهرست شده استابراي نفت خام ورودي به پاالیشگاه تبریز در جد) Typical Value Results(نوعی آنالیزنتایج

86.10.18T.A.N

mg KOH/gSample

R.V.PkPa

W & SVol.%

SaltPTB

T. S Wt.%Density @ 15 oC(g/cm3)

Test

ASTM D664ASTM D323ASTM D96ASTM D3230ASTM D1552ASTM D1298Test Method

-440.05 -0.05240.49 %0.8445Result

86.12.1T.A.N

mg KOH/gSample

R.V.PkPa

W & SVol.%

Pour PoinoCT. S Wt.%Density @

15 oC(g/cm3)Test

ASTM D664ASTM D323ASTM D96ASTM D 97ASTM D1552ASTM D1298Test Method

0.35-0.05 -0.05-20.60.8510Result

86.12.4T.A.N

mg KOH/gSample

R.V.PkPa

W & SVol.%

Pour Point oCT. S Wt.%Density @ 15 oC(g/cm3)

Test

ASTM D664ASTM D323ASTM D96ASTM D 97ASTM D1552ASTM D1298Test Method

0.6-0.05 -0.05+4-0.8490Result