دستگاه کرکینگ نفت (oil Cracking system) چیست؟
اگر بخایم موضوع رو با زبان ساده بگیم.
وقتی حرف از نفت می‌زنیم، بیشترمون یاد بنزین و گازوئیل می‌افتیم. اما واقعیت اینه که نفت خام اون‌قدرها هم مفید نیست تا وقتی که فرآوری بشه. اینجاست که دستگاه کرکینگ نفت وارد بازی میشه!
دستگاه کرکینگ نفت (یا همون راکتور کرکینگ) یک جور ماشین صنعتی هست که می‌تونه مولکول‌های بزرگ و سنگین نفتی رو بشکنه و تبدیلشون کنه به چیزهایی مثل بنزین، گاز مایع یا حتی ترکیبات شیمیایی ارزشمند. یعنی این دستگاه عملاً یک مدبلِ نفت سنگین به پول هست.
در فرایند تبدیل نفت به فراورده های نفتی، پس از پالایش ملکول های سنگین باقی میمانند.
چرا کرکینگ انقدر مهمه؟
🛢نفت خام؛ غول سنگین
نفت خام حتی پس از پالایش، پر از مولکول‌های بزرگ و پیچیده‌ست. این مولکول‌ها راحت نمی‌سوزن، کارایی زیادی هم ندارن. پس برای اینکه بتونیم از نفت خام استفاده مفیدی بکنیم، باید این مولکول‌ها رو خورد کنیم. درست مثل وقتی که یک تکه گوشت بزرگ رو خرد می‌کنی تا راحت‌تر بپزه.
دستگاه کرکینگ نفت؛ شاه‌کلید پالایشگاه‌ها
فرآیند کرکینگ دقیقاً همین کار شکستن رو انجام میده. دستگاه کرکینگ، نفت سنگین رو می‌گیره و با استفاده از دما، فشار یا پلاسما، مولکول‌ها رو به اجزای سبک‌تر تبدیل می‌کنه. این اجزا همون موادی هستند که ما بهشون می‌گیم بنزین، گازوئیل، نفتا و…
✅ فرآورده‌های سنگین نفتی که باقی می‌مونن:
نفت کوره (Fuel Oil / Residual Fuel / Heavy Fuel Oil)
همون چیزیه که بهش می‌گن “مازوت”. یک مایع غلیظ، تیره‌رنگ و بدبو با کربن بالا. موارد مصرف:
- کشتی‌های بزرگ
- نیروگاه‌های حرارتی
- بعضی صنایع سنگین
قیر (Asphalt / Bitumen)
قیر ته‌نشین‌ترین بخش پالایشه. خیلی سنگینه، تقریباً جامد، و بیشتر توی آسفالت‌سازی و عایق‌کاری استفاده میشه.
واکس پارافین و ترکیبات شبه‌مومی
توی بعضی پالایشگاه‌ها، واکس هم از ته‌مانده‌ها جدا میشه. از این‌ها توی صنایع شمع‌سازی یا روان‌کننده‌ها استفاده میشه.
ذرات معلق کربنی، فلزات سنگین، سولفور زیاد
در این ته‌مانده‌ها مقدار زیادی ناخالصی و ترکیبات خطرناک هست. برای همین هم هست که سوزوندنشون باعث آلودگی شدید میشه.
چرا کرکینگ این ترکیبات سنگین مهمه؟
چون این مواد خودشون به‌دردبخور نیستن، ولی با فرآیند کرکینگ میشه ازشون بنزین، گاز مایع و سوخت‌های سبک‌تر گرفت. یعنی به‌جای اینکه به‌زور بسوزونیمشون، می‌تونیم “بشکنیمشون” و ازشون پول بسازیم.
انواع دستگاه کرکینگ نفت
کرکینگ حرارتی؛ سبک قدیمی ولی همچنان پرکاربرد
این مدل ساده‌ترین نوع هست. با استفاده از دما و فشار زیاد، مولکول‌ها شکسته میشوند. گرچه مصرف انرژی بالایی داره، ولی هنوز هم توی پالایشگاه‌ها استفاده میشه.
کرکینگ کاتالیزوری؛ وقتی علم شیمی به کمک میاد
در این روش از کاتالیزور (مواد تسهیل‌کننده واکنش) استفاده میشه. این مدل نسبت به حرارتی، هم انرژی کمتری مصرف می‌کنه، هم محصول باکیفیت‌تری تولید می‌کنه. پرکاربردترین شکلش هم FCC هست (Fluid Catalytic Cracking).
هیدروکرکینگ؛ شکستن با کمک هیدروژن
هیدروکرکینگ یکی از روش‌های پیشرفته در فرآیند پالایش نفت هست که در اون، با استفاده از کاتالیست و گاز هیدروژن، پیوندهای بین کربن‌ها (C–C) شکسته می‌شن. برخلاف هیدروتریتینگ که هدفش فقط حذف گوگرد و ناخالصی‌هاست، در هیدروکرکینگ، خود مولکول‌های سنگین شکسته می‌شن و به مواد سبک‌تر تبدیل می‌شن.
فقط در سال ۲۰۱۰، حدود ۲۶۵ میلیون تُن نفت خام با این دستگاه کرکینگ نفت. ماده اولیه‌ی اصلیش گازوییل خلأیی (Vacuum Gas Oil) هست که یکی از سنگین‌ترین برش‌های نفتی به‌شمار می‌ره.
محصولاتی که از این روش به دست میان شامل هیدروکربن‌های اشباع‌شده هستن مثل:
- گاز مایع (LPG)
- نفت جت
- گازوییل کم‌گوگرد
- نفتا با گوگرد بسیار پایین (کمتر از ۱۰ PPM)
این فرآیند بیشتر در اروپا و آسیا رایجه چون تقاضای زیادی برای دیزل و نفت جت وجود داره. در آمریکا اما روش FCC بیشتر استفاده میشه چون تقاضای بنزین اونجا بالاتره.
هیدروکرکینگ در دما و فشار بسیار بالا (مثلاً تا ۸۰۰ درجه و ۲۰۰۰ psi) انجام میشه و نیاز به کاتالیست‌های خاص داره که بتونن هم شکستن مولکول‌ها و هم هیدروژنه‌کردنشون رو انجام بدن.
دستگاه ما: راکتور کرکینگ
توی این روش به‌جای حرارت ساده یا کاتالیزور، از پلاسما استفاده میکنیم. پلاسما مثل یک طوفان انرژی رفتار می‌کنه و می‌تونه مولکول‌ها رو توی چشم به‌هم‌زدنی تجزیه کنه. این روش فوق‌العاده سریعه، دوستدار محیط‌زیسته، قابل کنترل هست و می‌تونه روی ضایعات نفتی هم جواب بده!
اجزا دستگاه کرکینگ نفت
راکتور و کاواک
به این قسمت نفت خام وارد میشه و کرکینگ انجام میشه. بسته به نوع فرآیند، ممکنه شکلش متفاوت باشه (مثلاً راکتور لوله‌ای، بستر سیال یا پلاسما).
منبع تغذیه
برای کرکینگ پلاسما، یک منبع تغذیه با ولتاژ بالا (با مشخصات دقیق) لازمه. این منبع ولتاژ بالا تخلیه الکتریکی ایجاد می‌کنه که گاز داخل راکتور رو به پلاسما تبدیل می‌کنه. تقریبا مثل تبدیل آب به بخار، با پیچیدگی بیشتر.
سیستم کنترل و آنالیز
برای اینکه تشخیص بدیم دقیقاً چه محصولاتی داره تولید میشه، به تجهیزات آنالیز مثل کروماتوگرافی گازی GC نیاز داریم. هم‌چنین باید دما، فشار و میزان جریان نفت هم به صورت دقیق کنترل بشه.
دستگاه کرکینگ نفت و توجیه اقتصادی آن
آیا سفارش این دستگاه، توجیه اقتصادی دارد؟
جواب: با روشی که ما طراحی میکنیم، بله
کرکینگ می‌تونه نفت بی‌ارزش رو به سوخت گرون‌قیمت تبدیل کنه. مخصوصاً اگه از تکنولوژی‌هایی مثل پلاسما استفاده بشه که ضایعات نفتی یا حتی پلاستیک‌های دورریختنی تبدیل به سوخت و مواد با ارزش میشوند.
البته باید توجه کرد که هزینه طراحی، منبع تغذیه، ایمنی ولتاژ بالا و سیستم‌های خنک‌کننده، قابل چشم‌پوشی نیست.
جمع‌بندی؛ راکتور کرکینگ نفت خام، یک ادامه عالی در مسیر پالایش نفت
دستگاه کرکینگ نفت، چیزی نیست جز یک مخزن صنعتی که فراورده های بلا استفاده نفت خام رو تبدیل می‌کنه به هزار جور فرآورده با ارزش.
این دستگاه‌ها ادامه کار پالایشگاه‌ها هستن، مخصوصاً برای زمانی که دنبال روش‌های سبزتر و بهینه‌تر باشیم. چه با گرما، چه با کاتالیزور و چه با پلاسما، کرکینگ همیشه یه راه جذاب برای بیرون کشیدن ارزش از دل تاریکی‌های نفت بوده و هست.
سوالات متداول
- دستگاه کرکینگ نفت چه تفاوتی با تقطیر داره؟
تقطیر فقط اجزای نفت رو بر اساس نقطه جوش جدا می‌کنه، ولی کرکینگ مولکول‌ها رو می‌شکنه و تبدیل می‌کنه به مواد جدید. - دستگاه کرکینگ نفت پلاسما خطرناکه؟
اگه ایمنی رعایت نشه، قطعاً بله. ولی با طراحی اصولی، ایمنی قابل کنترل هست. - آیا امکان استفاده از ضایعات پلاستیکی در راکتور کرکینگ وجود داره؟
بله، این امکان وجود داره و خیلی هم جذابه چون به بازیافت کمک می‌کنه.