🛢️
تقطیر یا تقطیر کلاسیک
تقطیر یا تقطیر کلاسیک، فرآیند جداسازی اجزا یا مواد از یک مخلوط مایع با استفاده از جوشاندن و تراکم انتخابی است.
تقطیر خشک عبارت است از حرارت دادن مواد جامد برای تولید محصولات گازی (که ممکن است به مایع یا جامد متراکم شوند).
🧴
روغن پایه (Base Lube Oil)
روغن پایه ماده اولیه اصلی روغن موتورهای بنزینی و گازوئیلی میباشد؛ بطوریکه حداقل ۹۰٪ وزن انواع روغن موتور و سایر روغنهای روانکاری از روغن پایه تشکیل شده است.
روغن پایه با دو روش اصلی تولید میگردد:
- 1- انجام فرایندهای پالایش لازم روی نفت خام (Lube Cut of Crude Oil)
- 2- تصفیه روغن موتور سوخته (Regeneration of Used Oil or Waste Oil)
در فرایند پالایش نفت خام در پالایشگاهها، در فرایند Lube Cut بین 1 تا 5 درصد از وزن نفت خام قابل تبدیل به روغن پایه است.
مورد دوم دارای مزایای محیط زیستی زیادی میباشد و از دفع شدن حجم زیادی روغن سوخته در محیط زیست و آلودگی آب و خاک جلوگیری مینماید (هر لیتر روغن سوخته میتواند تا ۱۰۰۰ متر مکعب آب را آلوده نماید).
ضمناً از لحاظ مصرف انرژی نیز این روش با صرفهتر میباشد؛ بطوریکه در تولید یک حجم معین از روغن پایه مصرف انرژی در روش دوم بسیار کمتر میباشد.
علاوه بر این، مقادیر زیادی نیز نفت، گازوئیل و هیدروکربنهای سبک (سوخت تقطیری) نیز از روغن سوخته بدست میآید که به عنوان منبع انرژی خود واحد و حتی گاهی مازاد آن به عنوان منبع انرژی در کاربردهای دیگر قابل استفاده میباشد.
🧪
روش دوم با چند فرایند اصلی
- الف) اضافه کردن اسید سولفوریک و سایر مواد شیمیایی و اضافه کردن خاکهای معدنی مانند بنتویت به روغن
- ب) فرایند Distillation & Clay Filtration / Clay Reactivation
شامل چند مرحله تبخیر و تقطیر روغن سوخته در خلاء و فیلتراسیون نهایی با Clay،
با امکان استفاده مجدد از خاک تا 300 بار با انجام فرایند Clay Reactivation - ج) Distillation & Hydro-Treating شامل چند مرحله تبخیر و تقطیر روغن سوخته در خلاء و سپس انجام فرایند Hydro-Treating
- د) استفاده از تکنولوژی فیلتراسیون ممبرانی
فرایند اول در حال حاضر متداولترین روشی است که در کشور جهت بازیابی روغن سوخته به کار میرود، ولی حجم زیادی اسید، مواد شیمیایی و همچنین از خاک معدنی در آن به کار میرود که این خاک معدنی بعد از عملیات تصفیه روغن بایستی دفع گردد که باعث آلودگی شدید محیط زیست میگردد.
معمولاً برای تصفیه هزار لیتر روغن سوخته تا ۳۰۰ کیلوگرم خاک مصرف میشود که دفع این مقدار خاک و همچنین ایجاد لجن اسیدی که از اضافه کردن اسید سولفوریک به روغن ایجاد میشود، بطور روزانه محیط زیست را به شدت آلوده مینماید و اخیراً سازمان محیط زیست به این دلیل،
استفاده از روش را مناسب نمیداند و با استفاده کنندگان از این روش برخورد نموده است.
روشهای دوم و سوم متداولترین روشها در دنیا هستند، ولی سرمایهگذاری در روش سوم خیلی بیشتر از روش دوم است و جهت ظرفیتهای خیلی بالا به کار میرود.
کیفیت روغن پایه تولیدی در روش سوم کمی بالاتر از روش قبلی است، ولی اخیراً با استفاده از تکنولوژی جدید در روش دوم نیز روغن پایه تولیدی قابل قبول میباشد و با ابداع فرایند Clay Reactivation آلودگی توسط Filtration Clay نیز برای محیط زیست بوجود نمیآید.
روش چهارم با استفاده از تکنولوژی ممبران به تازگی به طور تحقیقاتی و بطور محدودی در دنیا به کار میرود، ولی به دلیل انجام عملیات CIP (شستشوی ممبرانها) که معمولاً هر روز یک بار نیاز است، مقادیر زیادی آب آلوده با روغن به محیط زیست دفع میگردد که آن نیز برای محیط زیست زیانآور بوده و فعلاً قابل قبول نمیباشد و به تولید تجاری نرسیده است.
🧰
فرایند تصفیه روغن — شرح فرایند
تصفیه روغن به روش Distillation با فرایند تکمیلی Clay Filtration و Clay Reactivation
در این فرایند ابتدا روغن سوخته جمعآوری شده پس از جداسازی فیزیکی قطعات بزرگ موجود در آن (با عبور از Strainer) در داخل مخازن ذخیره نگهداری و سپس قسمتی از آب با استفاده از اختلاف جرم حجمی از روغن جدا میگردد.
سپس مقداری سود کاستیک جهت خنثیسازی اضافه و سپس دمای روغن افزایش و به اواپراتور از نوع Forced Circulation انتقال و در خلاء معمولی تبخیر و تقطیر میگیرد تا آب باقیمانده و نفت، گازوئیل، بنزین و هیدروکربنهای سبک موجود در روغن سوخته جدا گردد.
از این مخلوط (آب–سوخت) از گازوئیل، نفت، بنزین و هیدروکربنهای سبک (که به نام سوخت تقطیری نامیده میشوند) آب باقیمانده جدا میگردد.
سوخت تقطیری جدا شده نیز به عنوان سوخت خود واحد استفاده میگردد (معمولاً سوخت جدا شده از روغن سوخته جهت سوخت دیگهای روغن داغ مورد نیاز خط تولید استفاده میگردد؛
مقدار آن برای تامین انرژی حرارتی این دیگها کافی میباشد و حتی قسمتی نیز باقی میماند که قابل عرضه به بازار میباشد).
آب جدا شده نیز به واحد تصفیه پساب هدایت تا درصد جزئی روغن و ناخالصیهای موجود در آن نیز جدا یا خنثی گردد.
سپس، روغن باقیمانده در دو مرحله در دو فاز زمانی به دستگاه اواپراتور از نوع Wiped Film Evaporator که تحت خلاء بسیار بالا با خلاء حدود بین 0.5–8 mbar/g تبخیر، تقطیر و جدا میگردد.
در مرحله اول روغنهای سبک با ویسکوزیته پایین و در مرحله دوم روغنهای سنگینتر با ویسکوزیته بالا جدا میگردند و در نهایت دوباره هر دو نوع روغن با نسبت مورد نیاز با هم مخلوط میگردند.
ضمناً باقیمانده آخرین مرحله تغلیظ، مادهای غلیظ و شامل تمام ناخالصیها و بسیار غنی از کربن میباشد که به آن آسفالت میگویند.
این ماده در کارخانجات آسفالتسازی و غیره مصرف و قابل فروش به آنها میباشد.
ضمناً دیگهای روغن داغ جهت Heating دو دستگاه اواپراتور استفاده میگردند؛ به علاوه فرایند طوری طراحی شده که دمای Conducting Oil از 305 درجه سلسیوس افزایش نمییابد تا امکان Crack شدن روغن پایه به وجود نیاید.
از برجهای خنک کننده نیز جهت تامین آب خنک کن که در فرایند کندانس روغن (Condensing) مورد نیاز است استفاده میشود.
ضمناً از Cold Trap به جهت حفاظت پمپهای خلاء جهت جلوگیری از ورود هیدروکربنها به آنها استفاده میگردد.
کیفیت روغن پایه تقطیری جدا شده توسط این اواپراتورها هنوز جهت ارائه به بازار کافی نیست زیرا مقدار گوگرد آن بین 3000–6000 ppm و رنگ آن نیز بین 3- تا 5 میباشد.
با توجه به نیاز به کیفیت بالاتر، روغن پایه تولید شده بوسیله اواپراتورها، در سیستم Clay Filtration از یک یا دو Pass متوالی عبور تا ناخالصیهای باقیمانده و اسیدیته به مقدار زیادی کاهش و مقدار گوگرد نیز به کمتر از 400–1000 ppm کاهش و رنگ نیز به حدود 0.5–2 بهبود مییابد.
پس از این فرایند روغن تصفیه شده دارای کیفیت Group I API خواهد بود.
ضمناً Clay موجود در سیستم Clay Filtration (این سیستم فقط جهت روغنهای تقطیری به کار میرود) با روش خاصی دوباره فعال (Deactivate) میگردد و مجدداً قابل استفاده جهت شفافسازی (Polishing) روغن تقطیری میباشد.
این امر بین 150 تا 300 بار قابل تکرار است و پس از حدود یکسال (Clay حدود 12 تن خاک جهت ظرفیت تولید 18 تن روغن پایه در شبانه روز) بایستی تعویض گردد که در این زمان به صورت مصالح ساختمانی قابل استفاده و هیچگونه آلودگی زیست محیطی ایجاد نمینماید.
✅
مزایای استفاده از این فرایند
- عدم Cracking روغن به علت اینکه حداکثر دما Heat Conducting Oil، 305 درجه سانتیگراد میباشد.
- با توجه به تقطیر اولیه با اواپراتور Forced Circulation در دمای پایین و خلاء متوسط، تمام سوخت موجود در روغن سوخته با ارزش حرارتی بالا (حدودی 8000 Kcal/kg) جدا میگردد که به عنوان سوختی ارزشمند در خود واحد استفاده و حتی قابل فروش یا صدور به خارج کشور است.
- با توجه به اینکه در فرایند طراحی شده، روغن پایه موجود در روغن سوخته در دو مرحله یکی در خلاء کمتر جهت جداسازی روغنهای سبک (Short & Medium Chain Hydrocarbons Distillate) و دیگری جهت جداسازی روغنهای (Long Chain Hydrocarbons Distillate)
تولید میگردد؛ با مخلوط کردن دو نوع روغن امکان تحویل هر نوع روغن پایه با هر نوع ویسکوزیتهای وجود دارد. - قابل ذکر است ویسکوزیته روغنهای سبک و سنگین تقطیر شده بستگی به ویسکوزیته روغن سوخته ورودی دارد.
- با توجه به استفاده از خلاء بسیار بالا تا 0.5 mbar در مرحله دوم تقطیر با Wiped Film Evaporator در دمای پایین بدون ایجاد Cracking، تمام روغنهای سنگین موجود در روغن سوخته جدا و راندمان بازیابی نسبت به سیستمهای یک مرحلهای حدود 5 تا 10 درصد بیشتر است؛ و تقریباً تمامی روغنهای سنگین موجود در روغن سوخته جدا و میتوان روغن پایه با ویسکوزیته بالا به مشتریان تحویل داد.
- تمام گازهای حاصل از فیلتر خلاء و گازهای حاصل از فرایند Clay Reactivation یا مخازن ذخیره در سیستم تصفیه گازها سوخته و گازهای Sox تولیدی در Scrubber با سود کاستیک خنثی و آلودگی هوا بوجود نمیآید. ضمناً بدون ایجاد دسیبل بیش از حد مجاز، آلودگی صوتی نیز بوجود نمیآید. یا با عبور از فیلتر کربن فعال خنثی میگردد.
- روغن سوخته کلاً به روغن پایه، سوخت تقطیری و آسفالت تبدیل میگردد.
- روزانه حدود 1 تا 3 متر مکعب آب نیز از روغن پایه جدا که دارای مقدار جزئی روغن است که توسط سیستم تصفیه پساب (سیستم DAF)
کلاً تصفیه و آب تصفیه شده جهت شستشو کف کارخانه یا فضای سبز قابل استفاده است. - در نتیجه واحد هیچگونه ضایعات خروجی زیانبار گازی یا مایع ندارد، بلکه در روز ۱۵ تن روغن سوخته که بسیار خطرناک برای محیط زیست است
را تبدیل به فرآوردههای مفید مینماید و هیچگونه آلودگی هوا، آب یا صوتی نیز ایجاد نمیشود. - تمامی فلزات سنگین موجود در روغن سوخته در آسفالت تولیدی باقی میماند و با فروش آن به واحدهای آسفالتسازی این مواد فلزی مانند شن و ماسه موجود در آسفالت خواهند بود
و آنها در بهترین صورت و در بهترین جای ممکن استفاده میشوند و بدون آلودگی محیط زیست حتی باعث بهبود محیط زیست نیز گشتهاند. - کیفیت روغن تولیدی آنچنان تفاوتی با روغن حاصل از فرایند Lube Cut نفت خام ندارد و قابل استفاده توسط تولیدکنندگان روغن موتور و روانکارهای صنعتی میباشد،
و با توجه به تولید با آخرین تکنولوژی روز دنیا، با کیفیت API Group I، محصول توسط تولیدکنندگان مختلف روانکنندهها در دنیا قابل استفاده و همچنین قابل صادرات و به کلیه کشورهای دنیا میباشد. - در حال حاضر کشورهای افریقایی، افغانستان و کشورهای آسیایی جنوب شرقی مشتریهای این فرآورده با قیمتهای خوب هستند.
📋
جدول خلاصه مراحل (برگرفته از متن بالا)
| مرحله | شرح | خروجی/نتیجه |
|---|---|---|
| جداسازی اولیه | عبور از Strainer + جداسازی بخشی از آب با اختلاف جرم حجمی | کاهش ناخالصیهای درشت و آب اولیه |
| خنثیسازی | افزودن سود کاستیک و افزایش دما | آمادهسازی برای تبخیر و تقطیر |
| Forced Circulation | تقطیر در خلاء معمولی برای جداسازی آب باقیمانده و سوختهای سبک | سوخت تقطیری + ارسال آب به تصفیه پساب |
| Wiped Film Evaporator | دو مرحله تقطیر در خلاء بسیار بالا (0.5–8 mbar/g) | روغن سبک + روغن سنگین (قابل اختلاط با نسبت دلخواه) |
| Clay Filtration | عبور 1 یا 2 Pass برای کاهش گوگرد/اسیدیته و بهبود رنگ | کیفیت Group I API |
| Clay Reactivation | فعالسازی مجدد خاک تا 150–300 بار | کاهش پسماند و آلودگی زیستمحیطی |
