برش نفتی چیست؟ به دسته ای از هیدروکربن ها با نقطه جوش نزدیک به یکدیگر که به شکل مخلوط از بخش های مختلف انواع برج تقطیر خارج می شوند یک برش نفتی (Fractional Distillation) گفته می شود؛ که از جمله آن می توان به برش بنزین که از مولکول های هیدروکربنی تشکیل می شود اشاره کرد. همانطور که از نام این فرایند مشخص است؛ برش های نفتی مشتقاتی از ساختار هیدروکربنی و نفت خام هستند که به وسیله تقطیر در دماهای مختلف به ترکیباتی با نقطه جوش متفاوت جدا شده و برای تولید فرآورده هایی مثل بنزین، گازوئیل، نفت سفید، گاز مایع (LPG) و … استفاده می شود.
انواع برش های نفتی در برج تقطیر
روش های متفاوتی برای دسته بندی کردن برش های نفتی وجود دارد اما به طور معمول آنها رابه سه دسته مهم یعنی سبک، متوسط و سنگین تقسیم بندی می کنند. طراحی و ساخت برج تقطیر به گونه ای است که در آن، برش نفتی اجزای سنگین تر مانند قیر که در دماهای بالاتر متراکم شده؛ در قسمت های پایین ستون تقطیر جدا می شوند. برش هایی که سبک تر هستند می توانند پیش از سرد شدن در دمای چگالش، در ستون بالاتر بروند و همچنین در این شرایط این امکان به وجود می آید که در سطوح کمی بالاتر برداشته بشوند.
انواع برش های نفتی شامل موارد زیر می شود:
1- برش نفتی سبک
بخش برش نفتی سبک یکی از مهم ترین بخش ها در برج تقطیر است و تمامی محصولات آن دارای نقطه جوشی میان ۷۰ الی ۲۰۰ درجه سانتی گراد است. هیدروکربن های مفید در این بخش شامل نفت سفید، بنزین، نفتا و یا ماده اولیه شیمیایی، سوخت جت، اتان، پروپان، بوتان و پارافین می شود. این محصولات بسیار فرار بوده و مولکول های کمی دارند. علاوه بر آن دارای نقطه جوش کمتری هم نسبت به برش های نفتی دیگر هستند، به سادگی جریان پیدا می کنند و مشتعل می شوند.
2- برش نفتی متوسط
برش های نفتی متوسط شامل محصولاتی می شوند که نقطه جوش آنها میان ۲۰۰ الی ۳۵۰ درجه سانتی گراد باشد. محصولاتی که در این محدوده وجود دارند شامل سوخت هایی از جمله سوخت دیزل و گازوئیل است که در ساخت گازهای شهری و گرمایش تجاری موارد استفاده بسیار زیادی دارند. گازوئیل سوخت اصلی برای کامیون ها و کشتی ها است و از ویژگی های مهم آن می توان به چگالی بالاتر نسبت به بنزین و همچنین کارایی بهتر در موتورهای دیزلی اشاره کرد.
3- برش نفتی سنگین
برش های نفتی سنگین محصولاتی با کمترین نوسان و بالاترین نقطه جوش یعنی بالاتر از ۳۵۰ درجه سانتیگراد هستند. چنین برش هایی می توانند به صورت جامد و یا نیمه جامد باشند که برای جریان پیدا کردن باید کاملاً گرم شوند. لازم به ذکر است که مازوت در این بخش از برج تقطیر و برش نفتی تولید می شود. مازوت در دمای بالای ۳۵۰ درجه سانتیگراد جدا می شود و یکی از برش های نفتی بسیار سنگین به حساب می آید که این سوخت برای تولید انرژی در نیروگاه ها و سوخت کوره ها استفاده می شود. همچنین قیر هم جز سنگین ترین برش های نفتی است و در پایین ترین قسمت برج تقطیر به دست می آید. چنین محصولاتی مولکول های بسیار بزرگتر و نوسانات بسیار کمتری را دارند؛ از این رو جریان کمتری را دارند و نمی توانند به راحتی مشتعل شوند.
برش های نفتی به ترتیب
در برج تقطیر برش های نفتی که نقطه جوش پایین تری دارند (اصطلاحا سبک تر هستند) زودتر از سایر برش ها، از بالای برج تقطیر خارج می شوند. بدین ترتیب برش های نفتی که از قسمت های پایینی برج تقطیر خارج می شوند؛ نقطه جوش بالاتری دارند و سنگین تر هستند.
| ترتیب | برش نفتی | کاربرد |
|---|---|---|
| 1 | گازهای سبک مثل اتان، بوتان | سوخت گازهای خانگی و صنعتی (LPG) و خوراک پتروشیمی |
| 2 | بنزین (Gasoline) | سوخت خودروها |
| 3 | نفت سفید (Kerosene) | سوخت هواپیماهای توربینی و گرمایش |
| 4 | گازوئیل (Diesel) | سوخت وسایل نقلیه سنگین و دیزل ژنراتورها |
| 5 | مازوت (Fuel Oil) | سوخت نیروگاه ها و کوره های صنعتی |
| 6 | ته مانده های سنگین مثل قیر (Bitumen) | ساخت و ساز و آسفالت سازی |
برش های نفتی بر چه اساسی از هم جدا میشوند؟
برش های نفتی در برج تقطیر بر اساس چند عامل مهم از جمله نقطه جوش، وزن مولکولی، فشار، مدت زمان ماندن در برج تقطیر، ویسکوزیته و چگالی از یکدیگر جدا می شوند. در چنین فرایندی نفت خام به صورت مایع وارد برج تقطیر می شود و با افزایش دما، اجزای متفاوت آن بخار می شوند. هر جز از آن با توجه به نقطه جوش خاصی که دارد در ارتفاع های متفاوتی از برج تقطیر از یکدیگر جدا و جمع آوری می شود. به طور کلی برش های نفتی بر اساس موارد زیر از یکدیگر جدا می شود:
نقطه جوش
هر ترکیبی از نفت خام دارای نقطه جوش خاص و منحصر به فرد خود است که با گرم شدن مخلوط نفت خام در برج تقطیر؛ ترکیبات با نقاط جوش پایین تر زودتر بخار می شوند و در قسمت های بالای برج جمع آوری می شوند.
وزن مولکولی
پس از نقطه جوش برش های نفتی بر اساس وزن مولکولی از یکدیگر جدا می شوند. به طور کلی ترکیباتی با وزن مولکولی پایین تر دارای نقطه جوش پایین تری هستند به همین دلیل در دماهای پایین تر تبخیر می شوند.
ویسکوزیته و چگالی
ویسکوزیته و چگالی نیز نقش مهمی در جداسازی برش های نفتی ایفا می کند. ترکیبات سنگین تر نظیر قیر و مازوت دارای ویسکوزیته و چگالی بیشتری هستند و معمولا در بخش های پایینی برج تقطیر قرار می گیرند. در مقابل، ترکیبات سبک تر مانند بنزین و نفت سفید چگالی کمتری دارند و در قسمت های بالای برج جمع آوری می شوند.
فشار
فشار هم جز عواملی است که بر روی نقطه جوش تاثیرگذار است؛ به همین دلیل در برخی از فرایندها فشار را کاهش می دهند تا بتوانند ترکیبات را در دماهای پایین تر تبخیر کنند.
مدت زمان
مدت زمان اقامت بخارها در برج تقطیر نیز بر روی جداسازی مواد تاثیر بسیار زیادی می گذارد. به طور کلی ترکیباتی که زمان بیشتری را در برج تقطیر می مانند احتمال اینکه به مایع تبدیل بشوند بیشتر است و در قسمت های پایین تر برج جمع آوری می شوند.
سوالات متداول
در برج تقطیر نفت خام را در چند برش جداسازی میکنند؟
برش های نفتی در سه گروه سبک، متوسط و سنگین از برج تقطیر خارج می شوند که می تواند تعداد برش های مختلفی داشته باشد. مرسوم ترین تعداد برش 6 تا است.
در برج تقطیر کدام برش جایگاه بالاتری دارد؟
به طور کلی در برج تقطیر برش هایی که نقطه جوش پایین تری را دارند در جایگاه بالاتری از برج قرار می گیرند. برخی از آنها به ترتیب شامل گازها از جمله گاز پروپان و بوتان و پس از آن بنزین و نفت سفید می شود.
کدام هیدروکربن در برش نفتی پایین تری از برج تقطیر خارج میشود؟
در برج تقطیر نفت خام و هیدروکربن هایی که دارای نقاط جوش بالاتری هستند، در پایین ترین قسمت برج خارج می شوند. به طور کلی نفت سنگین و قیر که شامل هیدروکربن های با زنجیره های بلند و پیچیده هستند در پایین ترین قسمت برج تقطیر جمع آوری می شوند. این هیدروکربن ها به دلیل نقاط جوش بالا، نمی توانند در بخش های بالاتر برج تقطیر بخار شوند و بنابراین در پایین ترین بخش باقی می مانند.
نتیجه گیری
جداسازی برش های نفتی فرآیندی دقیق و مبتنی بر خواص فیزیکی و شیمیایی ترکیبات موجود در نفت خام است. نقطه جوش، وزن مولکولی، چگالی، فشار و ساختار شیمیایی از مهم ترین عواملی هستند که این فرآیند را ممکن می سازند. استفاده از تکنیک های پیشرفته تقطیر در پالایشگاه ها به بهبود جداسازی برش ها و تولید محصولات با کیفیت تر کمک و نیازهای مختلف صنایع را تامین می کند. این فرآیند اهمیت زیادی در تأمین سوخت ها و مواد اولیه صنایع شیمیایی دارد و نقشی اساسی در اقتصاد جهانی ایفا می کند.
