نحوه توليد پارافين در پالايشگاه :تحقیقات دانشجویی
نحوه توليد پارافين در پالايشگاه :تحقیقات دانشجویی
شيمي آلي شيمي تركيبات كربن است.
مواد آلي به دو دسته تقسيم ميشوند: 1- آليفاتيكها 2- آروماتيكها آليفاتيكها شامل آلكانها، آلكنها، آلكينها، الكلها، اترها، استرها، اسيدها، آلدهيدها، كتونها و … ميشود.
تحقیقات دانشجویی :اكنون ما فقط به بحث و بررسي شاخهاي از آلكانها ميپردازيم. از لحاظ فيزيكي آلكانها، تركيبات غيرقطبي ميباشند و به مقدار خيلي كم در آب محلول و در مايعات آلي ديگر مانند اتر الكل و بنزين بسيار محلول است.
آلكانها معمولاً به روش شيميايي شناسائي نميشوند. زيرا آنها در شرايط معمول واكنشها كاملاً بياثر هستند. يك استثناء واكنشآلكانها با سولفوريلكلريد است.
شيميدانها معمولاً به طور جدي روي روشهاي شناسائي فيزيكي و طيفي تكيه دارند. به علاوه شخص بايد بتواند ثابت كند نمونه مورد بررسياش جزء دسته فعال تركيبات فعالتر (مثالاً آلكن نباشد) باشد.
يافتن روش كارهاي مشتق سازي براي هيدروكربنهاي اشباع شده مشكل است، زيرا اين تركيبات خنثي هستند، البته بعضي آلكانها چند واكنششيميايي ساده انجام ميدهند، آلكانها حلقوي و بسيار تحت فشار ميتوانند هيدروژنه شوند.
پارافينها همچنين يكي از تركيبات موجود در نفت ميباشند. پارافينها هيدروكربنهاي زنجيري اشباع شده هستند.
فرمول آنها و با موارد زير شروع ميشود.
متان: اتان: پروپان:
پايه آنها (راديكال) به ترتيب((پروپيلC3H7، اتيلC2H5، متيلCH3)) ميباشد.
تحقیقات دانشجویی : هيدروكربنهائي كه بالاتر از C16H34 ميباشد، در درجه حرارت اطاق به صورت جامد هستند، آنها به مقدار زياد در نفتهاي مومي (Wax) موجود هستند. وقتي كه مقدار كربن از 3 بيشتر شد، پديده Isomer به وجود ميآيد.
(تركيبات مختلفي كه داراي فرمول مولكولي يكسان هستند، ايزومر يا همپار ناميده ميشوند.)
مثلاً دو نوع (ايزومر) C4H10 وجود دارد:
بوتان نرمال
ايزو بوتان
تحقیقات دانشجویی :سه نوع C5 وجود دارد كه فرمول هر سه تاي آنها C5H12 ميباشد. مقدار ايزومرها با زياد شدن مقدار كربن زياد ميشوند. 5 نوع ايزومر براي C6 (هگزان) و 9 نوع براي C7 (هپتان) وجود دارد C25 مقدار 558/696/36 ايزومر دارد. به همين جهت نفت انواع بيشماري هيدروكربن دارد. ايزومرها خاصيت بهتر سوزي در موتورها را كه به آن Octane Number گفته ميشود دارند كه مهمترين آنها 2، 2، 4 تري متيل پنتان ميباشد كه در آزمايشگاهها اكتان آن را 100 ميدهيم.
بيشترين استفاده از پارافينها به دو شكل صورت ميگيرد: اول تهيه سوخت موتور با اكتان بالا، دوم تبديل آنها به مواد شيميائي چون پارافينها هيدروكربنهاي با ثباتي هستند لذا تحقيقات براي تبديل آنها در درجه و فشار صورت ميگيرد. مهمترين مثال Thermal Cracking است و آن عبارت است از شكستن مولكول كه بيشتر در انشعابات خارجي صورت ميگيرد و مبدل به Olefins شده سپس يا پليمريزه ميگردد يا سيكلوسايز (حلقوي) ميشود. در مجاورت كاتاليزور، هيدروكربن پارافينه از وسط بيشتر ميشكند و در نتيجه گاز كمتري توليد ميكند.
به علاوه اين شكستن در روي سطح كاتاليزور فعل و انفعالات ديگري مانند Isomer potion، Cyclic potion، Dehydrogenation نيز صورت ميگيرد.
تحقیقات دانشجویی :بنابراين در واحدهاي كاتاليستي مدرن هيدروكربنهاي پارافينه به ايزوپارافين، آروماتيكها و OLIFINها تبديل ميشود. اگر كاتاليزور كلرورآلومينيوم يا تري فلوروبرم يا اسيدهاي هالوژنه و يا هيدروكربنهاي هالوژنه باشد فعل و انفعالات ايزومريزاسيون صورت ميگيرد. ايزوپارافينها اگر با اولفينها تركيب شوند يك ايزوپارافين با نقطه جوش بالاتر توليد ميكنند. اين عمل را Alkylation’s ميگويند.
آلكانها يا همان پارافينها هيدروكربنهاي اشباعي ميباشند كه از لحاظ شيميائي در شرايط معمولي بياثر هستند.
اساساً پارافين جامد مخلوطي از هيدروكربنهاي سير شده از نفت خام است كه داراي هيج گونه عامل خارجي نباشد، شكل ظاهري آن يكنواخت بوده و نيز بو و مزه بخصوص محسوسي نداشته باشند. همچنين پس از ذوب شدن بايد يك مايع شفاف و بدون آب عاري از هر گونه مواد خارجي و آلودگي قابل رويت باشد.
پارافينها از لحاظ كاربرد به سه دسته تقسيم ميشوند:
1- كاملاً تصفيه شده:
مناسب براي كاربردهائي شامل بستهبندي، فرآوردهاي غذائي، محافظت كننده تهيه فرمولاسيون فرآوردههاي غذائي و محصولات آرايشي
2- تصفيه شده:
پارافين جامدي است كه مصارف عام دارد، مثل ساخت شمع و كاغذهاي پارافينه، مصرف در امولسيونهاي پارافين واكس و فرآيند توليد قطعات لاستيكي
3- نيمه تصفيه شده:
مناسب براي كبريت سازي، ساختن بعضي از امولسيونهاي واكس و ضد عايق رطوبت ميباشد.
حلال ديبوتيل ديكلريد ميباشد و نحوه روغنگيري دقيقاً مانند روش قبل ميباشد.
براي جدا كردن حلال از روغن از سيستم سرمايشي استفاده ميكنيم (تا زير نقطه سرمايش مثالاً تا )
تحقیقات دانشجویی :در اين سيستم بخارات حلال به درون برج (برج حلال) ميرود و از بالاي آن وارد برج خنك كننده يا چيلرينگ ميشود. مجموعه برج خنك كن از آب و هوا همراه چيلينگ و گاز فرعون كه گرماگير ميباشد، تشكيل شده است.
افزودن CaCl2 درون برج خنك كننده باعث ميشود كه آب درون آن يخ نزند. گاز فرعون از كمپرسور به داخل لولهها ميرود و باعث يخ زدن آب درون تانكر ميشود و CaCl2 باعث يخ نزدن آب ميشود.
لولههاي كه درون آنها بخارات حلال و اطرافشان آب سرد ميباشد دو جداره است براي اينكه تبادل حرارتي با جداره خارجي انجام ندهد. در اين تبادل حرارتي اختلاف دما و تبادل دما از ميباشد كه آب درون برج خنك كن به دماي ميرسد در ضمن هوا در برج خنك كن با كمك پنكه يا Fanباعث خنك شدن آب ميشود. ابزار و مواد لازم و همچنين utility (سودمندي) در روغنگيري به وسيله حلال به شرح زير است:
1- هواي فشرده يا Air كه استفاده خنك كنندگي از آن در برج خنك كن ميشود.
2- سوخت كه گاز يا گازوئيل ميباشد.
3- آب براي خنك كردن (برجهاي حلال و چيلرينگ) و دياليز در پالايشگاه.
از دياليز آب H2 و O2 به دست ميآيد كه H2 براي يونيت هيدروژناسيون (توليد هيدروژن راديكالي جهت از بين بردن غيراشباعها و غيرآليفاتيكها و به دست آوردن هيدروكربنهاي آليفاتيك سير شده) ميباشد.
4- بخار براي لولههاي دو جداره براي مذاب نگهداشتن مواد اوليه و همچنين براي ميكسر در كارخانه ميباشد.
5- برق يا الكتريسيته.
كل عملياتي كه به طور مختصر گفته شد در يك جمعبندي اجمالي به شرح زير ميباشد:
1- ابتدا مواداوليه همراه با حلال به صورت مخلوط 4 بار فيلتر ميشود به طوري كه در نهايت در آخرين مرحله فقط دو، سه درصد ناخالصي (روغن و حلال) در مخلوط ميباشد.
2- هيدروژناسيون
3- بيليچينگ و رنگبري
4- فيلتراسيون
5- قالبگيري و بستهبندي
همچنين قبل از اينكه مواد در مرحله اول با هم مخلوط شود از منبع خود ميآيند. مخازن مواد اوليه كه فلزي ميباشد ممكن است هوائي يا زميني باشد و درون آنها كوئل وجود دارد. حلال و اسلكوكس محتوي مخازن حلال و مخازن اسلكوكس توسط پمپ به برجهاي مخلوط كن حلال و اسلك منتقل ميشود.
1-3- در اين روش حلال اوره ميباشد، دقيقاً با همان مكانيسم و با همان تاسيسات كه در قسمت قبل ذكر شد.
2- در اين روش فقط از گرما براي روغنگيري از اسلكوكس استفاده ميشود لازم به ذكر است كه اين روش فقط مختص اسلكوكس سبك يا Slack Wax light ميباشد. در پايان اين روش پارافين ما حداكثر %3 -%2 روغن دارد.
3- در اين روش هم از گرما و هم از فشار براي روغنگيري استفاده ميشود. البته اين روش شامل هر دو نوع اسلكوكس يعني سنگين و سبك ميشود و در نهايت حدود %5 روغن دارد.
4- روش سوئيتينگ يا تعريق كه با استفاده از آب سرد و آب گرم، روغنگيري از اسلكوكس ميشود و در نهايت %3- %2 روغن در پارافين موجود است. در اين 3 روش اخير روغنگرفته شده شامل پارافينهايي با نقطه ذوب پايين ميباشد.