تحقیق مقاله نفت خام

مقدمه

نفت خام مایعی است که از تعدادی هیدروکربن و مقداری ترکیبات گوگردی اکسیژن دار، ازته و مقدار کمی ترکیبات معدنی و فلزات تشکیل شده است . ترکیبات مختلف نفت خام بنا به موقعیت محلی میدان نفتی و زمان تشکیل آن و حتی بنا به ژرفای منبع متغیرند .

در یک حوزه نفتی همراه نفت خام همواره مقداری گاز ، آب و نمک و شن و ماسه وجود دارد که این مواد بر اساس چگالی روی هم انباشته می گردند . نحوه قرار گرفتن آنها بدین شکل است که در زیر یک لایه غیر قابل نفوذ ابتدا آب و نمک ، سپس نفت خام .و بر روی آن گازها قرار دارند .

نفت خام پس از استخراج به واحد بهره برداری انتقال داده شده که در این واحد  نفت خام را با عبور از جدا کننده ها و کاهش تدریجی فشار ، از گاز همراه با آن عاری می سازند . سپس در واحد نمک زدایی ، آب و نمک ، شن و ماسه آن را جدا ساخته و در صورت ترش بودن نفت خام ( حاوی گازهای اسیدی مانند  ،  ، RSH و ….) آن را در استریپرها [1]  با یک گازشیرین تماس داده و  را جدا می کند کلیه این اعمال بر ای جلوگیری از خوردگی تجهیزات پالایش می باشد.

طراحی پالایشگاه را بر اساس اجزاء تشکیل دهنده نفت خام مورد استفاده صورت می گیرد . در ضمن با افزایش مدت زمان استخراج از یک حوزه نفتی کیفیت نفت تغییر کرده و به طور معمول مقدار گوگود و  آن افزایش می یابد . در نتیجه با تغییر خوراک پالایشگاه نیاز است که شرایط عملیاتی تغییر کند که این تغییرات بر اساس نتایج حاصل از ارزیابی نفت خام صورت می گیرد.

واحد ارزیابی نفت خام

هدف از انجام کلیه آرمایشات در واحد ارزیابی نفت خام ، ارزیابی و تعیین مشخصات نقت خام های ایران و کشورهای همسایه است که برای امور صادرات و طراحی پالایشگاهها مورد استفاده قرار می گیرد.

از جمله کارهای این واحد ، تقطیر نفت خام و بدست آوردن فرآورده های سبک تا سنگین است که به ترتیب حلالها ، بنزین ، نفت سفید ، گازوئیل و روغنها می باشند که مشخصات فیزیکی و شیمیایی و ترمودینامیکی آنها مطابق روشهای استاندارد انجام می شود و همچنین حلالهای نفتی مورد نیاز صنایع در این واحد ساخته می شود.

تواناییهای این واحد علاوه بر موارد فوق در خصوص قسمتهای استاندارد به شرح زیر می باشد:

تقطیرهای ASTM و IP جهت تهیه برشهای کوتاه و تعیین نقاط جوش و تحت خلاء تا 001/0 میلی بار و تا نقاط جوش حدود 800 .

تعیین دانسیته ، وزن مخصوص ، گوگرد ، اسیدیته و گرانروی مایعات ، گازها و جامدات.

تعیین مقدار هیدروکربنهای آروماتیکی ، نفتنیکی، الفینی و پارافینی ( نرمال وایزو)

تعیین وزن مولکولی ،‌ فشار بخار ، باقیمانده ، کربن ، مقدار واکس و نقطه ذوب آن و خاکستر در نفت خام و فرآوردها

تعیین مقدار نمک، آب و رسوبات در نفت خام .

تعیین اندازه ذرات جامد معلق در مایعات و غلظت آنها.

تعیین ضریب رسانش ، PH‌ ، ارزش حرارتی ، مقاومت اکسیداسیون مایعات .

تصفیه روغن های خام و تعیین پارامترهای کنترل کیفیت بخصوص اندیس گرانروی ، قسمت رنگ فرآورده ها و نمره برومین .

تعیین عددستان ، اندیس دیزل ، نقطه آنیلین ، نقطه آتش گیری ،‌ نقطه اشتعال ، نقطه ابری شدن ، نقطه انجماد ، نقطه ریزش و دمای بسته شدن فیلتر گازوئیل بر روی سوختهای نفت سفید و دیزل.

تست نوار خوردگی مس ، نقره ، خوردگی فلزات بر روی سوختها و ضدیخ.

معمولاً هر پالایشگاه دارای یک آزمایشگاه کنترل کیفیت است که در آنها آزمایشهایی بر روی فرآورده های مختلف میانی یا نهایی به دو منظور انجام می شود:

تشخیص صحت کار واحدهای تولید به طور سریع

اطمینان از مطابقت فرآورده های نهایی با استانداردهای مربوطه

برای انجام این آزمایشها ، دستگاهها و روشهای استاندارد بکار می رود . بطوریکه نتایج به راحتی قابل تکرار و مقایسه باشند . عمدتاً از روشهای ASTM و در مواردی IP ، BP، DIM و …. استفاده می شود.

در این گزارش به برخی از مهمترین آزمایشها اشاره می شود.

چگالی ( دانسیته )‌

دانسیته هیدروکربن ها همیشه کمتر از یک است و با افزایش تعداد کربن ، این مقدار در یک سری همولوگ افزایش می یابد . در صورتی که سیستم ها به ترتیب هیدروکربن های اشباع شده غیر حلقوی اشباع شده حلقوی و آروماتیک باشد . به ازاء تعداد معین کربن دانسیته نیز افزایش می یابد.

مقایسه دانسیته هیدروکربنهای مختلف در درجه حرارت ثابت

دانسیته نفت که مخلوطی از هیدروکربن ها ست بستگی به مواد سازنده آن دارد و به همین لحاظ است که نفت کشورهای مختلف دارای دانسیته های متفاوت است . . مثلاً دانسیته نفت آمریکا 87/0 800/0 ، نفت ایران در  60 ، 836/0 و نفت روسیه 900/0 850/0 می باشد.

معمولاً دانسیته در دمای  60 اندازه گیری می شود . برای اندازه گیری SG معمولاً از هیدرومتر و پیکنرمتر و یا دانسیته مترهای اتوماتیک استفاده می شود. برای اندازه گیری SG معمولاً از هیدرومتر پیکنومتر و یا دانسیته مترهای اتوماتیک استفاده می شود . برای برش های نفتی چگالی به شکل کمیت API نیز بیان می شود : API بوسیله انستیتو نفت آمریکا پیشنهاد شده است و در کشورهای آمریکایی مقدار دانسیته بر حسب آن داده می‌شود.

روش ASTM

این آزمایش برای اندازه گیری دانسیته تقطیر شدههای نفتی در فاصله دمایی 15 تا 35 درجه سانتیگراد مناسب می باشد . نمونه مورد استفاده باید مایع با فشار بخار کمتر از mmHg 600 و ویسکوزیته کمتر از  15000 در دمای مورد آزمایش باشد . در ضمن نمونه نباید خیلی تیره باشد . بنابراین این نمونه های نفت خام برای این آزمایش مناسب نیستند . این دستگاه دانسیته را با واحد  نشان می دهد.

شرح آزمایش

پس از کالیبره کردن دستگاه توسط آب مقطر و هوا و تنظیم دمای  56/15‌، لوله خرطومی شکل داخل دستگاه با بنزین شستشو می دهیم . و توسط پمپ هوا داخل آن را خشک می کنیم . لامپ دستگاه را روشن نموده و توسط سرنگ، نمونه را داخل لوله تزریق می کنیم . این عمل باید به گونه ای صورت گیرد که هیچ گونه حبابی داخل لوله تشکیل نشود . زیرا حبابهای هوا بر روی دانسیته تأثیر گذاشته و ایجاد خطا می کند . سپس لامپ دستگاه را خاموش می کنیم ( نور نیز در انجام آزمایش خطا ایجاد می کند .) بر اساس تغییر فرکانس موج وارد شده به نمونه نسبت به حالت مبنا ، مقدار دانسیته اندازه گیری می شود . هنگامی که این مقدار به یک حد ثابتی رسید .عدد نشان داده شده را یادداشت می کنیم .

با تقسیم دانسیته به دانسیته آب در همین دما وزن مخصوص نمونه بدست می آید.

فشار بخار رد (RVP)

فشار بخار برای فرآورده های سبک و بهترین و گاز مایع و همچنین نفت خام اندازه گیری می شود و نشان دهنده وجود ترکیبات فرار است . این کمیت برای فرآورده های سبک و … اگر مقداری بیشتر از حد مجاز داشته باشد نشان دهنده این است که ترکیبات سبک بیشتری وارد فرآورده شده و خطرناک است . به علت وجود مولکولهای هوا در محفظه RVP از مقدار فشار بخار واقعی کمتر است . اما بین این دو رابطه ای وجود دارد و با استفاده از اشکال موجود در مراجع می توان این دو کمیت را بهم تبدیل کرد.

روش

نمونه های مورد آزمایش بیشتر از فرآورده های سبک نفتی می باشند و برای جلوگیری از جدا شدن اجزای فرار از نمونه قبل از شروع آزمایش باید سرد شوند.

فضای حمام این دستگاه قابلیت انجام آزمایش بر روی سه نمونه را دارد.

شرح آزمایش

دستگاه اندازه گیری RVP شامل ظرف نمونه، محفظه هوا و مانومت راست که کل مجموعه در یک حمام ترموستاتیک در دمای ثابت  100 قرار می گیرد . مواد داخل ظرف نمونه تبخیر شده و داخل محفظه هوا می شوند . عقربه مانومتر به حرکت درآمده و فشار بخار را نشان می دهد . پس از رسیدن به تعادل ، عقربه مانومتر رقم ثابتی را نشان می دهد که همان فشار بخار نمونه است .

نقطه اشتعال ( نقطه آتش گیری )

نقطه اشتعال یک مایع حداقل درجه حرارتی است که بخارات فرآورده نفتی در شرایط معین ، در مجاورت شعله برای چند لحظه مشتعل گردد . نقطه اشتعال معرف درصد مواد سبک یک فرآورده است و بنابراین به کمک آن می توان با در نظر گرفتن حد انفجار احتمال انفجار را در مخازن پیش گویی کرد . در درجه حرارت معمولی فرآورده های میانی چون حلال های سنگین و نفت چراغ نسبت به فرآورده های سبک در مخازن خطر بیشتری تولید می نماید . زیرا درصد مواد سبک فرآورده هایی مثل بنزین در فاز بخار از حد انتهائی انفجار تجاوز کرده و بنابراین خطر انفجار نخواهد داشت.

پیش گویی نقطه اشتعال از راه محاسبه بر مبنای درصد مواد سبک یک فرآورده کار مشکلی است ، با وجود این W.L.Nelson رابطه زیر را برای محاسبه نقطه اشتعال با تقریب کافی پیشنهاد می کند .

62-T 64/0 = t

t : نقطه اشتعال بر حسب  

T :‌ درجه حرارت متوسط در فاصله تقطیر 0 تا 10 درصد تقطیر ASTM

روش 92 ASTM D

این روش بر روی کلیه فراورده های نفنتی با نقطه اشتعال کمتر از  400 قابل انجام است . این روش می تواند به دو صورت سرباز یا سر بسته انجام شود که بستگی به نوع ماده مورد استفاده دارد . برای نمونه های سنگین مثل قیر از نوع سرباز استفاده می شود.

شرح آزمایش

ابتداد ظرف را تا خط نشانه از نمونه پر می کنیم . دماسنج  را داخل آن قرار می دهیم و به ظرف حرارت می دهیم .شیر گاز را باز کرده و شعله آنرا روشن می کنیم . با افزایش هر 2 درجه سانتیگراد دما بر روی ظرف ایجاد جرقه می کنیم . این کار را به قدری تکرار می کنیم تا با ایجاد جرقه ، بخارات نمونه یک مرتبه شعله ور شده و بلافاصله خاموش شود . ( شعل بنفش  آبی رنگ ) این دما را به عنوان نقطه اشتعال یادداشت می کنیم.