التقدم في تقنيات تكرير النفط الخام

فهم تقطير النفط الخام

تُعتبر عملية تقطير النفط الخام واحدة من الخطوات الأساسية في عمليات التكرير، حيث يتم تحليل النفط الخام إلى مكوناته المختلفة من خلال الاختلافات في درجات الغليان. ما الذي يحدث بعد ذلك؟ يتم تسخين النفط حتى يتحول إلى بخار، ثم يصعد عبر طبقات داخل عمود تقطير طويل. في طريقه، يبدأ البخار تدريجيًا في فقدان الحرارة ويبدأ في العودة إلى الحالة السائلة على ارتفاعات مختلفة تبعًا لمكوناته. تتكاثف المقاطع الأخف مثل البنزين بالقرب من القمة، بينما تبقى المواد الأثقل مثل القير بالقرب من القاع. يعتمد مصنعو التكرير على هذه العملية الفصلية لاستخلاص أقصى قيمة ممكنة من كل برميل يعالجونه، مما يسمح بإنتاج كل شيء بدءًا من وقود الطائرات والشحوم وحتى المواد المستخدمة في تصنيع البلاستيك عبر مختلف الصناعات في جميع أنحاء العالم.

تُعد تقطير النفط الخام مهمًا لأنه يُنتج الوقود والمواد الكيميائية التي نعتمد عليها يوميًا في عالمنا الحديث. تشمل المنتجات الرئيسية الناتجة عن هذه العملية أشياء مثل البنزين العادي والديزل ووقود الطائرات التي تُبقي السيارات والشاحنات والطائرات تعمل. هذه الاستخدامات ليست فقط من أجل التنقل، بل إنها تُشغل أيضًا جميع أنواع المعدات الثقيلة وتدعم العديد من الصناعات المختلفة في الخفاء. عندما تُعالج المصافي النفط الخام، فإنها تُنتج في الواقع المكونات الأساسية لمئات المنتجات التي نستخدمها دون أن نفكر فيها حتى. من البلاستيك إلى الأدوية، فإن المادة التي تبدأ كطين أسود تنتهي في أماكن لا يفكر فيها معظم الناس.

التقدم في تقنيات تكرير النفط الخام

يمر قطاع صناعة التكرير تغييرات كبيرة بفضل التطورات الجديدة في تقطير النفط الخام تتضمن العمليات مثل التكسير الهيدروجيني المتقدم والتقطير المحفز. ما تقوم به هذه التحسينات التكنولوجية بشكل أساسي هو تعزيز كل من الكمية والجودة للمنتجات الناتجة عن المصافي من خلال تكسير الجزيئات الكبيرة من الهيدروكربونات إلى مكونات أصغر وأكثر قابلية للتسويق. خذ التكسير الهيدروجيني المتقدم كمثال. تدمج هذه الطريقة الهيدروجين مع مواد محفزة خاصة لتحويل الزيوت الثقيلة إلى زيوت أخف يمكن بيعها بأسعار أفضل في محطات الوقود في كل مكان. ما الفرق مقارنة بالطرق الأقدم؟ إنه إنتاج أكثر بثمن أقل، من حيث الكفاءة الإنتاجية. كما تشير التقارير من المصافي التي تتبنى هذه الأساليب إلى تحسن ملحوظ في صافي الأرباح أيضًا، مما يفسر سبب استثمار العديد من الشركات بشكل كبير في هذا المجال حاليًا رغم التكاليف الرأسمالية الأولية المرتفعة.

علاوة على ذلك، كان دمج أجهزة الاستشعار المُسَهَّلة بإنترنت الأشياء في عمليات تقطير النفط الخام مُغيِّرًا للعبة. توفر هذه أجهزة الاستشعار مراقبة في الوقت الحقيقي ومراقبة العمليات، مما يعزز فعالية التشغيل. كما أنها تساهم في تقليل أوقات التوقف وتكاليف التشغيل من خلال التنبؤ باحتياجات الصيانة وضمان أداء مثالي عبر الأنظمة.

إن مقارنة عملية التقطير التقليدي بالأساليب الحديثة يُظهر فروقات كبيرة إلى حد ما. عادةً ما تكون الأساليب الحديثة أكثر فعالية مع تركها لآثار بيئية أقل. خذ على سبيل المثال لا الحصر تقنية التوأم الرقمي. تسمح هذه النسخ الافتراضية للمعدات الحقيقية المستخدمة في التقطير للشركات بتجربة التحسينات دون هدر الموارد. أظهرت دراسة أجرتها جامعة ولاية أوكلاهوما أن هذا الأسلوب يقلل فعليًا من استهلاك الطاقة والانبعاثات الكربونية على حد سواء. بالنسبة للشركات، تعني هذه الترقية التكنولوجية توفير أموال حقيقية على المدى الطويل إضافة إلى توافقها مع الجهود العالمية المتعلقة بالاستدامة.

تقطير الفراغ ومزاياه

تعمل التقطير تحت الفراغ من خلال خفض ضغط النظام بحيث تنخفض درجة الغليان، مما يسمح للمعالجين بمعالجة تلك المقاطع الثقيلة من النفط الخام دون تفكيكها باستخدام الحرارة. عند تشغيل عمود فراغي، فإننا نخلق ببساطة حالة تتيح لتلك الجزيئات الثقيلة أن تتحول إلى بخار عند درجات حرارة أبرد بكثير من التي تتطلبها عادةً تحت ضغط جوي طبيعي. ما يعطي هذه الطريقة قيمتها هو حمايتها ضد التلف الناتج عن الحرارة لمكونات النفط. ما النتيجة؟ نحصل على عوائد أفضل بشكل عام وننتج مقطرات بجودة أعلى لا يمكن تحقيقها باستخدام الطرق الجوية الاعتيادية. لقد قام العديد من مصافي النفط بالتحول إلى الأنظمة الفراغية لأنها ببساطة أكثر فعالية في معالجة أنواع معينة من النفط الخام.

تقدم التقطير تحت ضغط جوي منخفض عدة مزايا مقارنة بالأساليب التقليدية. أولاً، تنتج هذه الطريقة عائدات أفضل من المنتجات المهمة مثل زيت الغاز تحت ضغط جوي منخفض وعديد من مواد التزييت التي تلعب دوراً أساسياً في عمليات المصافي في جميع أنحاء العالم. وميزة كبرى أخرى هي الحاجة إلى طاقة أقل بكثير، إذ لا يتطلب الأمر التسخين الشديد خلال عمليات الفصل، مما يؤدي إلى خفض كبير في تكاليف التشغيل. عادةً ما تستهلك الأنظمة الحديثة تحت ضغط جوي منخفض حوالي 1% من المواد التي تعالجها كمصدر للوقود مباشرة. قد لا يبدو هذا كثيراً على первый взгляд، ولكن عند مقارنتها بالمعدات القديمة من عقود مضت، تمثل هذه التركيبات الجديدة إمكانات كبيرة للادخار المالي الجدي لمشغلي المصانع الذين يسعون لخفض التكاليف دون التفريط في جودة الإنتاج أو الكميات المُنتجة.

إن التقطير تحت الفراغ يُحدث فرقاً حقيقياً من حيث الكفاءة والمعايير البيئية في مصافي النفط. عندما يتم التشغيل في ظل ظروف ضغط منخفض ويتم تجهيز المنشآت بتقنيات حديثة مثل معدات التبخر تحت فراغ عميق، فإن هذه الطريقة تقلل من الانبعاثات الضارة كما تنتج نفايات أقل بشكل عام. تجد المصافي التي تتبنى هذه التقنيات نفسها في وضع أفضل لمواكبة اللوائح البيئية الصارمة المتزايدة. ويشير العديد من المشغلين إلى ملاحظتهم تحسينات ملموسة في مؤشرات انبعاثات الكربون بعد الانتقال إلى طرق التقطير تحت الفراغ. بالنسبة للشركات التي تسعى لتحسين نشاطاتها دون التفريط في الإنتاجية، فإن هذه الطريقة تظل واحدة من أكثر الطرق فعالية في السوق اليوم لمعالجة النفط الخام بأسلوب نظيف.

دور التكنولوجيات الرقمية في تقطير النفط الخام

لقد تغيرت لعبة تقطير النفط الخام بشكل كامل منذ دخول التكنولوجيا الرقمية إلى المعادلة، وخاصة مع ظهور الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي بشكل ملحوظ. ما تقوم به هذه الأنظمة هو تشغيل نماذج تنبؤية تساعد المشغلين على اتخاذ قرارات أكثر ذكاءً استنادًا إلى كميات ضخمة من البيانات التي تُجمع من عمليات متعددة. خذ على سبيل المثال تحكم درجة الحرارة – يمكن للذكاء الاصطناعي أن يحدد بدقة مستويات الحرارة ومعدلات التدفق المثلى لفصل المكونات المختلفة أثناء المعالجة. تحقق المصافي مكاسب حقيقية بفضل هذه التحسينات، حيث تحصل على عوائد أفضل مع حرق أقل للوقود بشكل عام، مما يقلل التكاليف ويخفض الانبعاثات في الغلاف الجوي. ذكرت بعض المصانع أنها توفر ملايين الدولارات سنويًا فقط من خلال هذه التحسينات.

يُحسّن استخدام النماذج الرقمية المزدوجة في مصانع التكرير من كفاءة تشغيل هذه المنشآت لعملياتها. تعمل هذه النسخ الافتراضية كنماذج حاسوبية للمعدات الواقعية، مما يتيح للمهندسين اختبار الأمور المختلفة وإيجاد طرق أفضل للتشغيل دون الحاجة إلى إيقاف الإنتاج في الموقع. قام باحثون من جامعة ولاية أوكلاهوما مؤخرًا بإجراء بعض الأعمال المثيرة للاهتمام باستخدام هذه التقنية. طبق فريقهم، بقيادة أستاذ مشارك في كلية الهندسة والعمارة والتكنولوجيا، النماذج الرقمية المزدوجة بشكل خاص لجعل أعمدة التقطير تعمل بكفاءة أكبر. ولقد قدّمت هذه النماذج المحاكية مزايا هائلة بالنسبة لمصانع التكرير التي تتعامل مع عمليات معقدة. إذ يمكنها اكتشاف المشاكل قبل حدوثها واختبار عوامل مختلفة مثل أماكن تركيب المستشعرات أو سرعة مرور المواد عبر النظام، وكل ذلك أثناء الحفاظ على سير العمليات بسلاسة.

للمنشآت التكريرية التي تسعى إلى تقليل وقت التوقف وتعزيز ربحيتها، يُحدث الصيانة التنبؤية جنبًا إلى جنب مع المراقبة في الوقت الفعلي فرقًا كبيرًا. تتيح هذه الحلول التكنولوجية لمديري المصانع اكتشاف المشكلات المحتملة في المعدات قبل حدوثها بوقت طويل، مما يضمن استمرار العمليات التشغيلية بسلاسة يومًا بعد يوم. والهدف الأساسي هو إدارة أفضل لعمر المعدات على نطاق واسع. تبقى المصانع منتجة دون تراكم فواتير إصلاح باهظة الثمن أو تعطل الإغلاقات غير المتوقعة الجدول الزمني. ما نراه الآن هو الطريقة التي تُغير بها الأدوات الرقمية بالكامل كيفية تشغيل مصانع التكرير التقليدية. إذ تصبح أكثر كفاءة بينما توفر المال على المدى الطويل وتساعد فعليًا في تقليل الأثر البيئي أيضًا.

ابتكارات المنتجات في تقطير النفط الخام

لقد حققت صناعة النفط تقدمًا كبيرًا في الآونة الأخيرة من حيث تقنيات تقطير النفط الخام. فهناك منتجات جديدة تظهر باستمرار تحول ما كان يُعتبر في السابق مادة نفايات إلى شيء مفيد بالفعل. خذ على سبيل المثال وحدات التحلل الحراري البلاستيكي للنفط ذات التشغيل المستمر، والتي تعمل بشكل أساسي كوحدات تكرية صغيرة تحوّل النفط البلاستيكي القديم إلى وقود ديزل قابل للاستخدام. ما يجعل هذه التكنولوجيا مثيرة للاهتمام من الناحية البيئية هو قدرتها على مواجهة مشكلتين في آن واحد. أولاً، تقلل من التلوث لأننا لم نعد نلقي بالنفايات البلاستيكية فحسب. ثانيًا، يحصل الشركات على تحكم أفضل في مشاكل إدارة النفايات الخاصة بها، وفي الوقت نفسه تخلق تدفقًا ثانويًا للإيرادات من المواد التي كانت سترمي بعيدًا.

مصنع تكرير النفط المستمر لتحويل زيت البلاستيك إلى ديزل عن طريق التقطير الحراري

هذه المصنع يحول نفايات البلاستيك إلى وقود الديزل، مما يعزز الحد من النفايات. وتختلف النماذج في القدرة، مما يظهر الكفاءة والاستدامة في إدارة النفايات البلاستيكية. تساعد هذه العملية في الحد من التلوث مع إنتاج وقود الديزل القيم.

منتج آخر رائد هو آلة إعادة تدوير زيت النفايات الصديقة للبيئة. هذه الآلات تسمح بمعالجة الزيوت المستعملة، مما يقلل بشكل كبير من النفايات ويعيد تدوير الموارد القيمة. باستخدام طرق تنقية متقدمة، هذه الحلول تعزز نوعية الزيت المعاد تدويره، مما يجعله مناسبًا لتنفيذ تطبيقات صناعية مختلفة.

آلة إعادة تدوير الزيت المهمل الصديقة للبيئة / معدات تقطير الزيت المهمل إلى زيت أساسي

باستخدام تقطير فراغ، هذه الآلة تنقية النفط النفايات إلى زيت أساسي عالي الجودة، والحد من الملوثات وتمكين إعادة استخدام في مواد التشحيم. ويعزز الاستدامة في إعادة تدوير النفط من خلال تعزيز كفاءة استخدام الموارد.

ال 5tpd زيت محرك جديد من البلاستيك و تُظهر أيضاً الابتكارات في هذا المجال. هذه الآلات قادرة على إنتاج زيوت أساسية متفوقة، والتي هي حيوية للاستخدام الصناعي، وبالتالي تسليط الضوء على دورها في تعزيز النظام البيئي الصناعي المستدام.

بالإضافة إلى ذلك، يقدم إدخال آلات معالجة زيت الطين البلاستيكي من الإطارات ذات المصادر المتجددة المربحة ومحطات تقطير زيت التهوية حلول جديدة لإدارة النفايات. هذه التقنيات تجمع بين طرق معالجة مبتكرة لتحويل مواد النفايات إلى زيت أساسي عالي المستوى، مما يسهل الحد من النفايات واستخدام الموارد.

إن معدات إعادة تدوير زيت الوقود تساهم بشكل كبير في تحسين كفاءة تكرير زيت المحرك المستعمل. تستخدم هذه الآلات تقنيات متطورة مثل التبخر بفيلم رقيق بالإضافة إلى طرق الاستخلاص بالمذيبات، وذلك للتخلص من الشوائب غير المرغوب فيها. والنتيجة النهائية هي زيت ذو جودة جيدة يمكنه مساعدة الشركات على توفير المال مع تحقيق فوائد بيئية أيضًا. الفكرة الأساسية وراء هذه الأساليب الجديدة هي جعل العمليات اليومية أكثر سلاسة، كما تساعد أيضًا في بناء صناعة أقل ضررًا على البيئة.

الاتجاهات المستقبلية في تقنيات تقطير النفط الخام

تستعد تجارة تقطير النفط الخام لخوض مرحلة تحول كبيرة بفضل التطورات التكنولوجية، خاصة مع تطور أنظمة الأتمتة لتصبح أكثر ذكاءً، ودخول الذكاء الاصطناعي في العمليات اليومية للمصافي. فبمجرد أن تبدأ الشركات في دمج هذه الابتكارات في نظمها، تكتشف أن عمليات التكرير أصبحت أكثر سلاسة بكثير. إذ تؤدي الآلات المهام بدقة تفوق قدرة البشر، مما يقلل من الأخطاء التي كانت تحدث بشكل متكرر خلال فترات التشغيل. ولا يقتصر الأمر على تسريع عمليات المعالجة فحسب، بل تصبح المصافي أيضًا أماكن أكثر أمانًا للعمل مع رفع مستوى الإنتاجية بشكل عام. ما يجعل الذكاء الاصطناعي ذا قيمة كبيرة في هذا المجال هو قدرته على تحليل كميات هائلة من البيانات التشغيلية في الوقت الفعلي، وضبط المعايير بدقة من قبيل التحكم في درجات الحرارة وإعدادات الضغط. وهذا يعني تحقيق عوائد أفضل من كل دفعة من النفط الخام يتم معالجتها، إضافة إلى منتجات نهائية ذات جودة أعلى دون هدر الموارد. يرى العديد من الخبراء في هذا القطاع أن الانتقال إلى النظم الذكية سيؤدي في النهاية إلى خفض التكاليف أمام الشركات المصنعة، وفي الوقت نفسه تقليل الانبعاثات الضارة.

لم تعد تقطير النفط الخام كما كانت في الوقت الحالي. أصبحت الاستدامة مصدر قلق رئيسي عبر الصناعة، مما يدفع المصافي نحو بدائل أكثر خضرة ومصادر وقود أنظف. ومع تشديد اللوائح البيئية والزيادة في الوعي العام حول القضايا المناخية، باتت العديد من المصانع تبحث عن سبل لخفض الانبعاثات الكربونية الخاصة بها، مع تقليل إجمالي النفايات. لقد بدأت بعض المنشآت بدمج مواد قائمة على البيولوجيا ومصادر متجددة أخرى في عمليات التقطير الخاصة بها. وهذا يساعد في تقليل الاعتماد على المنتجات البترولية التقليدية، وهو أمر يتماشى مع الأهداف الدولية الخاصة بخفض الغازات الدفيئة وحفظ الطاقة في العمليات الصناعية.

تتغير المعايير واللوائح الصناعية بسرعة، وخصوصاً مع تصاعد القضايا البيئية كمشكلات عالمية كبرى، ومع سعي الدول إلى تحقيق أهداف الحياد الكربوني. وعندما تبدأ الهيئات التنظيمية في فرض قواعد بيئية أكثر صرامة، لا يمكن للمصافي النفطية أن تظل مكتوفة الأيدي، بل عليها أن تتبع الإرشادات الجديدة وتحسّن من قدرتها على الامتثال للمتطلبات البيئية. ما الذي يعنيه ذلك عملياً؟ من المرجح أن تقوم الشركات بإنفاق كبير على ترقية التكنولوجيا لجعلها أكثر استدامة، وأن تغيّر من طريقة إدارتها اليومية لضمان التزامها بهذه المعايير المحدثة. ويبقى التحدي المهم الذي تواجهه الشركات اليوم هو إيجاد طرق لتحقيق النمو التجاري مع المحافظة على البيئة.