تلعب الفصل الحراري دوراً أساسياً خلال تقطير النفط الخام ، ويعتمد ذلك بشكل أساسي على كيفية امتلاك الهيدروكربونات المختلفة لدرجات غليان محددة خاصة بها وكيفية تصرفها عند الانتقال من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية. عندما يتم تكرير النفط الخام، ما يحدث هو أمر بسيط إلى حد ما: تسخين الخليط حتى يبدأ بإنتاج أبخرة تتحرك صعوداً عبر برج التقطير الضخم هذا. كل جزء من مكونات الخليط يغلي عند درجة حرارة معينة، وبالتالي ينتهي به المطاف بالتجمع في ارتفاعات مختلفة داخل البرج. يطلق المهندسون على هذه العملية بالفعل اسم الاتزان بين البخار والسائل. والنتيجة؟ نحصل على منتجات متنوعة منفصلة مثل البنزين العادي والديزل، وحتى الكيروسين الطيران للطائرات. نظام جميل وفعّال للغاية، إذا ما أخذنا بعين الاعتبار مدى تعقيد النفط الخام قبل المعالجة.
تُعد الاختلافات في درجات الحرارة مهمة للغاية في فصل الهيدروكربونات لأنها تمتلك نقاط غليان وأوزانًا مختلفة. المواد الأخف مثل البنزين تميل إلى التكاثف بالقرب من قمة البرج حيث تكون درجة الحرارة أقل، في المقابل، تستقر المواد الأثقل مثل القير نحو القاع حيث تكون درجة الحرارة أعلى. يتطلب الحفاظ على هذه المناطق الحرارية إدارة دقيقة لنقل الحرارة داخل النظام، مما يساعد على جعل عملية التقطير بأكملها أكثر كفاءة من الناحية الحرارية في حين تحقيق نتائج فصل أفضل بين المكونات المختلفة. في الممارسة العملية، يراقب المشغلون باستمرار هذه الظروف لتحسين جودة الإنتاج عبر مختلف المنتجات البترولية.
إن تحقيق الكفاءة الحرارية بشكل صحيح إلى جانب تبادل الحرارة الجيد يُحدث فرقاً كبيراً عند تشغيل عمود التقطير بالشكل الصحيح. عندما تعمل عملية انتقال الحرارة بشكل جيد، فإنها تقلل من كمية الطاقة التي تستهلك، كما تضمن فصل المكونات بشكل صحيح. يجب أن تنتقل الحرارة الصاعدة من أسفل العمود إلى الأعلى دون أن تفقد شدتها أثناء التحرك. وفي حال لم تتحقق هذه الكفاءة، فإن المشغلين يهدرون الموارد ويصلون إلى جودة رديئة للمنتج. وفي تقطير النفط الخام تحديداً، تعتمد قدرة المصافي على تحقيق أهداف الإنتاج على التوازن الدقيق بين التحكم في درجة الحرارة وتدفق المواد.
تتمثل الفروق بين التقطير الجزئي والتقطير البسيط بشكل رئيسي في تصميمهما وكفاءة أدائهما، وهو أمر مهم بشكل خاص في تكرير النفط. يعمل التقطير البسيط بشكل أفضل عندما يتم التعامل مع مخاليط تكون مكوناتها درجات غليانها مختلفة جداً. ولكن عندما يتعلق الأمر بشيء معقد مثل النفط الخام الذي يحتاج إلى تفكيكه إلى أجزاء مختلفة عديدة، يصبح التقطير الجزئي ضرورياً. تحتوي هذه الأعمدة الخاصة المستخدمة في التقطير الجزئي على العديد من الأطباق أو مواد التعبئة بداخلها. هذا الترتيب يخلق مساحة سطحية أكبر لتكثف البخار عليها أثناء تحركه للأعلى عبر العمود، مما يحسّن كفاءة الفصل بشكل ملحوظ مقارنة بما يمكن أن تحققه معدات التقطير الأساسية.
إن التقطير الجزئي يحقق فوائد كبيرة إلى حد ما عند التعامل مع مخاليط النفط الخام المعقدة. إن تصميم هذه الأعمدة والأطباق التقطيرية يسمح باستخلاص أنواع مختلفة من الهيدروكربونات بناءً على نقاط غليانها. هذا التصميم يجعل من الممكن استخراج منتجات معينة مثل الكيروسين أو النفثا، وهو أمر لا يمكن تحقيقه باستخدام تقنيات التقطير الأساسية. ما يعنيه هذا في الممارسة العملية هو فصل أكثر دقة بين المكونات، وهو أمر مهم للغاية لتحويل النفط الخام إلى مجموعة متنوعة من المنتجات النهائية القيّمة.
إن إتقان عملية التقطير الكسري للنفط الخام يتطلب التعامل مع تركيبات معقدة مثل أغطية الفقاعات أو تلك الأطباق المثقوبة التي تساعد الأبخرة على الالتقاء بالسائل النازل من الأعلى. تعمل هذه الأطباق كمحطات فصل يتم فيها استخلاص الكسور المختلفة بناءً على درجة حرارة غليانها، مما يُحسّن من كفاءة العملية ككل. وعند تنفيذ هذا النوع من الترتيب بشكل صحيح، فإنه يوفّر الموارد في حين يُنتج منتجات نهائية ذات جودة أعلى تتماشى مع متطلبات العملاء في الوقت الحالي. وقد وجدت معظم المصافي أن الاستثمار في تحسين هذه الأنظمة يُعطي نتائج مربحة من الناحية الاقتصادية ويضمن ثبات الجودة في المنتجات عبر الأسواق المختلفة.
يتمثل الخطوة الأولى في تكرير النفط الخام في تسخين النفط مسبقًا لتقليل لزوجته، مما يجعل العمليات اللاحقة أكثر سلاسة. عندما نسخّن النفط الخام، يصبح أكثر سيولة عند درجة حرارة تتراوح بين 140 و 160 مئوية، مما يجعل التعامل معه وضخه عبر الأنابيب أقل مشكلة بكثير. بعد هذه المرحلة الحرارية تأتي عملية إزالة الملوحة، حيث نقوم بفصل الملح والشوائب الضارة الأخرى المختلطة بالنفط الخام. يؤدي تراكم الملح داخل معدات التكرية إلى مشاكل عديدة على المدى الطويل. لقد شهدنا حالات حيث أدت رواسب الملح إلى تآكل القطع المعدنية حتى فشلت تمامًا. كما أن أداء إزالة الملوحة الجيدة يحقق مكاسب كبيرة للمصافي. إذ تشير التقارير من المصانع التي تلتزم بإجراءات إزالة الملوحة الصحيحة إلى تحسن في أداء المعدات بنسبة تتراوح بين 15% و25%، إلى جانب تقليل كبير في عدد مرات الإغلاق للصيانة. تتراكم المدخرات بسرعة عند أخذ تكاليف التوقف عن العمل وقطع الغيار في الاعتبار.
تلعب الأبراج التقطيرية الجوية دوراً محورياً في مصافي النفط، حيث تعمل بشكل أساسي كأجهزة فاصلة ضخمة تُحلل النفط الخام إلى أجزاء مختلفة. يبدأ العملية دخول النفط الخام الساخن إلى البرج وتحوله إلى بخار. وعندما يصعد هذا البخار عبر البرج، تسهم درجات الحرارة المتباينة داخله في فصل النفط إلى مكونات وفقاً لدرجة سهولة تبخرها. ويعد التدوير العلوي (Reflux) من العمليات المهمة التي تحدث هنا أيضاً - حيث يتم أخذ كمية من السائل من القمة وإعادة توجيهها إلى الأسفل لتحسين كفاءة الفصل، وفي الوقت نفسه يتم جمع المنتجات القيّمة التي تخرج من القمة. قام مهندسو المصافي بإجراء تحسينات كثيرة على هذه الأبراج على مدار العقود الماضية، مما يعني أننا اليوم قادرون على استخلاص كميات أكبر من كل برميل من النفط الخام. ويتم تتبع عوامل مثل كمية النفط التي يتم استرجاعها بالفعل وما تحتويه كل فصيلة بالتحديد، لمعرفة ما إذا كانت إعدادات التقطير تعمل بشكل صحيح أو تحتاج إلى تعديل.
تستخدم مصافي النفط التقطير تحت ضغط جوي منخفض (فراغ) لتفكيك تلك المكونات الثقيلة من النفط الخام التي يصعب فصلها بالغلي تحت الظروف الجوية الطبيعية بسبب درجات الغليان العالية للغاية التي تتميز بها. عندما يقوم مشغلو المصافي بإنشاء بيئة فراغ داخل وحدة التقطير، فإنهم في الواقع يخفضون درجة الحرارة اللازمة لتبخير هذه المكونات العنيدة دون تفكيكها كيميائيًا. ما يجعل هذه التقنية ذات قيمة كبيرة؟ أولًا، تحقق نتائج فصل أفضل بكثير مع تقليل تكاليف الطاقة. يمكن لنظام فعال للتقطير تحت الفراغ استخلاص غالونات إضافية من المنتجات المفيدة من كل دفعة من النفط الخام، مما يحوّل المواد التي كانت تُعتبر نفايات إلى منتجات قابلة للتسويق مثل الزيوت التشحيمية والمواد الكيميائية الخاصة. في عالم تكرير النفط، حيث الهوامش الربحية ضيقة للغاية، فإن تحقيق أقصى استفادة من كل برميل نفط معالج عبر التقطير تحت الفراغ يعني الفرق بين البقاء في المنافسة أو التخلف عنها في أسواق الطاقة التنافسية الحالية.
تُعدّ عملية تكرير النفط الخام مصحوبة بمشكلات متنوعة من نوعٍ مختلف، وذلك لأن كل دفعة تحتوي على هياكل هيدروكربونية مختلفة تمامًا. فالتراكيب تختلف من شحنة إلى أخرى، ولذلك يحتاج مُكرِّرو النفط إلى تعديل مناهجهم باستمرار، فقط للحفاظ على إنتاج منتجات بجودة ثابتة. تلعب تقنيات مثل كروماتوغرافيا الغاز دورًا كبيرًا في هذا السياق، إذ تساعد المشغلين على اكتشاف الاختلافات الكيميائية وتعديل معايير المعالجة بشكل فوري. ومن المهم للغاية أن يواكب المرء مصادر النفط الخام المتغيرة في الوقت نفسه الذي يلتزم فيه بمعايير بيئية أكثر صرامة، وذلك لأن كلا الأمرين يؤثران بشكل مباشر على أداء المصفاة والنوعية النهائية للمنتج. فعندما تستثمر الشركات في هذه الأدوات التحليلية، فإنها لا تحل فقط مشكلات تقنية، بل تبقى أيضًا منافسة في صناعة يكون فيها التحسين البسيط جدًا لها تأثير كبير في تحقيق وفورات تدريجيًا على المدى الطويل.
تتطلب عملية تكرير النفط الخام كميات هائلة من الطاقة، مما يؤثر على التكاليف الإجمالية وعلى مدى استدامة العمليات فعليًا. وقد أصبح من الضروري تمامًا بالنسبة للمصافي الحديثة التي تسعى إلى خفض التكاليف دون الإضرار بالأرباح إيجاد طرق لاقتصاد الطاقة. ويشمل أحد الأساليب الشائعة ما يُعرف باسم التكامل الحراري، حيث تُستخدم معدات خاصة تُسمى مبادلات الحرارة لالتقاط وإعادة استخدام الحرارة الناتجة أثناء المعالجة. تعمل أنظمة استعادة الحرارة المهدورة بشكل مشابه، لكنها تركز تحديدًا على التقاط الطاقة الحرارية المتبقية التي كانت ستنفق هدرًا. كما تجد العديد من المصانع فائدة في ضبط وتحسين تدفق الإنتاج بالكامل لإزالة الخطوات غير الضرورية والموارد المهدورة. وتشير التقارير الصناعية إلى أن هذه الأساليب تؤدي في كثير من الأحيان إلى اختزالات ملحوظة، حيث تمكنت بعض المنشآت من خفض احتياجاتها الإجمالية من الطاقة بنسبة تصل إلى 30 بالمئة في آنٍ واحد مع خفض الانبعاثات الغازية الدفيئة. وتكتسب هذه التحسينات أهمية لأنها تساعد المصافي على الحفاظ على قدرتها التنافسية من الناحية المالية بينما تتماشى مع اللوائح البيئية الصارمة المتزايدة في جميع أنحاء العالم.
إن التطورات الجديدة في تكنولوجيا الغشاء تُغير طريقة فصل المكونات المختلفة أثناء تقطير النفط الخام. تستخدم هذه الأغشية المتقدمة مواد بوليمرية صناعية خاصة تعمل بشكل مختلف عن الطرق القديمة. بدلًا من الاعتماد فقط على التسخين، تسمح هذه الأغشية بمرور جزيئات معينة من خلالها بناءً على خصائص حجمها وشكلها. كما تبدو مكاسب توفير الطاقة واعدة أيضًا وفقًا للمشروعات البحثية المشتركة بين باحثي معهد جورجيا للتكنولوجيا وكلية إمبريال بلندن ومُهندسي شركة إكسون موبيل. عند الحديث عن الفوائد الفعلية، فإن هذه الأساليب الجديدة قادرة على تقليل الانبعاثات واستهلاك الطاقة الكلي. بل وأظهرت بعض الاختبارات أن الأغشية قد تتمكن في النهاية من استبدال الأنظمة التقليدية للتقطير المعتمدة على الحرارة، مما سيخفض بالتأكيد البصمة الكربونية في مصافي النفط حول العالم. وقد بدأ الرواد في تركيب هذه الأغشية بنجاح بالفعل، ما يوفر لنا أمثلة واقعية عن أدائها تحت الظروف الصناعية.
تُعد تكنولوجيا التبخر بطبقة رقيقة من أكثر الطرق شيوعاً في تقطير النفط الخام، وذلك لأنها توفر العديد من الفوائد مقارنة بالتقنيات الأقدم. تعمل التقطير التقليدي عن طريق تسخين الخليط بالكامل حتى يغلي، لكن التبخر بطبقة رقيقة يركز فقط على الطبقة السطحية. يقلل هذا الأسلوب من الضرر الناتج عن الحرارة المفرطة التي قد تؤدي إلى إتلاف المنتجات النهائية. كما تحسّن هذه الطريقة فعالية فصل المكونات المختلفة عن بعضها البعض وترفع من جودة المنتج النهائي، كل ذلك مع استهلاك طاقة أقل من العمليات القياسية. تشير التقارير الصناعية إلى أن الانتقال إلى هذه التكنولوجيا يمكن أن يوفّر المال على المدى الطويل ويعزز الأداء المالي للمصافي النفطية. وقد بدأ العديد من المشغلين في اعتماد أنظمة التبخر بطبقة رقيقة لأنهم يرون قيمة حقيقية من حيث الكفاءة التشغيلية والحد من التأثير البيئي خلال عملية التكرير.
إدخال الأتمتة في تقطير النفط الخام يحسن بالتأكيد من سير العمليات ويحقق موثوقية أكبر، حيث يقلل من الأخطاء البشرية ويتيح إصلاح المشاكل قبل أن تحدث. إن أحدث أنظمة التحكم التي تجمع بين الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي جيدة للغاية في اكتشاف احتمال حدوث خلل ما، ومن ثم ضمان سير العمليات بسلاسة. فهي تراقب ما يحدث باستمرار وتعيد ضبط الإعدادات حسب الحاجة، مما يعني إنجاز العمليات بشكل أسرع وتقليل التكاليف الإجمالية. انظر إلى بعض مصافي النفط حيث تم مؤخرًا تركيب أنظمة الأتمتة هذه وتشغيلها فعليًا. ما نراه هناك هو كيف تُحدث هذه التقنيات تغييرًا جذريًا في إدارة العمليات اليومية. ومع تسارع هذه التطورات، أصبح من الواضح أن الشركات باتت بحاجة إلى اعتماد أنظمة تحكم مدعومة بالذكاء الاصطناعي إذا أرادت الاستمرار في تحسين عملياتها مع تحقيق أهداف الاستدامة في قطاع تكرير النفط.
تلعب آلات تنقية زيت التحلل الحراري ذات معدلات إعادة التدوير العالية دوراً كبيراً في تحسين الكفاءة وجودة الإنتاج خلال عمليات تكرير الزيت. تعمل هذه الأنظمة بتقنية تنقية متطورة لتنظيف وإعادة استخدام زيت التحلل الحراري بشكل فعال، مما يعني نتائج أفضل بشكل عام. تحتوي المعدات الحديثة على تقنيات متقدمة توفر للعاملين تحكماً أكثر دقة في جودة الزيت النهائي، وهو أمر أصبح ضرورياً في العديد من الصناعات اليوم. ويمكن العثور على مثال جيد على هذا النوع من المعدات في آلة SQATW لتنقية زيت التحلل الحراري ذات معدل إعادة التدوير العالي والمصممة خصيصاً لمعالجة زيت الإطارات وزيت البلاستيك باستخدام طرق التقطير.
تلعب مصانع تقطير النفط التي تتضمن خطوات لإزالة الروائح دوراً أساسياً في إنتاج زيوت ذات جودة عالية تُحقق رواجاً في الأسواق. عندما تنجح هذه المنشآت في إزالة الروائح الكريهة من الزيوت المستعملة، فإنها تجعل المنتج النهائي أكثر جاذبية أمام الشركات التي تبحث عن شراء الزيوت المعاد تدويرها. على سبيل المثال، نظام SQATW لتقطير الزيوت المستعملة الذي يحوّل النفايات البلاستيكية إلى وقود الديزل، ويخلص المنتج من الروائح الكيميائية غير المرغوب فيها من خلال عمليات معالجة خاصة. إن هذا النوع من التكنولوجيا يجعل الزيوت المعاد تدويرها لا مجرد خيار عملي، بل منافساً حقيقياً للمنتجات البترولية التقليدية في الأسواق اليوم.
تمثل أنظمة تحويل النفط البلاستيكي إلى ديزل تغييرًا حقيقيًا في جهود إعادة التدوير في صناعة النفط، حيث تجمع بين المكاسب المالية والفوائد البيئية. ما تقوم به هذه الأنظمة بشكل أساسي هو أخذ ذلك النفط البلاستيكي الضائع وتحويله إلى وقود ديزل قابل للاستخدام بدلاً من السماح له بالبقاء مصدرًا للتلوث. على سبيل المثال، مصنع تقطير النفط الناتج من التحلل الحراري المستمر للنفط البلاستيكي إلى زيت الديزل من SQATW. هذا الإعداد المحدد يُظهر كيف يمكن للشركات تحقيق الأرباح في الواقع أثناء تقليل تأثيرها البيئي في الوقت نفسه. وقد أفاد العديد من المشغلين في المجال بأنهم شهدوا تحسنًا ملحوظًا بعد تنفيذ هذه التكنولوجيا، مما يدل على قيمتها العملية التي تتجاوز مجرد النظرية.
توفر وحدات التحلل الحراري المثبتة على شاسيه قدرًا كبيرًا من المرونة من حيث العمليات التقطير المتنقلة في مواقع مختلفة. تتميز هذه الوحدات بتصميم مدمج يساعد بشكل كبير على التنقل ويُسهّل عملية تركيبها مقارنةً بالتركيبات التقليدية. مما يعني أن العمليات تعمل بسلاسة بشكل عام. خذ على سبيل المثال ماكينة معالجة زيت الإطارات البلاستيكية والطمي البترولية ذات التحلل الحراري ذات التركيب المثبت على شاسيه والمدرة للربح. يشير المهنيون في الصناعة في كثير من الأحيان إلى كيفية ظهور الفوائد التي ناقشناها سابقًا في هذه النماذج المحددة، بما في ذلك مقاييس الأداء المُثيرة للإعجاب وفقًا للتقارير الميدانية.
تأتي معدات إعادة تدوير زيت الوقود بطرز متعددة الوظائف تتعامل مع جميع أنواع مهام استعادة الزيوت المستعملة، مما يساعد على تقليل التكاليف في حين يزيد الإنتاجية عبر العمليات. يمكن لهذه الأنظمة معالجة أنواع مختلفة من الزيوت المهدورة من مختلف الصناعات، مما يجعلها قابلة للتكيف إلى حد كبير بالنسبة للمعامل ومرافق التصنيع التي تسعى لتصغير تدفقات النفايات والاستفادة بشكل أفضل من الموارد المتاحة. خذ على سبيل المثال وحدة تقطير زيت التحلل الحراري أو نظام تكرير الزيت المحترق المستعمل الذي ننتجه هنا في SQATW. تشير اختباراتنا إلى أن هذه الآلات توفر عوائد ملموسة عند مقارنتها بالأساليب التقليدية للتخلص من الزيوت، ليس من الناحية المالية فحسب، بل أيضًا من الناحية البيئية. تجد العديد من الشركات أن الاستثمار في إدارة صحيحة للزيوت المهدورة يعود عليها بفوائد سريعة من خلال تقليل رسوم المكبات وتقليل مشتريات المواد الخام على المدى الطويل.
إن التقطير الجزئي يلعب دوراً بالغ الأهمية في إنتاج الوقود الحيوي، ويمكن أن يؤثر بشكل كبير في كيفية الحصول على الطاقة في السنوات القادمة. وبشكل أساسي، تقوم هذه الطريقة بفصل المكونات المختلفة من المواد الخام، مما يسمح للمصنعين باستخراج مكونات الوقود الحيوي المفيدة. ومع تصاعد الطلب على خيارات الطاقة النظيفة، تساهم التطورات في تقنيات التقطير في زيادة الإنتاج مع تقليل الهدر في الموارد. ومن الناحية البيئية، يمتلك الوقود الحيوي ميزات واضحة، حيث يطلق كميات أقل من المواد الضارة في الجو مقارنةً بالبنزين أو الديزل التقليدي، مما يساعد المدن في تحقيق أهدافها المناخية. وتُظهر البيانات السوقية أيضاً أن الوقود الحيوي يحقق تقدماً، حيث ارتفعت الاستخدامات العالمية بشكل مستمر خلال السنوات الأخيرة، مما يشير إلى أن هذه الوقود البديلة قد تنافس بشكل جدي المنتجات القائمة على النفط في المستقبل القريب.
تتجه عمليات التقطير الجزئي بشكل متزايد نحو الاستدامة حيث تسعى الشركات إلى تقليل تأثيرها البيئي. أصبحت العديد من المصافي تستخدم تكنولوجيا متطورة تخفض انبعاثات الغازات الدفيئة وتقلل من النفايات، وهو ما يتماشى مع مبادرات العمل المناخي العالمية. على سبيل المثال، أصبحت أنظمة التقاط الانبعاثات جزءاً قياسياً في معظم المنشآت الحديثة، إلى جانب أنظمة إعادة التدوير المتطورة التي تحافظ على تدفق المواد داخل دوائر الإنتاج بدلاً من أن تنتهي في مكبات النفايات. تؤكد الدراسات المنشورة في مجلة Journal of Cleaner Production ما نراه على أرض الواقع، حيث تُثبت فعالية هذه الأساليب الخضراء في خفض مستويات التلوث وحفظ المواد الخام القيّمة في نفس الوقت. لكن الأمر لا يتعلق فقط بمساعدة كوكب الأرض، فهناك جانب آخر يتمثل في أن الشركات التي تتبنى هذه الأساليب تجد نفسها أكثر استعداداً للتعامل مع اللوائح التنظيمية التي تزداد صرامة في قطاع التكرير، مما يدعم في النهاية الأرباح ويزيد من قدرة الشركات على النمو المستقبلي المستدام بدلاً من الحلول المؤقتة.
[1] المصدر: إحصائيات نمو سنوي مركب لصناعة الوقود الحيوي
[2] المصدر: دراسة مجلة الإنتاج النظيف حول تقليل الانبعاثات في التكرير
2024-09-25
2024-09-18
2024-09-12
2024-09-05
2024-08-30
2024-08-23
حقوق الطبع والنشر © 2025 لشركة شانغكيو أوتيوي المحدودة لمعدات حماية البيئة سياسة الخصوصية