نفت خام مخلوط پیچیدهای از هیدروکربنها با ساختار، وزن مولکولی، نقطه جوش و خواص فیزیکی متفاوت است. بنابراین نمیتوان آن را بدون جداسازی به شکل مؤثر در پالایشگاه یا صنایع پاییندستی مصرف کرد. یکی از مهمترین مراحل پالایش، تقطیر نفت خام و تبدیل آن به برشهای نفتی است.
برش نفتی به بخشی از نفت خام گفته میشود که در یک محدوده مشخص از دما یا نقطه جوش از سایر اجزای مخلوط جدا میشود. هر برش، مجموعهای از هیدروکربنهای مختلف است و برخلاف تصور رایج، معمولاً یک ماده شیمیایی خالص با فرمول مشخص نیست.
شناخت برشهای نفتی برای پالایشگاهها، شرکتهای بازرگانی، صنایع تولید حلال و رنگ و رزین و مجموعههای فعال در زنجیره تأمین فرآوردههای نفتی اهمیت زیادی دارد؛ زیرا نوع برش، محدوده جوش، چگالی، گرانروی، ترکیب هیدروکربنی و میزان ناخالصیهای آن مستقیماً بر کاربرد و ارزش اقتصادی محصول اثر میگذارد.
برش نفتی چیست؟
در سادهترین تعریف، برش نفتی بخشی از نفت خام است که در فرآیند تقطیر و بر اساس محدوده جوش مشخص از سایر اجزای نفت جدا میشود.
نفت خام شامل هیدروکربنهایی با تعداد اتمهای کربن و وزن مولکولی متفاوت است. هیدروکربنهای سبکتر معمولاً نقطه جوش پایینتری دارند و زودتر به فاز بخار میروند، در حالی که ترکیبات سنگینتر برای تبخیر به دمای بالاتری نیاز دارند.
بنابراین منظور از برش نفتی در فرآیند جداسازی اجزای نفت خام در پالایشگاه، مجموعهای از ترکیبات هیدروکربنی با محدوده جوش نسبتاً نزدیک به یکدیگر است که طی عملیات تقطیر از خوراک نفت خام جدا میشوند.
نکته مهم این است که یک برش نفتی الزاماً شامل یک ترکیب واحد نیست؛ بلکه مخلوطی از پارافینها، ایزوپارافینها، نفتنها و ترکیبات آروماتیکی و در برخی موارد ترکیبات دارای گوگرد، نیتروژن و اکسیژن است.
برش نفتی چیست؛ خلاصه
اگر بخواهیم پاسخ را بسیار کوتاه بیان کنیم:
برش نفتی بخشی از نفت خام است که در یک محدوده دمای جوش مشخص و به کمک فرآیند تقطیر از سایر اجزای نفت جدا میشود.
انواع برش نفتی در پالایشگاه
تعداد و نام دقیق برشها به نوع نفت خام، طراحی پالایشگاه، شرایط عملیاتی و نحوه تعریف محدودههای تقطیر بستگی دارد. بنابراین نمیتوان برای تمام برجهای تقطیر یک تعداد ثابت از برشها تعیین کرد.
برشهای متداول حاصل از تقطیر نفت خام عبارتاند از:
| برش نفتی | محدوده تقریبی جایگاه در فرآیند | ویژگی کلی | کاربردهای متداول |
| گازهای سبک | بالاترین بخش برج | بسیار فرار و سبک | سوخت و خوراک پتروشیمی |
| LPG | بخش سبک | هیدروکربنهای سبک | سوخت و خوراک پتروشیمی |
| نفتا | بخش بالایی | سبک و نسبتاً فرار | بنزین، پتروشیمی و تولید حلال |
| نفت سفید/کروزن | بخش میانی | فراریت متوسط | سوخت جت، نفت سفید و حلالها |
| گازوئیل | بخش میانی تا پایین | سنگینتر و کمفرارتر | سوخت دیزل و خوراک فرآیندی |
| برشهای سنگین | بخش پایینی | گرانروی و نقطه جوش بالاتر | فرآوری بیشتر و تولید فرآوردههای سنگین |
| تهمانده اتمسفریک | پایین برج | بسیار سنگین | خوراک واحدهای بعدی و تولید فرآوردههای سنگین |
این جدول یک تقسیمبندی عمومی است و محدوده واقعی برشها با توجه به نوع خوراک و مشخصات واحد پالایش متفاوت خواهد بود.
برش نفتی اول چیست و چه ویژگیهایی دارد؟
عبارت برش نفتی اول معمولاً در توضیح فرآیند تقطیر برای اشاره به سبکترین بخش جداشده از خوراک به کار میرود. با این حال، از نظر فنی باید توجه داشت که «برش اول» یک نام استاندارد و ثابت برای تمام پالایشگاهها نیست.
اگر منظور، نخستین برشی باشد که در بالاترین محدوده تقطیر جدا میشود، این بخش معمولاً شامل ترکیبات سبک و فرار است.
ویژگیهای برش اول نفتی
ویژگیهای این برش به خوراک و محدوده برش بستگی دارد، اما معمولاً شامل موارد زیر است:
- نقطه جوش پایینتر نسبت به برشهای سنگین
- فراریت بالاتر
- وزن مولکولی پایینتر
- چگالی کمتر
- گرانروی پایینتر
- سهم بالاتر هیدروکربنهای سبک
برج تقطیر چند برش نفتی دارد؟
پاسخ مشخص و ثابتی برای این سؤال وجود ندارد.
تعداد برشهای نفتی برج تقطیر به طراحی پالایشگاه، نوع نفت خام، ظرفیت واحد، محدودههای تقطیر تعریفشده و محصولات موردنظر پالایشگاه بستگی دارد.
یک پالایشگاه ممکن است برشهای بیشتری را به صورت Side Draw از برج دریافت کند، در حالی که پالایشگاه دیگر چند برش را با یکدیگر ترکیب کرده و سپس در واحدهای پاییندستی به محصولات مشخص تبدیل کند.
در نتیجه، عبارت «برج تقطیر چند برش نفتی دارد؟» باید با توجه به نوع واحد و مشخصات طراحی پاسخ داده شود، نه با یک عدد ثابت.
تفاوت برشهای نفتی سبک و سنگین
تفاوت اصلی برشهای سبک و سنگین را میتوان در چند ویژگی مشاهده کرد:
| ویژگی | برش سبک | برش سنگین |
| نقطه جوش | پایینتر | بالاتر |
| فراریت | بیشتر | کمتر |
| گرانروی | معمولاً کمتر | معمولاً بیشتر |
| چگالی | معمولاً کمتر | معمولاً بیشتر |
| وزن مولکولی | پایینتر | بالاتر |
| رفتار در تقطیر | در بخشهای بالاتر برج | در بخشهای پایینتر |
| نیاز به فرآوری | بسته به محصول | معمولاً بیشتر |
| کاربرد | سوخت، خوراک پتروشیمی و حلال | سوخت سنگین، خوراک فرآیندی و فرآوردههای سنگین |
البته «سبک» و «سنگین» اصطلاحات نسبی هستند و باید در کنار مشخصات آزمایشگاهی محصول تفسیر شوند.
کاربرد برشهای نفتی در صنایع مختلف
ارزش یک برش فقط به محل خروج آن از برج تقطیر وابسته نیست؛ بلکه کاربرد نهایی و مشخصات کیفی تعیین میکنند که آن برش تا چه اندازه برای یک صنعت مناسب است.
- صنایع سوخت: برشهایی مانند نفتا، کروزن و گازوئیل میتوانند پس از فرآوری و رسیدن به مشخصات موردنظر، در تولید سوختهای مختلف مورد استفاده قرار گیرند.
- صنایع پتروشیمی: نفتا و برخی برشهای سبک میتوانند به عنوان خوراک واحدهای پتروشیمی استفاده شوند. نوع خوراک، ترکیب هیدروکربنی و شرایط فرآیند بر میزان و نوع محصولات نهایی اثر میگذارد.
- صنایع رنگ و رزین: برشهای هیدروکربنی با محدوده جوش و قدرت حلالیت مناسب میتوانند پس از فرآوری و تنظیم مشخصات، در تولید حلالهای صنعتی و فرمولاسیونهای رنگ و رزین مورد استفاده قرار گیرند.
- صنایع شیمیایی: برخی برشها خوراک تولید مواد شیمیایی، حلالها و محصولات با ارزش افزوده بالاتر هستند.
- فرآوریهای پاییندستی: برشهای سنگینتر نیز الزاماً محصول نهایی نیستند و میتوانند خوراک واحدهای فرآیندی مانند کراکینگ، هیدروکراکینگ، ککسازی و سایر فرآیندهای تبدیل باشند.
چه عواملی ارزش اقتصادی یک برش نفتی را تعیین میکنند؟
برای خریداران و تأمینکنندگان فرآوردههای نفتی، صرفاً نام برش کافی نیست. ارزش واقعی یک محصول به مجموعهای از مشخصات فنی وابسته است.
مهمترین موارد عبارتاند از:
- محدوده تقطیر و منحنی جوش
- چگالی و API Gravity
- گرانروی
- ترکیب پارافینی، نفتنی و آروماتیکی
- مقدار گوگرد
- آب و رسوبات
- نقطه اشتعال
- فشار بخار
- رنگ و ظاهر
- پایداری شیمیایی
- مشخصات موردنیاز مصرفکننده نهایی
به همین دلیل، هنگام خرید یک برش نفتی، برگه آنالیز یا COA اهمیت زیادی دارد و باید مشخصات واقعی محموله با مشخصات فنی موردنیاز فرآیند مصرفکننده تطبیق داده شود.
مطالعه بیشتر: کیفیت نفت ایران
برشهای نفتی بر چه اساسی از هم جدا میشوند؟
مهمترین معیارهای عملی برای تفکیک و شناسایی برشها عبارتاند از:
- محدوده نقطه جوش
- فراریت ترکیبات
- وزن مولکولی
- چگالی
- گرانروی
- ساختار و ترکیب هیدروکربنی
- میزان ناخالصیهایی مانند گوگرد
در واحد تقطیر، نقطه جوش مهمترین مبنای جداسازی است، اما مشخصات دیگری مانند چگالی و ترکیب شیمیایی برای تعیین کیفیت و کاربرد نهایی برش اهمیت دارند.
برشهای نفتی در برج تقطیر چگونه از هم جدا میشوند؟
جداسازی اولیه نفت خام عمدتاً با استفاده از تقطیر اتمسفریک انجام میشود. نفت خام پس از گرم شدن وارد برج تقطیر میشود و اجزای مختلف آن بر اساس تفاوت در فراریت و نقطه جوش، در ارتفاعهای مختلف برج از یکدیگر تفکیک میشوند.
در پایین برج، دما بالاتر است و ترکیبات سنگینتر باقی میمانند. هرچه به سمت بالای برج حرکت کنیم، دما کاهش پیدا میکند و ترکیبات سبکتر در نقاط بالاتر متراکم میشوند.
بنابراین:
ترکیبات سبکتر → نقطه جوش پایینتر → تمایل بیشتر به صعود در برج
ترکیبات سنگینتر → نقطه جوش بالاتر → تمایل بیشتر به باقی ماندن در بخشهای پایین برج
در نتیجه، برشهای نفتی در برج تقطیر بر اساس اختلاف نقطه جوش و محدوده جوش اجزای تشکیلدهنده از یکدیگر جدا میشوند.
نقطه جوش کدام برش نفتی از همه کمتر است؟
به طور کلی، سبکترین برشهای نفتی و گازی کمترین نقطه جوش را دارند. هرچه ترکیبات هیدروکربنی سنگینتر شوند، نقطه جوش نیز افزایش پیدا میکند.
در میان هیدروکربنهای مختلف نفت خام، ترکیباتی مانند متان، اتان و پروپان نقاط جوش بسیار پایینی دارند و در بالاترین بخش سیستم تقطیر و جداسازی قرار میگیرند.
منظور از برش سبک نفت چیست؟
برش سبک نفت به بخشی از خوراک نفتی گفته میشود که از هیدروکربنهای سبکتر تشکیل شده و معمولاً محدوده جوش، چگالی و گرانروی پایینتری نسبت به برشهای سنگین دارد.
برش سبک میتواند شامل ترکیبات مختلفی باشد و نامگذاری آن به محدوده تقطیر و فرآیند مورد استفاده بستگی دارد. نفتا نمونهای شناختهشده از برشهای نسبتاً سبک پالایشگاهی است.
از دید صنعتی، سبک یا سنگین بودن تنها با یک پارامتر تعیین نمیشود. برای ارزیابی دقیقتر باید شاخصهایی مانند API Gravity، محدوده تقطیر، ترکیب هیدروکربنی و گرانروی را در کنار یکدیگر بررسی کرد.
هیدروکربن با کدام ترکیب در یک برش نفتی قرار میگیرد؟
هیدروکربنها معمولاً زمانی در یک برش قرار میگیرند که رفتار تقطیری و محدوده جوش نزدیک به یکدیگر داشته باشند.
برای مثال، یک برش نفتا میتواند ترکیبی از هیدروکربنهای پارافینی، ایزوپارافینی، نفتنی و آروماتیکی باشد. بنابراین معیار اصلی این نیست که تمام مولکولهای موجود در برش یک ساختار شیمیایی داشته باشند؛ بلکه رفتار آنها در شرایط تقطیر و محدوده جوش عامل مهمی در تفکیک است.
در فرآیندهای دقیقتر، آنالیزهایی مانند Simulated Distillation یا ASTM D86 برای تعیین مشخصات تقطیری و کنترل محدوده جوش مورد استفاده قرار میگیرند.
گرانروی ماده خروجی از کدام برش نفتی بیشتر است؟
به صورت کلی، برشهای سنگینتر نفتی گرانروی بیشتری دارند.
علت اصلی این موضوع افزایش سهم مولکولهای بزرگتر و سنگینتر و کاهش فراریت است. به همین دلیل، تهماندههای سنگین نفت خام نسبت به نفتا یا برشهای سبک مقاومت بیشتری در برابر جریان دارند.
با این حال، گرانروی فقط به نقطه جوش وابسته نیست و ترکیب شیمیایی، دما و ساختار مولکولی نیز روی آن اثر میگذارند.
برای مثال، یک برش سنگین در دمای پایین ممکن است بسیار ویسکوز باشد، اما با افزایش دما گرانروی آن کاهش پیدا میکند. این موضوع در انتقال، ذخیرهسازی و پمپاژ فرآوردههای سنگین اهمیت عملی زیادی دارد.
بالاترین برش نفتی کدام ماده زودتر جدا میشود؟
در برج تقطیر، ترکیباتی که فراریت بالاتر و نقطه جوش پایینتری دارند، زودتر به بخار تبدیل میشوند و در قسمتهای بالاتر برج قرار میگیرند.
بنابراین نمیتوان گفت یک ماده مشخص در تمام نفتهای خام همیشه اولین ماده جداشده است؛ زیرا ترکیب نفت خام از یک میدان تا میدان دیگر تفاوت دارد.
به بیان ساده، در بالاترین بخش برج، ابتدا ترکیبات سبکتر و فرارتر حضور پیدا میکنند و ترکیبات سنگینتر در قسمتهای پایینتر باقی میمانند.
نکات ایمنی در نگهداری و انتقال برشهای نفتی
- بسیاری از برشهای نفتی، بهخصوص برشهای سبک، قابلیت اشتعال بالایی دارند. بنابراین ذخیرهسازی و انتقال آنها باید مطابق الزامات ایمنی مربوط به مواد قابل اشتعال انجام شود.
- کنترل منابع جرقه و الکتریسیته ساکن، تهویه مناسب، اتصال زمین تجهیزات، استفاده از مخازن و تجهیزات سازگار و رعایت دستورالعملهای حمل مواد قابل اشتعال از الزامات مهم این بخش هستند.
- در مورد هر محصول باید SDS، نقطه اشتعال، فشار بخار و طبقهبندی خطر همان محصول مبنای تصمیمگیری ایمنی قرار گیرد.
نقش پتروپالایش گهر لرستان در زنجیره تأمین محصولات نفتی و پتروشیمی
شناخت برشهای نفتی زمانی برای زنجیره تأمین اهمیت بیشتری پیدا میکند که یک برش به محصولی با مشخصات و کاربرد صنعتی مشخص تبدیل شود. پتروپالایش گهر لرستان در این زنجیره، مجموعهای از محصولات هیدروکربنی و فرآوردههای مرتبط را تولید و عرضه میکند.
بر اساس اطلاعات منتشرشده توسط این مجموعه، سبد محصولات آن شامل هیدروکربن سبک، هیدروکربن سنگین، میعانات گازی شیرین، اکتانافزا، برش اتان، برش پروپان، انواع تینر صنعتی، حلال 402 و حلال 503 است. ظرفیتهای اعلامشده برای هیدروکربن سبک و سنگین بهترتیب 180 و 80 هزار تن در سال و برای میعانات گازی شیرین 140 هزار تن در سال است.
از نظر ارتباط با موضوع این مقاله، هیدروکربنهای سبک و سنگین نمونهای از محصولاتی هستند که شناخت ویژگیهای برش، محدوده جوش و ترکیب هیدروکربنی در ارزیابی کاربرد و کیفیت آنها اهمیت دارد. همچنین حلال 402 که در سبد محصولات این مجموعه قرار دارد، یک حلال هیدروکربنی با محدوده جوش اعلامشده 150 تا 220 درجه سانتیگراد است و در صنایعی مانند رنگ و رزین، چسب، شوینده و برخی کاربردهای صنعتی استفاده میشود.
این مجموعه همچنین اعلام کرده است که فعالیتهای آن شامل تولید و نگهداری، آزمایشگاه، حملونقل و فروش و بازرگانی محصولات هیدروکربنی است. بنابراین برای خریداران صنعتی، ارزیابی محصول باید بر اساس مشخصات فنی، آنالیز هر محموله، کاربرد موردنظر و الزامات حمل و تحویل انجام شود.
مطالعه بیشتر: تفاوت هیدروکربن سبک و سنگین
جمعبندی
برش نفتی نتیجه جداسازی نفت خام به گروههایی از هیدروکربنها با محدودههای جوش متفاوت است. در تقطیر، ترکیبات سبک و فرار با نقطه جوش پایینتر در قسمتهای بالاتر برج قرار میگیرند و ترکیبات سنگینتر در بخشهای پایینتر باقی میمانند.
برش نفتی یک ماده شیمیایی خالص نیست؛ بلکه معمولاً مخلوطی از هیدروکربنهای مختلف است. به همین دلیل، برای شناخت دقیق یک برش باید مجموعهای از مشخصات مانند محدوده تقطیر، چگالی، API Gravity، گرانروی، ترکیب هیدروکربنی، گوگرد، نقطه اشتعال و سایر پارامترهای کیفی بررسی شود.
همچنین تعداد برشهای نفتی در یک برج تقطیر ثابت نیست و به طراحی واحد و نوع خوراک بستگی دارد. از برشهای سبک مانند نفتا تا برشهای سنگین و تهماندههای برج، هر گروه میتواند پس از فرآوری مناسب در تولید سوخت، خوراک پتروشیمی، حلالهای صنعتی، مواد شیمیایی و سایر محصولات پاییندستی نقش داشته باشد.
برای فعالان B2B، تفاوت میان برشها مستقیماً بر انتخاب خوراک پالایشگاه، خوراک پتروشیمی، کیفیت محصول، فرآیند تولید، هزینه فرآوری، الزامات حملونقل و ارزش تجاری محموله اثر میگذارد. بنابراین در معاملات صنعتی، نام برش باید در کنار مشخصات فنی و برگه آنالیز محصول ارزیابی شود.
سوالات متداول
1. منظور از برش نفتی چیست؟
برش نفتی بخشی از نفت خام است که در یک محدوده مشخص از دمای جوش و طی فرآیند تقطیر از سایر اجزای نفت جدا میشود. هر برش معمولاً مخلوطی از چندین هیدروکربن است.
2. برشهای نفتی در برج تقطیر بر چه اساسی جدا میشوند؟
مبنای اصلی جداسازی، اختلاف نقطه جوش و فراریت هیدروکربنها است. ترکیبات سبکتر در بخشهای بالاتر و ترکیبات سنگینتر در بخشهای پایینتر برج قرار میگیرند.
3. نقطه جوش کدام برش نفتی از همه کمتر است؟
به طور کلی سبکترین برشها و ترکیبات گازی کمترین نقطه جوش را دارند. البته محدوده دقیق به ترکیب نفت خام و طراحی واحد تقطیر بستگی دارد.
4. کدام برش نفتی گرانروی بیشتری دارد؟
به طور معمول برشهای سنگین و تهماندههای نفتی گرانروی بیشتری نسبت به برشهای سبک دارند. دما و ترکیب شیمیایی نیز بر گرانروی تأثیر مستقیم دارند.
5. آیا تعداد برشهای نفتی در تمام برجهای تقطیر یکسان است؟
خیر. تعداد برشها به نوع خوراک، طراحی برج، شرایط عملیاتی و محصولات موردنظر پالایشگاه بستگی دارد و نمیتوان یک تعداد ثابت برای همه پالایشگاهها تعیین کرد.
