شركة قطران الطاقة للخدمات النفطية

المختصة في معالجة المخلفات النفطية

شركة قطران لمعالجة المخلفات النفطية تعتبر رائدة في مجال معالجة الأنسكابات والمخلفات النفطية في الحقول النفطية ومصافي النفط وبالأضافة لاعادة تدوير الزيوت المعدنية وفق الطرق الأحدث في هذا المجال لتقدم مجموعه واسعة من المنتجات والخدمات .نحن نسعى جاهدين لتقديم افضل مستوى من الخدمة لعملائنا من خلال توظيف فريق مؤهل مسؤول عن تنفيذ أعلى معايير الجودة وأعتماد احدث التقنيات لتحسين الكفائة المطلوبة

تنشر شركة قطران الطاقة مقالات علمية بهدف تشجيع البحث العلمي وتطوير طرق المعالجة والتدوير.

التكسير الحراري الزيوت المحركات

مقدمة أعداد المهندس ماجد ضوا

زيوت التزليق هي المكونات الأكثر قيمة في النفط الخام حيث يعتبر نسبة استخلاص زيت الاساس من النفط الخام بنسبة 0,5-2% فمئة غالون من النفط الخام ينتج تقريبا غالون واحد من الزيت الأساس ومن ناحية اخرى يكفي 1,5 غالون من الزيت المستعمل لتصنيع غالون واحد من زيت ألاساس .

تستخدم زيوت التزليق لتقيل الاحتكاك والتاكل عن طريق تحويل ألاحتكاك الخشن الى انزلاق سهل بين ألاسطح المعدنية وتتكون زيوت التزليق بشكل اساسي من مادتين هما الزيت الاساس واضافات كيميائية ويوجد انواع مختلفة من المواد المضافة مع زيت الاساس وفقا لدرجته والهدف من استخدام الزيت يمكن ان تكون هذه الاضافات منظفات معدنية , مشتتات عديمة الرماد ,مضاد للأكسدة ,مضاد للتاَكل ,معدل احتكاك,مضاد للرغوة خافضة نقطة الانصباب .

تفقد زيوت التزليق في المركبات والاَلات خصاصئها بسبب التلوث من الأوساخ او الماء او الاملاح وبسبب الأنهيار الكيميائي للزيوت في درجات الحرارة المرتفعة ,فيتأكسد الزيوت داخل المحرك نتيجة الأحتكاك ودرجات الحراة العالية ليبدا بتشكيل مركبات ضارة مثل الاسترات والكيتونات والاحماض الكربوكسيلية التي تستهلك الاضافات الموجودة في الزيت وبتالي يصبح الزيت غير صالح للاستخدام في الاليات .

ان رمي الزيوت المستعملة ضار بالبيئة فغالون واحد من زيت المحرك يلوث مليون غالون من المياه وأستعمال الزيوت المستعملة في الحرق تنتج عنه مواد ضارة مسرطنه

لذلك أعادة تدوير الزيوت المستعملة وأعادة تكريرها الى زيت أساس من جديد يعتبر خيارا مناسبا لحماية البيئة من النفايات الخطرة .

وبسبب شح موارد الطاقة حول العالم والطلب المتزايد على الوقود (بنزين-ديزل ) جاءت فكرة تحويل زيت المحرك المستعمل الى وقود

الهدف من هذه الدراسة هو الحصول على وقود من مخلفات زيوت المحركات عن طريق التكسير الحراري التحفيزي لاعادة استخدامه في محركات الاحتراق الداخلي

يمكن تحويل مخلفات زيوت المحركات الى منتجات قابلة لأعادة الاستخدام مثل البنزين ووقود الديزل عبر عمليات أعادة التدوير وأعادة التكرير وتحويلها الى منتجات قابلة لأعادة الأستخدام مثل البنزين والديزل والفيول عن طريق التقطير والتكسير والأنحلال الحراي

التكسير الحراري الوسيطي

يبدو ان التكسير الحراري عبارة عن تقنية قادرة على تقليل نسبة التلوث العالية والضخمة للنفايات الصناعية مثل نفايات زيت المحركات للحصول على منتجات ذات أهمية لأنها مصادر بديلة محتملة للطاقة

تتكون عملية التكسير الحراري من التحلل الحراري للنفايات في غياب غياب الأوكسجين / الهواء في الانحلال الحراري , يتم تسخين المواد الى درجات حرارةعالية وبالتالي فأن جزيئاتها كبيرة يتم تقسيم الهياكل الى جزيئات أصغر ومجموعة واسعة من الهيدروكربونات . يمكن تقسيم هذه المنتجات الانحلالية الى جزء غاز أو سائل يتكون من البارفينات والأوليفينات والنفثينات والعطريات وبقايا صلبة .

يتكون الجزء السائل من منتجات الانحلال الحراري من مرحلتين : مركبات تحتوي على مجموعة واسعة من مركبات الأوكسجين العضوي ذات الجزيئات المنخفضة الوزن ومركبات تحتوي على مواد عضوية غير قابلة للذوبان ( أساسا العطريات ) ذات وزن جزيئي مرتفع . وهي المنتج الأكثر أهمية للتحلل الحراري

المكونات الرئيسية أيضاً هي الاحماض العضوية , والألدهيدات , والكيتونات , والفينولات , وكميات كبيرة من الماء يمكن تقسيم عمليات الانحلال الحراري الى فئات فرعية : التحلل الحراري التقليدي البطيء والتحلل الحراري السريع .

استخدم التحلل الحراري البطيء التقليدي لاَلاف السنين وتم استخدامه بشكل اساسي لأنتاج الفحم في التحلل الحراري البطيء للخشب يتم تسخين الكتلة الحيوية الى حوالي 773 كلفن

التحلل الحراري السريع ( المعرف بشكل أكثر دقة بالتحلل الحراري ) هو عملية يتم فيها تسخين مادة بسرعة الى درجات حرارة عالية في غياب الهواء ( الأوكسجين على وجه التحديد )

في السنوات الأخيرة جذبت عملية التحلل الحراري السريع للمادة قدرا كبيرا من الاهتمام لتحقيق أقصى قدر من العائدات السائلة بنسبة 60-75% , و 15-25 % من الفحم الصلب , و 10-20 % من الغازات غير القابلة للتكثيف .

النطاق الحراري الاكثر أثارة للاهتمام لأنتاج منتجات التحلل الحراري بين 625 و 775 كلفن .

التكسير الحراري الوسيطي لزيوت المحركات المستعملة

يمكن تكسير زيوت محركات المستخدم عند درجات حرارة عالية لإنتاج وقود غني بالأوليفينات .
وتلك الأوليفينات تسبب عدم استقرار في الوقود الناتج؛ فهي تميل إلى التبلمر وتكوين رواسب
قطرانية .تنتج عملية التكسير وقود منخفض الدرجة وغير مستقر للغاية يمكن أن يكون تاكليا
حمضيا، وقطرانيا، ومتغير اللون إلى جانب رائحة كريهة .
بدأ التكسير الحفزي حوالي عام ‎١٩٣٦‏ باستخدام القدرة التحفيزية لبعض الطين الطبيعي المعالج
كيميائيا في تحويل الكتل الهيدروكربونية الثقيلة ذات القيمة المنخفضة إلى موكبات ذات قيمة
فتعمل عملية التكسير الحراري الوسيطي على إعادة ترتيب البنية الجزيئية للمركبات الهيدروكربونية
لتحويل الهيدروكربونات الثقيلة إلى كسور أخف مثل الكيروسين والبنزين وغاز البترول المسال ووقود
التدفئة والمواد الخام البتروكيماوية

مقارنة بين خصائص زيت محرك مستعمل و وقود الديزل

Table 1. properties of waste engine oil and diesel fuel

تجربة عملية على التكسير الحراري الوسيطي لزيت محرك مستعمل

تم أخذ عينات من زيت معدني مستهلك من خدمة السيارات واستخدامها دون مزيد من المعالجة .تم
إخضاع العينات للتحلل الحراري في وجود وسيط حفازي بنسب مختلفة: 2,5‏ و 5,0 و 10,0 % يظهر
الرسم التخطيطي لجهاز التحلل الحراري في الشكل ‎.١‏
‏يمكن تقسيم مخطط التحلل الحراري الموضح في الشكل ‎١‏ إلى سبعة أجزاء بشكل أساسي، مثل السخان،
ومفاعل الأنبوب، ومقياس الحرارة، والمكثفات، والدعامات، وقارورة إيرلنماير، والميزان

الشكل رقم 1

تم تشغيل السخان عند ‎٢٩٨‏ كلفن وإنهائه عند درجة الحرارة المطلوبة .تم جمع منتجات التحلل الحراري
في ثلاث مجموعات مختلفة كمنتجات سائلة قابلة للتكثيف ومنتجات غازية غير قابلة للتكثيف وبقايا
صلبة.

تزداد إنتاجية المنتجات السائلة مع زيادة درجة الحررة والوسيط .يزداد الإنتاج بشكل ‎حاد بين 3 و 5 دقائق مع تشغيل الوسيط بنسبة ‎2,5 % بينما ‎3,5 و ‎6,5 ‏ دقيقة مع كل تشغيل 10 % ثم تقترب العائدات من قيمة الهضبة بعد ‎8‏ دقائق لجميع عمليات التشغيل . كانت منتجات السوائل الناتجة عن التحلل الحراري من تشغيل الوسيط بنسبة 2,5 و5 % أقل لزوجة وقابلة للاشتعال بسهولة من زيت المحرك الأصلي .تظهر
الملاحظات النوعية أن منتجات سائل التحلل الحراري من عملية الوسيط بنسبة ‎10% ‏ كانت منتجات
لزجة إلى حد كبير وغير قابلة للاشتعال مقارنة بعمليات الوسيط بنسبة 2,5 و 5.% يمكن إجراء عملية
البلمرة لمنتجات سائل التحلل الحراري أثناء عملية التحلل الحراري باستخدام عملية الوسيط بنسبة
10 % تزداد درجة إعادة البلمرة لمنتجات سائل التحلل الحراري مع زيادة درجة الحرارة .تم رفع درجة
الحررة من298 إلى ‎650 كلفن حتى ‎15 دقيقة . يعد تاريخ درجة الحرارة والوقت معلمة مهمة لعملية
التحلل الحراري لزيت المحرك المستهلك .كان متوسط معدل التسخين ‎25 كلفن/دقيقة أثناء عملية
التحلل الحراري

يزداد محصول المنتج السائل بشكل حاد بين ‎3 و5 دقائق .وكان أعلى محصول للمنتجات السائلة
‎92,5 % والذي يمكن الحصول عليه من التحلل الحراري تكون محصولات المنتجات السائلة من التحلل
الحراري لزيت المحرك المستهلك في وجود الوسيط

كانت خصائص المنتجات السائلة التي تم الحصول عليها من التحلل الحراري لزيت المحرك المستهلك في
وجود الوسيط مماثلة للبيزين (الجدول 3) ‏ .وقد تم تسمية المنتجات السائلة باسم “ببزين زيت
المستعمل .”رقم الأوكتان لبنزينزيت المستعمل (96)أعلى من رقم البيزين (89) التقليدي و نقطة

الوميض لبيزين زيت المستعمل ( 345 كلفن ) أقل من نقطة الوميض للبنزين ( 349 كلفن ) البنزين عبارة عن خليط معقد من عدة مئات من المركبات البترولية السائلة والمتطايرة والقابلة للاشتعال، والتي تتراوح من ذرات الكربون ‎C4‏ إلى ‎C12‏ ونقاط الغليان في نطاق ‎312-454 كلفن (الجدول3) .رقم الأوكتان هو مقياس لجودة .تفضل أرقام الأوكتان الأعلى في محركات الاحتراق الداخلي

الجدول رقم 3‏ مقارنة بين بنزين ناتج عن تكسير وسيطي لزيت المحرك وبنزين تقليدي

مقارنة بين تقطير بنزين مستعمل وبنزين تقليدي

الخلاصة

يبدو أن التحلل الحراري هو تقنية قادرة على تقليل النفايات الصناعية الضخمة عالية التلوث مثل الزيوت الصناعيةالمستهلكة وزيت المحرك المستهلك،من غير المرجح أن تكون عملية التكسير الحراري الوسيطي قادرة على المنافسة اقتصاديا .بالمقرنة مع طرق إنتاج الوقود التقليدية مع ذلك، قد تسرع الاعتبارات البيئية من التنفيذ الصناعي لعملية التكسير
الحراري في المستقبل القريب و يمكن استخدام منتجات التكسير الحراري السائلة للزيوت المستعملة كوقود محرك بديل .

المهندس ماجد ضوا