شركة قطران الطاقة للخدمات النفطية
مقالة علمية بعنوان
مخلفات المصافي واعادة تدوير الزيت المستعمل
اعداد المهندس : عبد المنعم المهدي
اشراف الدكتور مروان عامر
مقدمة :
مخلفات المصافي تعتبر نفايات خطرة على الصحة و البيدة و تحوي مواد معروفة بتأثيراتها السرطنة. لهذا السبب انظمة ادارة النفايات التي تعالج الحمأة حيوية لحماية الصحة العامة و كذلك الصحة البيئية.
– نتيجة لعمليات التقطير الجوي و الفراغي و كثير من العمليات المتنوعة ينتج بقايا تقطير او متبقيات نفطية، وتدعى سلدج أوحماة.
هذه البواقي تحوي على كمية من النفط الخام وزيوت شمعية بارافينيه ذات السلاسل الطويلة والاسفلت والراتنجات والمواد الصلبة والغازات الحمضية والاملاح والرمل والطين والماء. يشكل الماء مستحلب مع الحماة الزيتية والأهم من ذلك يوجد مواد هيدروكربونية قابلة للانفجار والاشتعال.
تركيب الحمأة وخطرها البيئي :
تحوي الحماة الزيتية على ملوثات مقطرة كبريتية مثل المركبتانات والكبريتيدات وديسلفيدات والثيوفين والامونيا ,تسبب هذه المواد ضرر و تلوث في البيدة فالمركبتانات مسؤلة عن الرائحة و تأكل المعدات الكبريتيدات أقل تأكل و أقل رائحة و دي سلفيدات تشبه الكبريتيدات من حيث التاثير الثيوفين مركب كبريتي ذو حلقة خماسية و سداسية غير مشبعة ، يتوجب على المنشأت معالجة هذه المواد الموجودة في السلادج لان كثير منها يستفاد منها بعد الاصلاح و التدوير مثل المواد الهيدروكربونية و بقايا النفط الخام و الزيوت البارافينية و الاسفلت و بعضها يتوجب معالجتها كيميائيا للتخلص منها لما لها من أضرارعلى البيئة مثل المركبات الكبريتية والأزوتية .
معالجة الحمآة للتخلص من الملوثات:
يتم معالجة الحمأة للتخلص من المركبات الكبريتية بطرق مختلفة مثل :
- الغسل بالصود الكاوي (ماءات الصوديوم) لإزالة المركبتانات و الكبريتيدات المعالجة بالهيدروجين: إمرارغاز الهيدروجين على وسيط البلاديوم والنيكل لتحويل المركبتانات و الكبريتيدات إلى كبريت الهيدروجين وهذه مكلفة على اعتبار هذه المواد مخلفات.
- المعالجة بالأمينات لإزالة كبريت الهيدروجين بشكل انتقائي
- الماء يشكل مستحلب مع الحماة الزيتية يوضع في خزانات ليتم ترقده ومن ثم يفصل حراريا.
- تستخدم مواد كيميائية لترسيب الاسفلتيات والراتنجات فتقل الرائحة والكربون الموجود في الحماة
الأسفلتيات: بعد المعالجة يستفاد منه في تعبيد الطرقات التركيب العنصري للأسفلت :
N:1 O:1.5 S:6 H:11 C:88%
التركيب البنيوي: حلقات عطرية مكتفة مع بعضها وحلقات خماسية وسداسية تتخللها ذرات الكبريت والهيدروجين والازوت
الكتلة الجزئية للأسفلت 400-1500 وحتى 5000 لاينحل في الهيبتان وينحل بالتولوئن .
هناك طرق كثيرة لمعالجة الحماة الزيتية :
الطرد المركزي – الطريقة الكهرومغناطيسية- معالجة التجمد والذوبان- تعويم الرغوة- المذيبات – لكنها مكلفة كثيرا فضلا عن ذلك فإنها لا تستفيد من المكونات المفيدة للحماة.
طرق المعالجة المعتمدة عالميا(الاحتراق المتوهج)
-بدأ العلماء في استخدام الاحتراق المتوهج(احتراق بطيء دون لهب) في معالجة الحماة النفطية وكانت النتائج جيدة اذ تتحول الحماة لمركبات غير ضارة مع الاستفادة من المواد المفيدة في الحماة مثل الزيوت في درجات حرارة من 700-450 م. وأظهرت البيانات ان النفط المستعاد له قيمة حرارية أعلى من الكيروسين مما يد ل على امكانية اعادة استخدامها.
-ان هذه الطريقة تظهر الكثير من النجاح في معالجة الحماة النفطية الناتجة عن التكرير لكن هناك بعض العقبات بأن بعض من الملوثات الغازية تبقى في المواد الغير قابلة للتكثيف.
ان العوامل التي تؤثر على اداء الاحتراق المتوهج هو محتوى الرطوبة وحجم الحماة الزيتية في البرج من خلال التحكم في زيادة الهواء تودي لأفضل معالجة للحماة .
اعادة تدوير الزيت المستعمل :
بعد سير الاليات لمسافات طويلة تقل فعالية الاضافات لزيت المحرك وبالتالي يفقد الزيت خواصه بالتزييت للأسباب التالية :
-وجود بعض الاحماض الناتجة عن الاكسدة- وجود رواسب كربونية نتيجة عمليات البري – وجود بعض المواد المتطايرة ننتجة خلط الوقود بالزيت.
-يعتبر زيت التنزييت سائل لزج يستخدم لتزييت الاجزاء المتحركة في المحرك ويعتبر ضار بالصحة والبيئة.
التركيب الكيميائي للزيت : مركبات برافينية نظامية طويلة السلسلة و متفرعة ومركبات نفتنينية ومركبات عطرية وحيدة الحلقة ومتعددة الحلقات و المركبات العطرية النفتنينية ذات السلاسل البرافينية الطويلة.
يجب ان تتمتع الزيت بمقاومة للأكسدة وأن يكون الضخ سريعأ عند انخفاض الحرارة لكي يزيت أجزاء الممرك بشكل كامل عند بداية التشغيل . لذلك تضاف اضافات : مانع اكسدة – منظفا ت – مخفض انصباب – اضافة مانع ترسيب الأسفلتيات و الراتنجات والناتجة عن تفاعلات الاحتراق حتى لا تتشكل على أجزاء المحرك.
- ان اسوداد الزيت بعد السير لمسافات طويلة لا يعني ان الزيت فقد فعاليته ولكن اضافة المنظفات تشتت الاوساخ في الزيت وتمنع الترسبات على سطح المكبس، وهذه الزيوت يجب ان لا ترمى في البيئة المحيطة اورميها في المجاري ،لأن ليتر واحد من هذه الزيوت يفسد ملايين اللترات في المياه
الجوفية المخصصة للشرب والاحتياجات الزراعية ،لذلك تم التفكير بإعادة تدويرها واستعمالها مرة اخرى.
طرق تدوير الزيوت المستعملة
-عملية التدوير تقوم على استخلاص الاجزاء المفيدة من الزيت وإعادة استخدامها بعد اضافة مواد تجعلها صالحة للاستخدام .
-تقوم عملية التدوير بتنظيف الزيت المستهلك الحاوي على جسيمات عالقة ناشئة عن احتكاك الأجزاء المتحركة في المحرك وكذلك المركبات الناتجة عن الاحتراق والتي تخفض من أدائه في عملية التزييت
-توجد عدة طرق لمعالجة الزيوت المستعملة على الصعيد العملي و البحثي:
إعادة التصفية – التكسير الحراري – التفويز – الحرق .
-إعادة التصفية تتضمن المعالجة بواسطة بواسطة تقطير /طين او تقطير/
معالجة كيميائية والاستخلاص بالمذيبات.
طريقة الاستخلاص بالمذيبات:
تعتبر هذه الطريقة ذات تأثيرأكثرمن الطرق الاخرى في اعادة تدويرالزيت المستعمل وللحصول على نتائج جيدة يجب ان يكون للمذيب المستخدم فعاليةعالية لتذويب زيت الاساس واقل قدرة لتذويب المواد الملوثة للزيت المستخدم ,ويمكن تقسيم طريقة الاستخلاص بالمذيب الى قسمين: استخلاص بمذيب فردي واستخلاص بمذيب متعدد المركبات وفي هذا البحث تم استخدام الطريقة الثانية و ذلك للكفاءة العالية للتخلص من الشوائب . تم في ابحاث سابقة استخدام العديد من المذيبات مثل البوتانول والإيثانول كخليط ، كذلك البوتانول و البروبانول لتكوين مزيج مركب
عندما يمتزج مع الزيت بذوب الزيت في المزيج تاركا الشوائب في الطور الأخر والتي يتم فصلها و التخلص منها. اما الزيت فيتم استرجاعه من مزيج المذيبات بتبخر المذيبات او التقطير ،ايضا استخدم مزيج من ١بوتانول والتولوئن مع الايتانول في عملية استخلاص لإعادة تدوير زيوت المحركات.
في هذه الطريقة يستخدام مزيج من التولوئن مع الميتانول في عملية الاستخلاص، والتي تتبع بعملية امتزاز باستخدام اوكسيد الالمنيوم ، للاستفادة من الزيوت المستعملة و التي فقدت كامل أو بعض خواصها أثناء التشغيل، حيث تدنت جودتها بتغير لزوجتها ونقص درجة وميضها لزيادة نسبة الشوائب
المتطايرة فيها و كذلك زيادة حموضتها و نسبة الرواسب أوالشوائب المعدنية فيها والتي تسبب في زيادة الكثافة النوعية للزيوت وتغييرلونها الى الاسود الداكن، كل هذه العوامل تجعلها غير صالحة للاستخدام.
آلية المعالجة بالمذيبات:
تتضمن عملية إعادة التدوير ثلاث خطوات وهي :
–الترشيح: يتم ترشيح الزيت لإزالة الشوائب الصلبة عبر فلاتر سواء كانت هذه الشوائب معدنية او غير معدنية.
–الاستخلاص: لاستخلاص الاجزاء القارية الثقيلة و انتاج زيت اساس معاد التكرير يتم وضع الزيت في خزان ويضاف حجم مساوي نسبة 50 : 50 (التولوئن/ميتانول ) يحرك الخليط جيدا لمدة 30دقيقة ثم يترك المزيج لمدة20 ساعة حيث ينفصل لطبقتين الجزء العلوي يحتوي على مزيج المذيبات مع الزيت و الجزء السفلي يحتوي على المادة القارية الثقيلة ثم يبخرالمزيج العلوي للتخلص من المذيبات و نحصل على لون اسود داكن
-الامتزاز: لإزالة اللون الأسود من الزيت يتم إضافة 15 % من أكسيد الألمنيوم الى الزيت الناتج عن الخطوة السابقة مع التحريك المستمر لمدة كافية، تم يترك الخليط لمدة ساعتين أو ثلاث ساعات للسماح بترسيب
اوكسيد الالمنيوم و معها الشوائب و من ثم يرشح الخليط لاستعادة الزيت الأساسي من باقي الخليط .
الزيت يكون منزوعا من الملوثات الكبريتية ومن المواد العطرية الثقيلة المسببة للرائحة والأسفلتيات.
بعد الحصول على زيت الاساس ( القاعدي ) تضاف له اضافات تخص نوع الزيت المطلوب ونقوم بالاختبارات اللازمة لكل زيت للتأكد من مطابقته للمواصفات القياسية .
المواصفة القياسية للزيت المعدني المستعمل المعاد تدويره
مخطط يوضح عملية معالجة الزيت المستعمل بالمذيبات
الخلاصة
يعد زيت التزليق مادة مهمة جداً تستخدم في الصناعة . ولذلك فأن عملية الاستخلاص لاعادة تدوير زيوت التزليق المستخدم كوسيلة فعالة في معالجة الزيت المستخدم وطريقة مناسبة للبيئة بالمقارنة مع الطرق الحمضية القديمة .
اعداد المهندس عبد المنعم المهدي