واحد نمک زدایی نفت

واحد نمک زدایی نفت یکی  از واحدهای مهم در صنعت به حساب می‌آید که برای عدم آسیب به تجهیزات و به دست آمدن فرآورده خالص باید همیشه در حال فعالیت باشد. واحد نمک زدایی دنیایی برای خود دارد که نفت خام در آنجا برای ادامه کار خود باید نمک زدایی گردد.  اما چگونه نمک زدایی انجام می‌شود؟ در واحد نمک زدایی چه اتفاقاتی می‌افتد؟ به چه علت باید نفت نمک زدایی گردد؟ با ما همراه باشید در اینجا به تمامی سوالات احتمالاتی شما پاسخگو هستیم.

نمک زدایی از نفت خام به چه معنا است؟

نفت خام به خودی متشکل از ترکیبات هیدروکربنی و غیرهیدروکربنی است؛ که براساس شرایطی که حاکی بوده به صورت جامد، مایع و گاز مشابه می‌شود. اما باید گفت از دلایل اصلی نمک زدایی نفت وجود آب یا به عبارتی آب نمک است که این موضوع باعث مشکلات زیادی در ادامه فرایند می‌شود.  برای آنکه نفت خام ارزش افزوده پیدا کرده و بتواند از نظر اقتصادی به صرفه‌تر باشد؛ واحد نمک زدایی در مسیر خروجی از واحد بهره‌برداری نفت و پیش از رسیدن نفت به پالایشگاه و پتروشیمی قرار دارد. در این واحد نمک موجود در نفت خام به حد زیادی کاهش پیدا می‌کند در استاندارها این مقدار برابر با ۸ پوند جرمی به ازای ۱۰۰۰ بشکه نفت است.

به چه دلیل باید نفت نمک زدایی شود؟

همانگونه که می‌دانید نفت خام هنگامی که از چاه استخراج می‌گردد با میزانی آب که حاوی نمک‌ بوده به سطح زمین می‌رسد. از دلایل وجود نمک در نفت خام به خوردگی شدید، باقی ماندن رسوبات املاح، حجم زیاد را اشغال کرده و نیاز به صرف انرژی دارد.

وجود خوردگی شدید (Corrosion)

به دلیل وجود نمک در آب همراه با نفت خام در هنگام تقطیر نفت به صورت اسیدی می‌شوند و همین موضوع باعث خوردگی وسایل و تجهیزات می‌گردد. این خوردگی برخی اوقات اثراتی دائم از خود به جای می‌گذارد که قابل بازسازی مجدد نیست به همین علت باید برای جلوگیری از ایجاد خوردگی بر روی نفت خام نمک زدایی صورت گیرد.

باقی ماندن رسوبات املاح

باقی ماندن رسوب نمک‌های موجود در نفت خام در هنگام توزیع نفت خام به واحدهای عملیاتی بر سطح داخلی لوله و تجهیزات رسوب باقی می‌ماند و به مرور زمان در فرآیند مشکلاتی همچون افزایش افت فشار، انفجار لوله‌ها، گرفتگی لوله‌ها و… ایجاد می‌کند.

اشغال کردن حجم بالا و نیاز به صرف انرژی

از دیگر دلایل جداسازی نمک از نفت خام باعث می‌گردد حجم بسیار زیادی از مخازن نفتی را نمک و آب متشکل شود و در هنگام انتقال نفت خام به واحد نیاز به صرف انرژی زیادی است و به این معنا بوده که انرژی و هزینه برای انتقال یک‌سری مواد بی‌ارزش درون نفت خام به پالایشگاه صرف شده است.

در واحد های نمک زدایی نفت خام چه می گذرد؟

هنگام ورود نفت به پالایشگاه به همراه خود ناخالصی‌هایی چون نمک، آب، ماسه و… دارد؛ و حذف این ناخالصی‌ها پیش از ورود نفت به فرآیند جزو ملزومات است. انجام جداسازی نمک و آب قبل از شروع فرآیند جزو امور ضروری در پالایشگاه به حساب می‌آید. در فرآیند نمک زدایی یکی از تجهیزات بسیار کاربردی مبدل‌های حرارتی بوده که کار پیش‌گرم کردن نفت قبل از ورود به واحد نمک‌زدایی و بعد از آن خنک کردن نفت نمک‌زدایی شده قبل از دفع به محیط زیست انجام می‌گیرد. و براساس روش‌ها مورد نیاز نمک‌زدایی صورت می‌گیرد.

تجهیزات موجود در واحد نمک زدایی

در واحد نمک زدایی (Desalting Unit) بسته به نوع آب و شرایط محیطی ممکن است تجهیزات مختلفی وجود داشته باشد، اما بعضی از تجهیزات معمولا شامل موارد زیر می‌شوند:

• مخازن نگهداری آب خام
• پمپ‌های آب
• مخازن ذخیره و مخلوط کننده محلول نمک
• سیستم تزریق محلول نمک به آب خام
• سیستم خلاء‌ و گاز دهی برای حذف هوا و اکسیژن موجود در آب و مخازن
• سیستم فیلتراسیون برای حذف ذرات معلق در آب خام
• سیستم معکوس اسمز برای حذف نمک و مواد پلیمری از آب
• سیستم اولترافیلتراسیون برای حذف باکتری‌ها و ویروس‌ها موجود در آب
• سیستم پاک‌سازی و بهداشتی برای شستشوی تجهیزات و محیط کار
• دستگاه کنترل و مانیتورینگ برای نظارت و کنترل فرایند نمک زدایی
• سیستم تهویه مطبوع برای حفظ شرایط محیطی بهینه در واحد

روش های صنعتی نمک زدایی نفت خام

خب بدون شک می‌دانیم قیمت نفت به میزان کیفیت آن بسیار وابسته است. روش‌های مختلفی برای جداسازی نمک از نفت وجود دارد که تمامی روش‌ها با هدف ایجاد محیط و شرایط مناسب برای جداسازی آب نمک از نفت است. از ۷ روش برای جداسازی آب نمک از نفت خام استفاده می‌کنند که موارد زیر را شامل می‌شود:

1. جداسازی‌ آب نمک ‌از نفت ‌خام به ‌روش ‌ثقلی
2. جداسازی ‌آب ‌نمک ‌از ‌نفت‌ خام به ‌روش ‌حرارتی
3. نمک‌زدایی‌ با ‌روش ‌اضافه ‌کردن ‌آب ‌شیرین
4. جداسازی‌آب‌نمک‌ از ‌نفت به کمک مواد تعلیق‌ شکن
5. جداسازی‌آب‌ نمک ‌از نفت ‌خام به واسطه روش‌های مکانیکی
6. جداسازی ‌آب ‌نمک ‌از نفت ‌خام به روش ‌الکتریکی
7. روش ترکیبی

جداسازی‌ آب نمک ‌از نفت ‌خام به ‌روش ‌ثقلی

از این روش جداسازی نمک از نفت خام در تانک‌های شست‌وشو، مخازن ته‌نشین کننده و یا در مخازن جداکننده آب آزاد استفاده می‌کنند. هنگامی که آب نمک درون نفت می‌رود تحت اثر نیروی وزن قرار گرفته و با کاهش ویسکوزیته فاز نفتی، افزایش یافتن قطر ذره‌ها، افزایش تفاوت دانسیته آب نمک و نفت باعث به افزایش سرعت ته‌نشینی می‌گردد. به کمک عمل ائتلاف که به معنای پیوستن ذرات ریز آب به یکدیگر و تشکیل قطره‌ آب‌های بزرگ باعث ایجاد راحتی ته‌نشین آب می‌گردد که با نام ائتلاف از آن یاد می‌کنند.

جداسازی ‌آب ‌نمک ‌از ‌نفت‌ خام به ‌روش ‌حرارتی

خب می‌دانید با حرارت دادن ویسکوزیته نفت کاهش می‌یابد و سرعت ته‌نشینی اب افزایش پیدا می‌کند. باید گفت اگر نفت خام بیش از حد مرسوم گرما گیرد هیدروکربن‌های موجود در آن قابلیت فراریت پیدا می‌کنند و به واسطه تبخیر از نفت خارج می‌گردند و این موضوع خود مضر بود و API نفت را کاهش داده و مواد مفید نفت خارج می‌شوند به همین خاطر باید دمای گرم‌کن بین ۶۰ الی ۸۰ درجه سانتیگراد باشد که این گرمکن به واسطه کوره‌های غیرمستقیم، مستقیم و پیش‌گرمکن‌های غیر مستقیم انجام می‌شود.

نمک‌زدایی‌ با ‌روش ‌اضافه ‌کردن ‌آب ‌شیرین

در این روش برای رقیق‌تر شدن قطرات آب نمکی که درون نفت خام بوده از آب‌ شیرین به آن می‌افزودند. همچنین از خارج سازی امولسیون یا تصفیه برای جدا کردن آب نمک از نفت خام کمک می‌گیرند. باید بدانید که ایجاد تغییر در کارکرد یک دستگاه نمک‌زدا بسیار سخت است و شما برای آنکه به راحتی آب نمک را از نفت جدا کنید باید یک حالت تعادل برقرار کرد.

جداسازی‌آب ‌نمک‌ از ‌نفت به کمک مواد تعلیق‌ شکن

جداسازی آب ‌نمک از نفت می‌تواند از طریق استفاده از مواد تعلیق‌شکن صورت بگیرد. در این روش، مواد شیمیایی به نفت اضافه می‌شوند تا در اثر ترکیب با ذرات آب نمک، آنها را به صورت غلیظ و چگال جمع کنند و در نهایت بتوانند در هنگام جداسازی، آب نمک را از نفت جدا کنند. از تعلیق شکن‌ها به عنوان فعال‌کننده سطح یاد می‌کنند و با ایجاد خنثی سازی مواد امولیسونی آب باعث جداسازی راحت‌تر آب نمک از نفت می‌گردند. در بیشتر مواقع باید مواد تعلیق شکن را به سیستم تزریق گردد؛ این مواد در آب نمک به شکل نامحلول بوده و در نفت بسیار محلول هستند. به همین خاطر با سرعت زیاد می‌توانند در فاز نفتی حرکت داشته و به سطح ذرات برسند. با انجام این کار قطره‌های آب نمک راحت تر بهم می‌چسبند و ذرات بزرگ‌تر را تشکیل می‌دهند.

جداسازی‌آب‌ نمک ‌از نفت ‌خام به واسطه روش‌ های مکانیکی

در نمک زدایی به روش مکانیکی باید از مخازن ثقلی که درون صفحات کنگره‌دار بوده استفاده کرد. این صفحات باعث بالا رفتن سطح تماس و تجمع بهتر قطرات آب نمک می‌گردد. در واقع در این روش به کمک نیروی برشی در بین نفت و آب نمک جداسازی رخ می‌دهد. از قانون ثقل استوک برای افزایش سطح تماس استفاده می‌کنند. ناگفته نماند استفاده از این‌ روش بسیار به زمان وابسته است. اگر سرعت و نوسانات فشار از حد مجاز بیشتر شوند دیگر قطره‌های آب قابلیت بهم چسبندگی خود را از دست داده و جداسازی صورت نمی‌گیرد.

جداسازی ‌آب ‌نمک ‌از نفت ‌خام به روش ‌الکتریکی

برای نمک زدایی به روش الکتریکی به تجهیزاتی چون مخزن نمک زدا و شیر اختلاط ویژه تحت اثر میدان الکتریکی است. مخزن نمک زدایی در این روش به صورت افقی قرار می‌گیرد. در این روش ابتدا کار آب شست و شو از یک شیر اختلاط باید عبور کند و سپس به صورت قطرات ریز به درون نفت خام پخش می‌شود. هدف این کار برای افزایش رقت آب نمک است؛ پس از آن مخلوط آب نمک و نفت به درون مخزن نمک زدا هدایت گردید درون این مخزن یک میدان الکتریکی با ولتاژ بسیار زیاد بوده که منجر به ترکیب چند قطره آب و افزایش سایز قطرات آب می‌گردد و این قطرات بزرگ تحت نیرو گرانش به سمت پایین سیستم رفته و سپس از آن خارج می‌شوند.

روش ترکیبی

در این روش با هدف افزایش جداسازی آب نمک از نفت خام چند روش حرارتی، الکتریکی، ته‌نشین، مکانیکی و… را با یکدیگر به کار می‌گیرند.

کلام پایانی

تا به اینجا بیان گردید که واحد نمک زدایی یکی از موثرترین واحدهای صنعتی در پالایشگاه است که اگر این واحد نبود بدون شک میزان بهره‌بری کاهش پیدا می‌کرد و نفت خام از نظر کیفیت قیمت کمتری داشت. اما نفت خام براساس شرایطی که دارد طی چندین روش قابل جداسازی است که براساس شرایط پالایشگاه و نفت بهترین روش باید برگزید همچنین امکان استفاده ترکیبی از روش‌ها با یکدیگر وجود دارد. در ایران چندین واحد نمک زدایی نفت موجود است که هر کدام دنیای متفاوت خود را دارد اما اصل کار و هدف تمامی واحدهای نمک زدایی افزایش کیفیت نفت خام بوده که هر کدام با روش مناسبی صورت می‌گیرد.