ما هو مفاعل التكسير الصناعي؟ المبادئ والأنواع وتطبيقات التكرير

الإجابة على السؤال الأساسي:ما هو مفاعل التكسير الصناعي، وكيف يكسر جزيئات هيدروكربون الثقيلة إلى كسور أخف قيمة؟مفاعل التكسير الصناعي هو سفينة معالجة كيميائية ثقيلة مصممة لكسر سلاسل هيدروكربونية كبيرة ومعقدة من النفط الخام إلى منتجات أصغر وذات طلب كبير مثل البنزين والديزلوالولفينات الخفيفة (مثل الإيثيلين والبروبين).باستخدام درجات حرارة متطرفة، وضغوطات، ومحفزات متخصصة، هذه المفاعلات تشكل العمود الفقري لمصافي البترول الحديثة ومصانع البتروكيماويات،دفع إنتاج الوقود والبوليمر العالمي.

تعتمد عمليات التكسير على الانقسام الحراري أو التحفيزي للروابط المشتركة بين الكربون والكربون داخل المواد الخام ذات الوزن الجزيئي العالي:

• ميكانيكا التكسير الحراري:يتضمن تسخين مخلفات ثقيلة أو غازات إلى درجات حرارة عالية (غالبا ما تكون فوق 500 درجة مئوية) دون محفز ، مما يتسبب في تجزئة الجزيئات حراريًا إلى كسور أخف ، وزيوت الغاز ، وكوكس البترول.
• الطرق التحفيزية:تستخدم الوحدات الحديثة محفزات صلبة نشطة مثل الزيوليت الاصطناعي أو سليكات الألومنيوم لتسريع التفاعلات عند درجات حرارة وضغوط منخفضة.تحسين معدل إنتاج المنتج وجودة أوكتان البنزين بشكل كبير.
• إدارة الحرارة الحرارية:معظم تفاعلات التكسير الصناعي هي حرارة داخلية، وتتطلب إدخال الحرارة المستمرة أو دورات تجديد المحفز السائل للحفاظ على درجات حرارة تفاعل مثالية ومنع تلوث الكوك.

اعتماداً على هدف التكرير، يتم نشر العديد من تصاميم مفاعلات التكسير المتخصصة على مستوى العالم:

• وحدات التكسير الحفازي السائل (FCC):يحتوي على مفاعل ارتفاع عمودي ومستودع تجديد،وحدات FCC تعليق المحفز المسحوق في بخار الهيدروكربون المتدفق صعودا لتحويل زيوت الغاز الثقيلة إلى البنزين عالي الأوكتان وزيوت الدورة الخفيفة.
• أفران التكسير بالبخار / مفاعلات التحلل:مفاعلات الملفات الأنبوبية التي تقوم بمعالجة النفتا الخفيفة أو المواد الخام الغازية المختلطة مع البخار في درجات حرارة متطرفة (730 درجة مئوية أو 900 درجة مئوية) لجزء من الثانية لإنتاج إيثيلين و بروبيلين عالي النقاء.
• مفاعلات الهيدروكراكينج:مفاعلات الضغط العالي الثابتة التي تعمل تحت جو الهيدروجين (حتى 2،5 °C)000 psi) التي تشق المواد العطرية الثقيلة في وقت واحد وتزيل الشوائب مثل الكبريت والنيتروجين لإنتاج وقود الطائرات الممتاز وديزل.

س: ما هو الغرض الرئيسي لمفاعل التكسير الصناعي؟

الجواب: مفاعل التكسير الصناعي يكسر جزيئات هيدروكربونية كبيرة وثقيلة من تقطير النفط الخام إلى منتجات أصغر وقيمة أعلى مثل البنزين وديزل ووقود الطائراتوالمواد الخام الكيميائية مثل الإيثيلين.

س: ما هو الفرق بين التكسير الحراري والتكسير التحفيزي؟

الجواب: يعتمد التكسير الحراري فقط على الحرارة والضغط العالي لكسر الروابط (غالبا ما ينتج الكوكس والأولفينات الأبسط) ،حيث يستخدم التكسير التحفيزي محفزات نشطة (مثل الزيوليت) لتحقيق عائدات أعلى من البنزين القيم في درجات حرارة وأوضاع ضغط أقل.

س: لماذا يستخدم الهيدروجين في مفاعلات التكسير الهيدروليكي؟

الجواب: الهيدروجين يمنع تكوين الكوكز الزائد، ويشبع الجزيئات غير المشبعة المكسورة حديثا، ويزيل الشوائب غير المرغوب فيها مثل الكبريت والنيتروجين، مما يؤدي إلى نظيفة،وقود الديزل ووقود الطائرات عالي الجودة.

س: ما هي المواد المستخدمة لبناء مفاعلات التكسير الصناعي؟

ج: يتم تصنيعها من الفولاذ السبيكة عالية القوة، عالية درجة الحرارة (مثل الفولاذ الكروم الموليبدينوم) قادرة على تحمل الإجهاد الحراري الشديد، ضغوط تشغيل عالية،والبيئات المآكلة.