کاربرد تقطیر نفتی در کنترل کیفیت فرآورده ها

تقطیر نفتی یکی از آزمون های مهم در آزمایشگاه های پالایشگاهی و پتروشیمی است که برای بررسی محدوده جوش، رفتار تبخیر و میزان بازیابی فرآورده های نفتی استفاده می شود. این آزمون اطلاعاتی درباره نحوه تبخیر نمونه در شرایط مشخص فراهم می کند و به ارزیابی ویژگی های فیزیکی سوخت ها و سایر محصولات نفتی کمک می کند.

در طول آزمون، نمونه تحت شرایط کنترل شده گرم می شود. بخارات حاصل از تبخیر از مسیر تقطیر عبور می کنند، در بخش سردکننده میعان می یابند و به صورت مایع در ظرف گیرنده جمع آوری می شوند. دماهای ثبت شده و حجم مایع بازیابی شده در مراحل مختلف، مبنای بررسی رفتار تقطیر نمونه هستند.

نتایج این آزمون در کنترل کیفیت بنزین، سوخت دیزل، نفت سفید، نفتا، سوخت های هوانوردی و دیگر فرآورده های نفتی کاربرد دارند. انتخاب روش مناسب به نوع محصول، محدوده جوش، شرایط عملیاتی و استاندارد موردنیاز آزمایشگاه بستگی دارد.

اصول عملکرد دستگاه تقطیر نفتی

دستگاه تقطیر نفتی با ایجاد شرایط کنترل شده برای گرم کردن نمونه و جمع آوری بخارات میعان یافته، امکان اندازه گیری رفتار تقطیر را فراهم می کند. بسته به روش آزمون، دمای بخار، درصد بازیابی در دماهای مشخص و دمای پایان تقطیر ثبت می شوند.

در روش تقطیر اتمسفری، آزمون در شرایط فشار اتمسفری و مطابق دستورالعمل استاندارد انجام می شود. این روش برای بسیاری از فرآورده های نفتی فرار، از جمله بنزین و سوخت های تقطیری، کاربرد دارد.

در مقابل، برخی فرآورده های سنگین تر یا موادی که در دماهای بالا مستعد تجزیه حرارتی هستند، به تقطیر در فشار کاهش یافته نیاز دارند. کاهش فشار باعث می شود ترکیبات در دماهای پایین تری تبخیر شوند و بتوان رفتار جوش آن ها را با محدودکردن دمای مایع بررسی کرد.

به همین دلیل، دستگاه های تقطیر نفتی در پیکربندی های مختلفی عرضه می شوند و انتخاب میان آن ها باید بر اساس استاندارد آزمون و ویژگی های نمونه انجام شود.

تقطیر اتمسفری مطابق استاندارد ASTM D86

تقطیر اتمسفری یکی از روش های پرکاربرد برای بررسی رفتار جوش فرآورده های نفتی است. در این روش، نمونه در بالن تقطیر گرم می شود و بخارات حاصل پس از عبور از کندانسور به مایع تبدیل می شوند. سپس حجم مایع بازیابی شده و دماهای متناظر ثبت می شوند.

دستگاه Front View Distillation Apparatus از محصولات معرفی شده توسط KOEHLER است که برای اجرای آزمون های تقطیر فرآورده های نفتی طراحی شده است. این دستگاه در گروه های مختلف عرضه می شود تا نیازهای آزمون محصولات با ویژگی های متفاوت را پوشش دهد.

مدل های گروه های ۱، ۲ و ۳ برای آزمون محصولاتی مانند بنزین خودرو، بنزین هوانوردی، سوخت توربین هوانوردی، نفتا، نفت سفید، سوخت های تقطیری و مخلوط های هیدروکربنی کاربرد دارند. گروه ۴ نیز برای برخی سوخت های سنگین تر و نمونه هایی که به دمای بالاتر حمام کندانسور نیاز دارند، طراحی شده است.

اجزای اصلی دستگاه تقطیر اتمسفری

1) واحد گرم کن: نمونه را طبق شرایط روش آزمون گرم می کند. در مدل های معرفی شده، توان گرم کن و سازوکار تنظیم ارتفاع آن به پیکربندی دستگاه وابسته است.

2) کندانسور: بخارات نمونه را سرد می کند تا به مایع تبدیل شوند. دمای مناسب کندانسور باید با گروه محصول و الزامات استاندارد مطابقت داشته باشد.

3) بالن تقطیر و نگهدارنده: محل قرارگیری نمونه و بخش مهمی از مجموعه تقطیر است. انتخاب بالن مناسب باید بر اساس روش آزمون و لوازم جانبی مورد تأیید انجام شود.

4) ظرف گیرنده: مایع تقطیرشده در آن جمع آوری می شود و امکان مشاهده حجم بازیابی شده را فراهم می کند. پس زمینه سفید در برخی پیکربندی ها مشاهده مایع را آسان تر می کند.

5) سامانه تنظیم ارتفاع گرم کن: امکان تنظیم موقعیت گرم کن نسبت به بالن را فراهم می کند تا شرایط آزمون طبق دستورالعمل اجرایی تنظیم شود.

تقطیر در خلأ برای فرآورده های نفتی

تقطیر در خلأ زمانی اهمیت پیدا می کند که بررسی رفتار جوش نمونه در فشار اتمسفری مناسب نباشد. کاهش فشار، دمای جوش ترکیبات را پایین می آورد و امکان تقطیر نمونه هایی را فراهم می کند که در دماهای بالاتر ممکن است دچار تغییرات ناخواسته یا تجزیه حرارتی شوند.

سامانه های تقطیر خلأ معرفی شده توسط KOEHLER برای بررسی محدوده جوش فرآورده هایی طراحی شده اند که در فشار کاهش یافته به طور جزئی یا کامل تبخیر می شوند. در این روش، دماهای آغاز و پایان تقطیر اندازه گیری می شوند و می توان منحنی تقطیر را بر اساس درصد حجمی تقطیرشده و دمای معادل جوش در فشار اتمسفری تهیه کرد.

سامانه تقطیر خلأ نیمه اتوماتیک

در این پیکربندی، کنترل فشار خلأ و گرمایش به کمک سامانه های کنترلی انجام می شود. کاربر می تواند برنامه های آزمون را تنظیم کند و پارامترهایی مانند دمای بخار، دمای بالن و سطح خلأ را از طریق نمایشگرهای دیجیتال مشاهده کند.

سامانه نیمه اتوماتیک دارای قابلیت هایی مانند کنترل خودکار خلأ، کنترل گرمایش، نمایش دمای بخار و دمای بالن و توقف خودکار در صورت افزایش بیش از حد دما است. امکان ذخیره برنامه های آزمون نیز برای تکرارپذیری رویه های آزمایشگاهی مفید است.

این سامانه مطابق استانداردهای ASTM D1160 و ISO 6616 معرفی شده است. محدوده دمای تقطیر اعلام شده برای آن از دمای محیط تا ۴۰۰ درجه سانتی گراد و محدوده خلأ از ۱ تا ۵۰ میلی متر جیوه است.

سامانه تقطیر خلأ تمام اتوماتیک

در مدل تمام اتوماتیک، فرایند آزمون از طریق رایانه و نرم افزار اختصاصی کنترل می شود. سامانه می تواند مراحل تقطیر را مدیریت کند، داده ها را ذخیره کند و نتایج را به صورت جدول و نمودار نمایش دهد.

از قابلیت های معرفی شده برای این دستگاه می توان به کاهش مرحله ای فشار برای کمک به کنترل کف کردن نمونه، چرخه تمیزکاری خودکار، دسترسی مناسب به اجزا، محافظ های ایمنی و امکان خروجی گرفتن از داده ها اشاره کرد.

در این پیکربندی، داده ها در قالب های استاندارد ذخیره می شوند و امکان انتقال آن ها به نرم افزارهای صفحه گسترده یا سامانه مدیریت اطلاعات آزمایشگاه (LIMS) وجود دارد. این قابلیت ها به مستندسازی و پیگیری نتایج آزمون کمک می کنند.

مقایسه روش های مختلف تقطیر نفتی

این دستگاه ها جایگزین مستقیم یکدیگر نیستند. روش آزمون باید ابتدا مشخص شود و سپس دستگاه متناسب با آن انتخاب شود.

استانداردهای مرتبط با آزمون تقطیر

استانداردهای تقطیر، شرایط اجرای آزمون، نوع نمونه، نحوه ثبت دما و روش تفسیر نتایج را تعیین می کنند. انتخاب استاندارد صحیح برای مقایسه معتبر نتایج آزمایشگاهی ضروری است.

مهم ترین استانداردهای مرتبط با دستگاه های موردبحث عبارت اند از:

• ASTM D86 : برای تقطیر اتمسفری فرآورده های نفتی مناسب با دامنه کاربرد استاندارد.
• ASTM D1160 : برای تقطیر فرآورده های نفتی در فشار کاهش یافته.
• ISO 3405 : استاندارد مرتبط با تعیین ویژگی های تقطیر فرآورده های نفتی.
• ISO 6616 : استاندارد مرتبط با روش تقطیر در خلأ.

دستگاه های تقطیر اتمسفری معرفی شده توسط سازنده با مجموعه ای از استانداردهای ASTM و بین المللی مرتبط عرضه می شوند. سامانه های تقطیر خلأ نیز مطابق استانداردهای مربوط به روش خلأ معرفی شده اند. بااین حال، انطباق نهایی هر مدل باید با نسخه معتبر استاندارد، پیکربندی دستگاه و نیاز آزمایشگاه بررسی شود.

عوامل مؤثر بر انتخاب دستگاه تقطیر نفتی

برای انتخاب دستگاه مناسب، ابتدا باید نوع نمونه و روش آزمون موردنیاز مشخص شود. سپس امکانات دستگاه با حجم کاری و الزامات فنی آزمایشگاه تطبیق داده شوند.

نوع فرآورده نفتی: بنزین، نفت سفید، سوخت دیزل و فرآورده های سنگین تر ممکن است به شرایط تقطیر متفاوتی نیاز داشته باشند.

فشار عملیاتی: اگر روش آزمون در فشار اتمسفری تعریف شده باشد، دستگاه تقطیر اتمسفری انتخاب می شود؛ اما برای آزمون های مبتنی بر فشار کاهش یافته، سامانه تقطیر خلأ لازم است.

سطح اتوماسیون: آزمایشگاه هایی که به ثبت خودکار داده ها و کنترل رایانه ای نیاز دارند، می توانند سامانه تمام اتوماتیک را بررسی کنند. در کاربردهایی که کنترل نیمه اتوماتیک کفایت می کند، مدل نیمه اتوماتیک نیز قابل بررسی است.

استاندارد آزمون: تطبیق دقیق استاندارد موردنیاز با قابلیت دستگاه و لوازم جانبی آن ضروری است.

شرایط نصب و ایمنی: فضای نصب، برق موردنیاز، تهویه مناسب، مدیریت بخارات و رعایت دستورالعمل های ایمنی کار با فرآورده های نفتی باید پیش از راه اندازی بررسی شوند.

تقطیر نفتی در لاله تجهیز آزما

انتخاب دستگاه تقطیر نفتی باید بر اساس نوع نمونه، استاندارد موردنیاز، محدوده دمایی و سطح اتوماسیون انجام شود. لاله تجهیز آزما می تواند در بررسی نیازهای فنی آزمایشگاه، تطبیق مشخصات دستگاه با روش آزمون و انتخاب تجهیزات متناسب با کاربرد موردنظر راهنمایی ارائه کند.

برای دریافت اطلاعات فنی، بررسی مدل های قابل تأمین و استعلام شرایط خرید دستگاه تقطیر نفتی، با کارشناسان لاله تجهیز آزما تماس بگیرید.

جمع بندی

دستگاه تقطیر نفتی برای بررسی محدوده جوش و رفتار تبخیر و بازیابی فرآورده های نفتی استفاده می شود. تقطیر اتمسفری مطابق ASTM D86 برای بسیاری از سوخت ها و فرآورده های تقطیری مناسب است، درحالی که تقطیر خلأ مطابق ASTM D1160 برای نمونه های نیازمند آزمون در فشار کاهش یافته به کار می رود.

انتخاب میان دستگاه اتمسفری، سامانه خلأ نیمه اتوماتیک و مدل تمام اتوماتیک باید با توجه به نوع نمونه، استاندارد آزمون، نیازهای ثبت داده و شرایط عملیاتی آزمایشگاه انجام شود.