۱. هویت شیمیایی و ماهیت ترکیبی
نفتا یکی از مهمترین خوراکهای صنعت پتروشیمی جهان است و به طور خلاصه میتوان گفت: نفتا پل ارتباطی بین پالایشگاه و پتروشیمی است.
نفتا یک مخلوط پیچیده از هیدروکربنهای سبک تا متوسط است:
C5→C12C_5 \rightarrow C_{12}
ویژگیهای فیزیکی:
| پارامتر | نفتا سبک (LN) | نفتا سنگین (HN) |
|---|---|---|
| دامنه جوش | 30−90°C30 – 90°C | 90−200°C90 – 200°C |
| چگالی در 15°C15°C | 0.620−0.680 g/cm30.620 – 0.680\ g/cm^3 | 0.700−0.760 g/cm30.700 – 0.760\ g/cm^3 |
| عدد اکتان (RON) | 60−7060 – 70 | 40−6040 – 60 |
| محتوای پارافین | بالا | متوسط |
| نقطه اشتعال | <−20°C< -20°C | −10°C-10°C تا +30°C+30°C |
۲. انواع نفتا بر اساس منبع تولید
الف) نفتا تقطیر مستقیم (Straight Run Naphtha — SRN)
از تقطیر اتمسفری نفت خام به دست میآید.
نفت خام→برج تقطیرنفتا+کروزن+گازوئیل+…\text{نفت خام} \xrightarrow{\text{برج تقطیر}} \text{نفتا} + \text{کروزن} + \text{گازوئیل} + \text{…}
ترکیب غالب: پارافینها (nn-paraffins و isoparaffins)
این نوع نفتا بهترین خوراک برای steam cracker است زیرا:
- پارافینها بیشترین اتیلن را میدهند
- سهلالاحتراق هستند
- کمترین رسوبگذاری را دارند
ب) نفتا FCC (Cracked Naphtha)
از واحد کراکینگ کاتالیستی (FCC) به دست میآید.
- محتوای الفین بالا (20−50%20-50\%)
- محتوای آروماتیک متوسط تا بالا
- عدد اکتان بالاتر از SRN
- معمولاً به مخلوط بنزین اضافه میشود نه پتروشیمی
ج) نفتا ریفرم (Reformate)
از واحد ریفرمینگ کاتالیستی خارج میشود.
- محتوای آروماتیک بسیار بالا (بنزن، تولوئن، زایلن)
- به عنوان خوراک واحد BTX استفاده میشود
۳. فرآیند Steam Cracking — اصلیترین مصرف نفتا
مهمترین کاربرد نفتا در جهان، خوراک کراکرهای بخار برای تولید اتیلن و پروپیلن است.
شرایط عملیاتی:
- دما: 750−870°C750 – 870°C
- زمان ماند: 0.1−0.50.1 – 0.5 ثانیه
- نسبت بخار به خوراک: 0.3−0.5 kg/kg0.3 – 0.5\ kg/kg
محصولات کراکینگ نفتا:
| محصول | درصد تقریبی |
|---|---|
| اتیلن (C2H4C_2H_4) | 28−34%28 – 34\% |
| پروپیلن (C3H6C_3H_6) | 14−18%14 – 18\% |
| بوتادین (C4H6C_4H_6) | 4−6%4 – 6\% |
| بنزن (C6H6C_6H_6) | 6−8%6 – 8\% |
| هیدروژن (H2H_2) | 1−2%1 – 2\% |
| گازهای سبک (C1,C2C_1, C_2) | 14−18%14 – 18\% |
| Pyrolysis Gasoline | 14−18%14 – 18\% |
واکنشهای اصلی در کراکر:
n-C7H16→C2H4+C2H4+C3H8n\text{-}C_7H_{16} \rightarrow C_2H_4 + C_2H_4 + C_3H_8
n-C6H14→C2H4+C2H4+C2H6n\text{-}C_6H_{14} \rightarrow C_2H_4 + C_2H_4 + C_2H_6
C3H8→C2H4+CH4C_3H_8 \rightarrow C_2H_4 + CH_4
۴. نفتا در صنعت بنزین
نفتا سبک از تقطیر مستقیم که عدد اکتان پایینی دارد، برای ورود به بنزین نهایی باید ایزومریزه شود:
n-C5H12 (RON=62)→Isomerizationi-C5H12 (RON=92)n\text{-}C_5H_{12}\ (RON=62) \xrightarrow{\text{Isomerization}} i\text{-}C_5H_{12}\ (RON=92)
n-C6H14 (RON=25)→Isomerization2,2-dimethylbutane (RON=92)n\text{-}C_6H_{14}\ (RON=25) \xrightarrow{\text{Isomerization}} 2,2\text{-dimethylbutane}\ (RON=92)
نفتا سنگین وارد واحد Catalytic Reformer میشود تا آروماتیکهای پراکتان تولید شوند.
۵. پارامترهای کیفی کلیدی نفتا برای صادرات
| پارامتر | مقدار معمول | اهمیت |
|---|---|---|
| PONA Analysis | P: 60-75%, O: 1-5%, N: 10-15%, A: 10-15% | تعیین کاربرد |
| گوگرد کل | <200 ppm< 200\ ppm (صنعتی), <10 ppm< 10\ ppm (پتروشیمی) | سلامت کاتالیست |
| نیتروژن | <1 ppm< 1\ ppm (پتروشیمی) | کاتالیستزدایی |
| رطوبت | <30 ppm< 30\ ppm | خوردگی |
| دامنه تقطیر | ASTM D86 | شناسایی ترکیب |
| چگالی | ASTM D4052 | محاسبه حجم |
| ارزش کلورید | <1 ppm< 1\ ppm | حفاظت لولهکشی |
۶. تحلیل PONA — قلب آنالیز نفتا
PONA مخفف چهار گروه هیدروکربنی در نفتا است:
P=ParaffinsO=OlefinsN=NaphthenesA=AromaticsP = \text{Paraffins} \quad O = \text{Olefins} \quad N = \text{Naphthenes} \quad A = \text{Aromatics}
تأثیر PONA بر بازده کراکر:
| ترکیب | بازده اتیلن | ارزشگذاری |
|---|---|---|
| nn-Paraffins (بیشترین) | بالاترین | گرانترین برای کراکر |
| Naphthenes | متوسط | خوب |
| ii-Paraffins | متوسط تا پایین | قابل قبول |
| Aromatics (کمترین) | پایینترین | بد برای کراکر |
به همین دلیل نفتای با Paraffin Content بالا قیمت بالاتری در بازار پتروشیمی دارد.
۷. کاربردهای دیگر نفتا
حلالهای صنعتی
نفتا به عنوان حلال در:
- رنگها و پوششها
- چسبها
- تمیزکنندههای صنعتی
- بازیابی روغن
استفاده میشود. White Spirit یا Mineral Turpentine نوع تصفیهشده نفتا برای صنعت رنگ است.
تولید هیدروژن
C7H16+7H2O→Reforming, Ni catalyst7CO+15H2C_7H_{16} + 7H_2O \xrightarrow{\text{Reforming, Ni catalyst}} 7CO + 15H_2
CO+H2O→CO2+H2(Water-Gas Shift)CO + H_2O \rightarrow CO_2 + H_2 \quad \text{(Water-Gas Shift)}
تولید سنتزگاز (Syngas)
خوراک تولید متانول، آمونیاک و GTL.
۸. بازار جهانی نفتا
مناطق اصلی مصرف:
- ژاپن، کره جنوبی، تایوان: بزرگترین واردکنندگان نفتا در جهان برای پتروشیمی
- اروپا: مصرف در کراکرهای بخار
- هند: مصرف رو به رشد سریع
قیمتگذاری:
- بر اساس قیمت Naphtha CFR Japan (Platts)
- معمولاً Discount به Brent داده میشود
- در بازارهای آسیایی به عنوان CIF Japan/Korea قیمتگذاری میشود
