ميروكس

الموسوعة الحرة

Merox هو اختصار لأكسدة المركابتان . وهي عملية كيميائية تحفيزية خاصة طورتها شركة UOP وتستخدم في مصافي النفط ومحطات معالجة الغاز الطبيعي لإزالة المركابتانات من غاز البترول المسال والبروبان والبيوتان والنفثا الخفيفة والكيروسين ووقود الطائرات عن طريق تحويلها إلى ثنائي كبريتيد الهيدروكربون السائل .

تتطلب عملية ميروكس بيئة قلوية ، وفي بعض نسخها، يتم توفيرها بواسطة محلول مائي من هيدروكسيد الصوديوم (NaOH)، وهو قاعدة قوية تُعرف عادةً باسم الكاوية . أما في نسخ أخرى من العملية، فتُوفّر القلوية بواسطة الأمونيا ، وهي قاعدة ضعيفة.

يكون العامل الحفاز في بعض نسخ هذه العملية سائلاً قابلاً للذوبان في الماء. وفي نسخ أخرى، يتم تشريب العامل الحفاز في حبيبات الفحم.

تُعرف العمليات التي تُجرى في مصافي النفط أو محطات معالجة الغاز الطبيعي لإزالة المركابتانات و/أو كبريتيد الهيدروجين (H₂S ) بعمليات التحلية ، لأنها تُنتج منتجات خالية من الروائح الكريهة والحامضة للمركابتانات وكبريتيد الهيدروجين. قد تبقى مركبات ثنائي كبريتيد الهيدروكربون السائلة في المنتجات المُحلاة، ويمكن استخدامها كجزء من وقود المصفاة أو محطة معالجة الغاز الطبيعي، أو يمكن معالجتها بشكل إضافي.

عند التعامل مع الكيروسين، تُعدّ عملية ميروكس عادةً أكثر اقتصادية من استخدام عملية إزالة الكبريت بالهيدروجين التحفيزي لنفس الغرض تقريبًا. ونادرًا ما يتطلب الأمر (إن لم يكن مستحيلاً) خفض محتوى الكبريت في الكيروسين الخام لتلبية مواصفات وقود الطائرات التي تبلغ 3000 جزء في المليون من الكبريت ، لأن القليل جدًا من النفط الخام يحتوي على كيروسين مخفف بمحتوى كبريت أعلى من هذا الحد.

أنواع وحدات معالجة Merox

طورت شركة UOP العديد من إصدارات عملية Merox لتطبيقات متنوعة:

  • ميروكس التقليدية لاستخلاص المركابتانات من غاز البترول المسال أو البروبان أو البيوتان أو النفثا الخفيفة. [ 1 ]
  • ميروكس التقليدي لتحلية وقود الطائرات والكيروسين. [ 2 ]
  • ميروكس لاستخلاص المركابتانات من الغازات المصافي والغازات الطبيعية. [ 3 ]
  • مينالك ميروكس لتحلية النفتا. [ 4 ] تقوم هذه العملية بحقن بضعة أجزاء في المليون فقط من الصودا الكاوية في النفتا الخام بشكل مستمر.
  • ميروكس الخالي من الصودا الكاوية لتحلية وقود الطائرات والكيروسين. [ 5 ] تقوم هذه العملية بحقن كميات صغيرة من الأمونيا والماء (بدلاً من الصودا الكاوية) في النفثا الخام لتوفير القلوية المطلوبة.
  • ميروكس الخالي من المواد الكاوية لتحلية النفتا. [ 6 ] تقوم هذه العملية أيضًا بحقن كميات صغيرة من الأمونيا والماء (بدلاً من المواد الكاوية) في النفتا الخام لتوفير القلوية المطلوبة.

في جميع إصدارات Merox المذكورة أعلاه، يكون تفاعل الأكسدة الكلي الذي يحدث في تحويل المركابتانات إلى ثنائي الكبريتيدات كما يلي:

4 RSH + O 2 → 2RSSR + 2H 2 O

أكثر أنواع المركابتانات شيوعاً التي يتم إزالتها هي:

في بعض إصدارات عملية Merox المذكورة أعلاه، يكون المحفز سائلاً. وفي إصدارات أخرى، يكون المحفز على شكل حبيبات فحم مشبعة.

يتم عرض مخططات تدفق العمليات ووصف النسختين التقليديتين من عملية Merox في الأقسام التالية.

ميروكس التقليدية لاستخلاص المركابتانات من غاز البترول المسال

يمكن استخدام عملية ميروكس التقليدية لاستخلاص وإزالة المركابتانات من غازات البترول المسال، مثل البروبان والبيوتان ومخاليطهما، لاستخلاص وإزالة المركابتانات من النفثا الخفيفة أيضًا. [ 1 ] وهي عملية من خطوتين. في الخطوة الأولى، يُلامس غاز البترول المسال أو النفثا الخفيفة في وعاء الاستخلاص ذي الصواني مع محلول قلوي مائي يحتوي على محفز سائل خاص بشركة UOP. يتفاعل المحلول القلوي مع المركابتانات ويستخلصها. التفاعل الذي يحدث في جهاز الاستخلاص هو:

2RSH + 2 NaOH → 2NaSR + 2 H 2 O

في التفاعل المذكور أعلاه، يُمثل RSH مركبًا عضويًا، بينما يرمز R إلى مجموعة عضوية مثل الميثيل أو الإيثيل أو البروبيل أو غيرها. على سبيل المثال، مركب الإيثيل العضوي ( إيثانثيول ) له الصيغة الكيميائية C₂H₅SH .

تُعرف الخطوة الثانية باسم التجديد، وتتضمن تسخين المحلول القلوي الخارج من جهاز الاستخلاص وأكسدته. ينتج عن الأكسدة تحويل المركابتانات المستخلصة إلى ثنائي كبريتيد عضوي (RSSR)، وهي سوائل غير قابلة للذوبان في الماء، ثم تُفصل وتُصفّى من المحلول القلوي المائي. التفاعل الذي يحدث في خطوة التجديد هو:

4NaSR + O 2 + 2H 2 O → 2RSSR + 4NaOH

بعد فصل ثنائي الكبريتيد، يتم إعادة تدوير المحلول الكاوي "الخفيف" المتجدد إلى أعلى جهاز الاستخلاص لمواصلة استخلاص المركابتانات.

يمكن التعبير عن تفاعل ميروكس الكلي الذي يغطي مرحلتي الاستخلاص والتجديد على النحو التالي:

4 RSH + O 2 → 2RSSR + 2H 2 O

يجب أن تكون المادة الأولية الداخلة إلى جهاز الاستخلاص خالية تمامًا من كبريتيد الهيدروجين (H₂S ) . وإلا، فإن أي كبريتيد هيدروجين يدخل جهاز الاستخلاص سيتفاعل مع المحلول القلوي المتداول ويتداخل مع تفاعلات ميروكس. لذلك، تُغسل المادة الأولية مسبقًا بتمريرها عبر دفعة من المحلول القلوي المائي لإزالة أي كبريتيد هيدروجين. التفاعل الذي يحدث في وعاء الغسل المسبق هو:

H₂S + NaOH → NaSH + H₂O

يتم التخلص من دفعة المحلول الكاوي الموجودة في وعاء الغسيل المسبق بشكل دوري باعتبارها " محلولاً كاوياً مستهلكاً " ويتم استبدالها بمحلول كاوي جديد حسب الحاجة.

مخطط التدفق

يوضح مخطط التدفق أدناه المعدات ومسارات التدفق المستخدمة في العملية. [ 1 ] يدخل غاز البترول المسال (أو النفتا الخفيفة) إلى وعاء الغسيل المسبق ويتدفق صعودًا عبر محلول قلوي يزيل أي كبريتيد الهيدروجين (H₂S ) قد يكون موجودًا في المادة الخام. ويمنع جهاز التجميع الموجود أعلى وعاء الغسيل المسبق انتقال المحلول القلوي خارج الوعاء.

ثم يدخل المادة الخام إلى وحدة استخلاص المركابتان ويتدفق صعودًا عبر أحواض التلامس حيث يلامس غاز البترول المسال بشكل مباشر محلول ميروكس القلوي المتدفق لأسفل، والذي يستخلص المركابتانات من غاز البترول المسال. يخرج غاز البترول المسال المُحلى من البرج ويتدفق عبر: وعاء ترسيب قلوي لإزالة أي قلوي عالق، ووعاء غسل بالماء لإزالة أي قلوي عالق متبقٍ، ووعاء يحتوي على طبقة من ملح الصخور لإزالة أي ماء عالق. يخرج غاز البترول المسال المُحلى الجاف من وحدة ميروكس.

يتدفق المحلول الكاوي الخارج من أسفل مستخلص المركابتان ("محلول ميروكس الكاوي الغني") عبر صمام تحكم يحافظ على ضغط المستخلص اللازم لإبقاء غاز البترول المسال سائلاً. ثم يُحقن المحلول بمحفز سائل خاص بشركة UOP (حسب الحاجة)، ويتدفق عبر مبادل حراري مُسخّن بالبخار ، ويُحقن بالهواء المضغوط قبل دخوله وعاء الأكسدة حيث تُحوّل المركابتانات المستخلصة إلى ثنائي كبريتيد. يحتوي وعاء الأكسدة على طبقة معبأة للحفاظ على تلامس وخلط جيدين بين المحلول الكاوي المائي وثنائي الكبريتيد غير القابل للذوبان في الماء.

يتدفق خليط الصودا الكاوية وثنائي الكبريتيد إلى وعاء الفصل، حيث يُترك ليشكل طبقة سفلية من صودا ميروكس الكاوية "الخفيفة" وطبقة علوية من ثنائي الكبريتيد. يُستخدم الجزء الرأسي من الفاصل لفصل الهواء الزائد وتصريفه، ويتضمن حلقة راشيج لمنع دخول أي ثنائي كبريتيد إلى الهواء المُصرّف. يُسحب ثنائي الكبريتيد من الفاصل ويُوجّه إلى مخزن الوقود أو إلى وحدة المعالجة الهيدروجينية. ثم تُضخ صودا ميروكس الكاوية المُجددة "الخفيفة" مرة أخرى إلى أعلى جهاز الاستخلاص لإعادة استخدامها.

مخطط انسيابي لوحدة معالجة Merox التقليدية لاستخلاص المركابتانات من غاز البترول المسال (LPG).

ميروكس التقليدي لتحلية وقود الطائرات أو الكيروسين

تُعدّ عملية ميروكس التقليدية لإزالة المركابتانات (أي تحلية) وقود الطائرات أو الكيروسين عملية أحادية الخطوة. [ 2 ] يحدث تفاعل أكسدة المركابتان في بيئة قلوية، حيث يتدفق وقود الطائرات أو الكيروسين، الممزوج بالهواء المضغوط، عبر طبقة ثابتة من المحفز في وعاء التفاعل. يتكون المحفز من حبيبات فحم مشبعة بمحفز خاص بشركة UOP. ويكون تفاعل الأكسدة كما يلي:

4 RSH + O 2 → 2 RSSR + 2H 2 O

كما هو الحال في عملية ميروكس التقليدية لمعالجة غاز البترول المسال، تتطلب عملية تحلية وقود الطائرات أو الكيروسين غسل المادة الخام مسبقًا لإزالة أي كبريتيد الهيدروجين الذي قد يتداخل مع عملية التحلية. التفاعل الذي يحدث في وعاء الغسل المسبق بالصودا الكاوية هو:

H₂S + NaOH → NaSH + H₂O

مخطط التدفق

مفاعل ميروكس عبارة عن وعاء رأسي يحتوي على طبقة من حبيبات الفحم المشبع بمحفز UOP. يمكن تشريب حبيبات الفحم بالمحفز في الموقع نفسه ، أو يمكن شراؤها من UOP مشبعة مسبقًا بالمحفز. يتم توفير بيئة قلوية عن طريق ضخ محلول كاوٍ إلى المفاعل بشكل متقطع حسب الحاجة.

يُحقن وقود الطائرات أو الكيروسين من أعلى وعاء الغسيل المسبق بالصودا الكاوية مع هواء مضغوط، ويدخل إلى أعلى وعاء مفاعل ميروكس مع أي صودا كاوية محقونة. يحدث تفاعل أكسدة المركابتان أثناء تسرب المادة الأولية إلى أسفل فوق المحفز. يتدفق ناتج المفاعل عبر وعاء ترسيب الصودا الكاوية، حيث يشكل طبقة سفلية من محلول الصودا الكاوية المائي وطبقة علوية من المنتج المُحلى غير القابل للذوبان في الماء.

يبقى المحلول القلوي في حوض الترسيب القلوي بحيث يحتوي الوعاء على خزان لإمدادات الصودا الكاوية التي يتم ضخها بشكل متقطع إلى المفاعل للحفاظ على البيئة القلوية.

يتدفق المنتج المُحلى من وعاء الترسيب القلوي عبر وعاء غسيل مائي لإزالة أي مواد قلوية عالقة وأي مواد أخرى غير مرغوب فيها قابلة للذوبان في الماء، ثم يمر عبر وعاء طبقة ملحية لإزالة أي ماء عالق، وأخيراً عبر وعاء ترشيح طيني. يزيل المرشح الطيني أي مواد قابلة للذوبان في الزيت، ومركبات غير معدنية (وخاصة النحاس)، وجزيئات دقيقة قد تمنع مطابقة المنتج لمواصفات وقود الطائرات.

الضغط المحفوظ في المفاعل هو الهواء المحقون الذي سيذوب تمامًا في المادة الأولية عند درجة حرارة التشغيل .

وحدة معالجة Merox التقليدية لتحلية وقود الطائرات أو الكيروسين

انظر أيضاً

مراجع