معرفی انواع نفتا و کاربردهای آن

نفتا، که اغلب به عنوان بنزین سبک یا حلال نفتی نیز شناخته می‌شود، یکی از برش‌های هیدروکربنی مایع است که از فرآیند تقطیر جزء به جزء نفت خام در واحدهای پالایشگاهی حاصل می‌گردد. این ماده، به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی ویژه خود، در صنایع گوناگون به عنوان ماده اولیه و حلال کاربرد گسترده‌ای یافته است.

در فرآیند پالایش نفت خام، که شامل جداسازی هیدروکربن‌ها بر اساس نقاط جوش آن‌ها می‌باشد، نفتا به عنوان یک برش میانی بین گازهای سبک و نفت سفید استحصال می‌گردد. علاوه بر نفت خام، نفتا می‌تواند از منابع دیگری نظیر میعانات گاز طبیعی و همچنین فرآورده‌های حاصل از تقطیر قطران زغال سنگ نیز تولید شود. در اصطلاح تخصصی مهندسی نفت، برش نفتا معمولاً در محدوده دمایی 30 تا 200 درجه سانتیگراد به جوش می‌آید و شامل هیدروکربن‌هایی با 5 تا 12 اتم کربن در ساختار مولکولی خود می‌باشد. از نظر وزنی، نفتا به‌طور معمول 15 تا 30 درصد از ترکیب نفت خام را تشکیل می‌دهد و به عنوان یک ماده واسطه کلیدی در فرآیندهای پالایشی جهت تولید محصولات با ارزش افزوده بالاتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اهمیت نفتا در صنعت نفت و پتروشیمی

نفتا به عنوان یک ماده اولیه اساسی در صنایع پتروشیمی ایفای نقش می‌نماید. این برش هیدروکربنی به عنوان خوراک واحدهای تولید مواد شیمیایی متنوعی از جمله اتیلن، پروپیلن و بوتادین به کار گرفته می‌شود. این اولفین‌های سبک، بلوک‌های ساختمانی بنیادین در تولید پلیمرها، الاستومرها و سایر مواد پتروشیمی ضروری محسوب می‌گردند. علاوه بر این، نفتا به عنوان حلال صنعتی و همچنین جزء تشکیل‌دهنده برخی از فرمولاسیون‌های بنزین نیز کاربرد دارد.

در واحدهای اصلی پالایشگاهی نظیر واحدهای کراکینگ با بخار، ریفرمینگ کاتالیستی و ایزومریزاسیون، نفتا به عنوان خوراک اصلی فرآوری شده و به محصولات با ارزش‌تری مانند بنزین با اکتان بالا و واسطه‌های پتروشیمی تبدیل می‌گردد. از این رو، نفتا نه صرفاً یک محصول جانبی، بلکه یک جزء ساختاری حیاتی در تولید طیف وسیعی از مواد ضروری است که صنایع مختلف از حمل و نقل گرفته تا تولید را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

فرآیند تولید نفتا از نفت خام

نفت خام، مخلوطی پیچیده از انواع هیدروکربن‌ها با ساختارهای مولکولی متفاوت است. فرآیند پالایش، که عمدتاً از طریق تقطیر جزء به جزء صورت می‌پذیرد، امکان جداسازی این ترکیبات بر اساس اختلاف در نقاط جوش آن‌ها را فراهم می‌سازد. در یک برج تقطیر اتمسفریک، نفت خام پس از پیش‌گرمایش تا حدود 350 درجه سانتیگراد، وارد برج شده و اجزای مختلف آن تبخیر می‌گردند. ترکیبات سبک‌تر به سمت بالای برج صعود کرده و در سطوح بالاتر کندانس می‌شوند، در حالی که اجزای سنگین‌تر در پایین برج باقی می‌مانند.

برش نفتا در این فرآیند تقطیر، به عنوان یک جزء میانی، بین برش‌های سبک‌تر (مانند گاز مایع) و برش‌های سنگین‌تر (مانند نفت سفید) در برج تقطیر استحصال می‌گردد. این موقعیت در برج، محدوده نقطه جوش مشخصی را برای نفتا تعیین می‌نماید. به‌طور معمول، نفتا به صورت مایع از قسمت بالایی واحد تقطیر نفت خام به دست می‌آید و تحت عنوان نفتای بکر یا نفتای مستقیم شناخته می‌شود. این منبع اصلی تأمین نفتا در اکثر پالایشگاه‌ها بوده و حدود 11 درصد از حجم نفت خام ورودی را تشکیل می‌دهد.

دسته‌بندی‌های اصلی نفتا: نفتا سبک و نفتا سنگین

نفتا را می‌توان بر اساس محدوده نقطه جوش و طول زنجیره کربنی هیدروکربن‌های تشکیل‌دهنده آن، به دو دسته اصلی تقسیم نمود: نفتا سبک و نفتا سنگین.

نفتا سبک:

• ویژگی‌ها: عمدتاً شامل مولکول‌های هیدروکربنی با 5 تا 6 اتم کربن می‌باشد که منجر به نقطه جوش پایین‌تر آن می‌گردد.
• ترکیب شیمیایی: غنی از هیدروکربن‌های پارافینی با ساختار زنجیری مستقیم یا شاخه‌دار است.
• محدوده نقطه جوش: به‌طور معمول در بازه دمایی 30 تا 145 درجه سانتیگراد به جوش می‌آید.
• کاربردهای رایج:
  • به عنوان خوراک در واحدهای پتروشیمی جهت تولید اولفین‌های سبک نظیر اتیلن و پروپیلن.
  • به عنوان حلال در صنایع رنگ، پوشش و چاپ.
  • به عنوان جزء تشکیل‌دهنده بنزین و ماده افزودنی جهت ارتقاء عدد اکتان آن.
  • به عنوان خوراک واحدهای ایزومریزاسیون برای تولید بنزین با اکتان بالا.
  • به منظور کاهش ویسکوزیته نفت خام سنگین جهت تسهیل فرآیند انتقال.

نفتا سنگین:

• ویژگی‌ها: عمدتاً شامل مولکول‌های هیدروکربنی با 7 تا 12 اتم کربن بوده که سبب نقطه جوش بالاتر آن می‌گردد.
• ترکیب شیمیایی: غنی از هیدروکربن‌های نفتنی با ساختار حلقوی اشباع شده است.
• محدوده نقطه جوش: به‌طور معمول در بازه دمایی 140 تا 205 درجه سانتیگراد به جوش می‌آید.
• کاربردهای رایج:
  • به عنوان خوراک در واحدهای تولید روغن‌های پایه روان کننده و آسفالت.
  • به عنوان خوراک اصلی واحدهای ریفرمینگ کاتالیستی جهت تولید اجزای بنزین با اکتان بالا نظیر آروماتیک‌ها.
  • به منظور تولید برش‌های نفتی با گوگرد کم برای مصارف تولید بنزین و سوخت جت.

سایر دسته‌بندی‌های نفتا:

علاوه بر دسته‌بندی اصلی بر اساس وزن مولکولی و نقطه جوش، نفتا می‌تواند بر اساس ترکیب شیمیایی غالب (پارافینی، نفتنی، آروماتیک) و همچنین کاربرد نهایی (مانند نفتاهای حلال با محدوده‌های نقطه جوش مشخص) نیز تقسیم‌بندی گردد. استانداردهای صنعتی نظیر API و ASTM نیز مشخصات و روش‌های آزمون متعددی را برای انواع مختلف نفتا تعیین نموده‌اند که تضمین‌کننده کیفیت و یکنواختی این محصول در تجارت و صنعت می‌باشد.

کاربردهای متنوع نفتا در صنایع مختلف:

• صنعت پتروشیمی:

 نفتا به عنوان خوراک اصلی در واحدهای کراکینگ با بخار جهت تولید اتیلن و پروپیلن، که مواد اولیه تولید پلیمرها، الیاف مصنوعی و سایر مواد شیمیایی هستند، به کار می‌رود.

• صنعت سوخت:

 نفتا به عنوان خوراک واحدهای ریفرمینگ کاتالیستی جهت تولید بنزین با اکتان بالا و همچنین به عنوان جزء اختلاط در فرمولاسیون بنزین و سوخت جت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• صنعت حلال‌ها:

 انواع مختلف نفتا با محدوده‌های نقطه جوش گوناگون به عنوان حلال‌های صنعتی در تولید رنگ، پوشش، چسب و مواد پاک کننده کاربرد دارند. نفتاهای VM&P (Varnish Makers’ and Painters’) نمونه‌ای از این دسته‌اند.

• سایر کاربردها: در مصارف خاص، نفتا به عنوان سوخت در اجاق‌های کمپینگ و فانوس‌ها (تحت عنوان “گاز سفید”)، مایع فندک و همچنین به عنوان رقیق کننده در صنعت معدن قیر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ارتباط نفتا با سایر فرآورده‌های نفتی:

نفتا در زنجیره تولید فرآورده‌های نفتی، جایگاهی بین برش‌های سبک‌تر نظیر گاز مایع و برش‌های سنگین‌تر مانند نفت سفید و گازوئیل دارد. در فرآیند پالایش، نفتا به عنوان یک جزء میانی استحصال شده و سپس بر اساس نوع و کاربرد نهایی، تحت فرآیندهای تبدیلی مختلف قرار گرفته و به محصولاتی نظیر بنزین، حلال‌ها و خوراک پتروشیمی تبدیل می‌گردد. در مقابل، فرآورده‌های سنگین‌تر مانند قیر و روغن‌های پایه از برش‌های سنگین‌تر نفت خام و پس از حذف نفتا به دست می‌آیند، هرچند که در برخی موارد، نفتا می‌تواند به عنوان حلال یا ماده اولیه در تولید این فرآورده‌ها نیز نقش ایفا نماید.

نتیجه‌گیری: اهمیت استراتژیک نفتا

در خاتمه، نفتا به عنوان یک برش هیدروکربنی چند منظوره، نقش بسزایی در صنایع نفت، پتروشیمی و سایر صنایع وابسته ایفا می‌نماید. خواص فیزیکی و شیمیایی منحصربه‌فرد آن، امکان استفاده از آن را به عنوان ماده اولیه، حلال و جزء تشکیل‌دهنده سوخت‌های مختلف فراهم آورده است. از این رو، نفتا به عنوان یک واسطه حیاتی در زنجیره ارزش صنایع نفت و شیمیایی محسوب شده و تأمین پایدار آن از اهمیت استراتژیک برخوردار می‌باشد.