مقدمة في أنواع النفتا وتطبيقاتها

النفتا، التي يشار إليها غالبًا بالبنزين الخفيف أو الأثير البترولي، هي جزء هيدروكربوني سائل مشتق من التقطير التجزيئي للنفط الخام في وحدات التكرير. نظرًا لخصائصها الفيزيائية والكيميائية الفريدة، فإنها تجد استخدامًا واسع النطاق كمادة وسيطة ومذيب في مختلف الصناعات.

في عملية تكرير النفط الخام، والتي تتضمن فصل الهيدروكربونات بناءً على نقاط غليانها، يتم استخلاص النفتا كقطع وسيط بين الغازات الخفيفة والكيروسين. بالإضافة إلى النفط الخام، يمكن أيضًا إنتاج النفتا من مصادر أخرى مثل مكثفات الغاز الطبيعي ومنتجات تقطير قطران الفحم. في المصطلحات المتخصصة لهندسة البترول، يغلي قطع النفتا عادةً في نطاق درجة حرارة من 30 إلى 200 درجة مئوية ويتكون من هيدروكربونات تحتوي على 5 إلى 12 ذرة كربون في بنيتها الجزيئية. من حيث الوزن، تشكل النفتا عادةً ما بين 15 إلى 30 بالمائة من تركيبة النفط الخام وتعمل كعنصر وسيط رئيسي في عمليات التكرير لإنتاج منتجات ذات قيمة مضافة أعلى.

أهمية النفتا في صناعة النفط والبتروكيماويات

تلعب النفتا دورًا أساسيًا كمادة خام أولية في صناعة البتروكيماويات. يستخدم هذا الجزء الهيدروكربوني كلقيم لوحدات إنتاج مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية، بما في ذلك الإيثيلين والبروبيلين والبوتادين. تعتبر هذه الأوليفينات الخفيفة اللبنات الأساسية في إنتاج البوليمرات والإلاستومرات والمواد البتروكيماوية الأساسية الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم النفتا كمذيب صناعي وكمكون في بعض تركيبات البنزين.

في وحدات التكرير الرئيسية مثل وحدات التكسير بالبخار والتحويل الحفزي ووحدات الأيزومريزاسيون، تتم معالجة النفتا كلقيم رئيسي وتحويلها إلى منتجات ذات قيمة أعلى مثل البنزين عالي الأوكتان والوسائط البتروكيماوية. لذلك، فإن النفتا ليست مجرد منتج ثانوي ولكنها مكون هيكلي حيوي في إنتاج مجموعة واسعة من المواد الأساسية التي تؤثر على مختلف الصناعات، من النقل إلى التصنيع.

عملية إنتاج النفتا من النفط الخام

النفط الخام هو خليط معقد من أنواع مختلفة من الهيدروكربونات ذات الهياكل الجزيئية المختلفة. تسمح عملية التكرير، التي تتم بشكل أساسي من خلال التقطير التجزيئي، بفصل هذه المركبات بناءً على الاختلافات في نقاط غليانها. في برج التقطير الجوي، يدخل النفط الخام بعد التسخين المسبق إلى حوالي 350 درجة مئوية إلى البرج، وتتبخر مكوناته المختلفة. تصعد المركبات الأخف إلى أعلى البرج وتتكثف في مستويات أعلى، بينما تبقى المكونات الأثقل في أسفل البرج.

يتم استخلاص قطع النفتا في عملية التقطير هذه، كمكون وسيط، بين القطع الأخف (مثل الغاز البترولي المسال) والقطع الأثقل (مثل الكيروسين) في برج التقطير. يحدد هذا الموقع في البرج نطاقًا محددًا لنقطة غليان النفتا. عادة، يتم الحصول على النفتا كسائل من الجزء العلوي من وحدة تقطير النفط الخام ويعرف باسم النفتا العذراء أو النفتا المستقيمة. هذا هو المصدر الرئيسي لتوريد النفتا في معظم المصافي، ويشكل حوالي 11 بالمائة من حجم النفط الخام المدخل.

التصنيفات الرئيسية للنفتا: النفتا الخفيفة والنفتا الثقيلة

يمكن تقسيم النفتا إلى فئتين رئيسيتين بناءً على نطاق نقطة غليانها وطول السلسلة الكربونية للهيدروكربونات المكونة لها: النفتا الخفيفة والنفتا الثقيلة.

النفتا الخفيفة:

• الخصائص: تتكون أساسًا من جزيئات هيدروكربونية تحتوي على 5 إلى 6 ذرات كربون، مما يؤدي إلى انخفاض نقطة غليانها.
• التركيب الكيميائي: غنية بالهيدروكربونات البارافينية ذات الهياكل المستقيمة أو المتفرعة السلسلة.
• نطاق نقطة الغليان: تغلي عادة في نطاق درجة حرارة من 30 إلى 145 درجة مئوية.
• التطبيقات الشائعة:
  • كلقيم في وحدات البتروكيماويات لإنتاج الأوليفينات الخفيفة مثل الإيثيلين والبروبيلين.
  • كمذيب في صناعات الطلاء والدهانات والطباعة.
  • كمكون في البنزين ومادة مضافة لتعزيز رقم الأوكتان فيه.
  • كلقيم لوحدات الأيزومريزاسيون لإنتاج بنزين عالي الأوكتان.
  • لتقليل لزوجة النفط الخام الثقيل لتسهيل عملية النقل.

النفتا الثقيلة:

• الخصائص: تتكون أساسًا من جزيئات هيدروكربونية تحتوي على 7 إلى 12 ذرة كربون، مما يؤدي إلى ارتفاع نقطة غليانها.
• التركيب الكيميائي: غنية بالهيدروكربونات النفثينية ذات الهياكل الحلقية المشبعة.
• نطاق نقطة الغليان: تغلي عادة في نطاق درجة حرارة من 140 إلى 205 درجة مئوية.
• التطبيقات الشائعة:
  • كلقيم في وحدات إنتاج زيوت التشحيم الأساسية والأسفلت.
  • كلقيم رئيسي لوحدات التحويل الحفزي لإنتاج مكونات البنزين عالية الأوكتان مثل العطريات.
  • لإنتاج قطاعات نفتا منخفضة الكبريت لاستخدامها في إنتاج البنزين ووقود الطائرات.

تصنيفات أخرى للنفتا:

بالإضافة إلى التصنيف الرئيسي بناءً على الوزن الجزيئي ونقطة الغليان، يمكن أيضًا تصنيف النفتا بناءً على تركيبها الكيميائي السائد (بارافيني، نفثيني، عطري) وكذلك استخدامها النهائي (مثل نفتا المذيبات ذات نطاقات نقطة غليان محددة). وضعت المعايير الصناعية مثل API و ASTM أيضًا العديد من المواصفات وطرق الاختبار لأنواع مختلفة من النفتا، مما يضمن جودة واتساق هذا المنتج في التجارة والصناعة.

تطبيقات متنوعة للنفتا في مختلف الصناعات:

• صناعة البتروكيماويات: تستخدم النفتا كلقيم رئيسي في وحدات التكسير بالبخار لإنتاج الإيثيلين والبروبيلين، وهما مادتان خام أساسيتان لإنتاج البوليمرات والألياف الاصطناعية والمواد الكيميائية الأخرى.
• صناعة الوقود: تستخدم النفتا كلقيم لوحدات التحويل الحفزي لإنتاج بنزين عالي الأوكتان وكمكون مزج في تركيبات البنزين ووقود الطائرات.
• صناعة المذيبات: تستخدم أنواع مختلفة من النفتا ذات نطاقات غليان مختلفة كمذيبات صناعية في إنتاج الدهانات والطلاءات والمواد اللاصقة وعوامل التنظيف. تعتبر نفتا VM&P (Varnish Makers’ and Painters’) مثالًا على هذه الفئة.
• تطبيقات أخرى: في تطبيقات محددة، تستخدم النفتا كوقود في مواقد التخييم والفوانيس (يشار إليها باسم “الغاز الأبيض”)، وسائل الولاعات، وكذلك كمخفف في صناعة تعدين الرمال النفطية.

العلاقة بين النفتا والمنتجات البترولية الأخرى:

في سلسلة إنتاج المنتجات البترولية، تحتل النفتا موقعًا بين القطاعات الأخف مثل الغاز البترولي المسال والقطاعات الأثقل مثل الكيروسين وزيت الديزل. في عملية التكرير، يتم استخلاص النفتا كمكون وسيط ثم تخضع لعمليات تحويل مختلفة بناءً على نوعها واستخدامها النهائي، لتصبح منتجات مثل البنزين والمذيبات واللقيم البتروكيماوي. في المقابل، يتم الحصول على المنتجات الأثقل مثل البيتومين والزيوت الأساسية من قطاعات النفط الخام الأثقل وبعد إزالة النفتا، على الرغم من أنه في بعض الحالات، يمكن أن تعمل النفتا أيضًا كمذيب أو مادة خام في إنتاج هذه المنتجات.

الخلاصة: الأهمية الاستراتيجية للنفتا

في الختام، تلعب النفتا، كجزء هيدروكربوني متعدد الاستخدامات، دورًا مهمًا في صناعات النفط والبتروكيماويات والصناعات الأخرى ذات الصلة. تسمح خصائصها الفيزيائية والكيميائية الفريدة باستخدامها كمادة خام ومذيب ومكون لمختلف أنواع الوقود. لذلك، تعتبر النفتا وسيطًا حيويًا في سلسلة قيمة صناعات النفط والكيماويات، ويعد إمدادها المستقر ذا أهمية استراتيجية.