برجِ تقطیر، نفت را جدا می‌کند

اگر از کنارِ پالایشگاهِ آبادان، اصفهان یا تهران گذشته باشید، ستون‌های فلزیِ بلندی می‌بینید که از دورِ آن‌ها لوله‌های بسیار گذشته و گاهی شعله‌ای بالایشان می‌سوزد. این ستون‌ها بخشی از پالایشگاه‌اند. نفتِ سیاه و غلیظ از یک طرف واردِ آن‌ها می‌شود و از طرفِ دیگر گازِ کپسول، بنزین، نفت‌سفید، گازوئیل و قیر بیرون می‌آید. درونِ آن ستون‌های بلند چه رخ می‌دهد؟

یادآوری: تقطیرِ ساده

پارسال دیدیم که در تقطیر، مخلوطی از مایع‌ها را گرم می‌کنیم. جزئی که دمای جوشِ پایین‌تری دارد زودتر بخار می‌شود، بخارش در لوله‌ای سرد دوباره مایع می‌شود و جداگانه جمع می‌شود. برای جدا کردنِ دو مایع که دمای جوششان خیلی با هم فرق دارد، مثلِ آب و الکل، تقطیرِ ساده کافی است.

اما نفتِ خام صدها جزء دارد که دمای جوشِ بسیاری از آن‌ها خیلی به هم نزدیک است. برای چنین مخلوطی دستگاهِ بزرگ‌تر و هوشمندتری لازم است.

برجِ تقطیر

برجِ تقطیر ستونی فلزی به بلندیِ ده‌ها متر است که درونش طبقه‌طبقه با سینی‌های سوراخ‌دار جدا شده است. کار این‌طور پیش می‌رود:

1. نفتِ خام را در کوره‌ای تا حدودِ ۴۰۰ درجه‌ی سلسیوس گرم می‌کنند. بیشترِ آن بخار می‌شود.
2. بخارِ داغ از پایینِ برج وارد می‌شود و رو به بالا می‌رود.
3. برج پایینش داغ و بالایش خنک است. هرچه بخار بالاتر برود، سردتر می‌شود.
4. هر جزء وقتی به طبقه‌ای برسد که دمایش کمی پایین‌تر از دمای جوشِ آن جزء است، مایع می‌شود و در سینیِ آن طبقه جمع می‌شود و با لوله‌ای بیرون می‌رود.

پس هیدروکربن‌های بزرگ با دمای جوشِ بالا زود، در طبقه‌های پایین، مایع می‌شوند و هیدروکربن‌های کوچک تا بالای برج می‌روند. گازهایی مثلِ پروپان و بوتان از بالای برج بیرون می‌آیند و قیر و بخشِ سنگینی که هیچ‌وقت بخار نشده، از ته برج.

برش‌های نفتی

چون دمای جوشِ بسیاری از اجزا به هم نزدیک است، برج نمی‌تواند هر ماده را کاملاً خالص جدا کند. آنچه از هر طبقه بیرون می‌آید، مخلوطی از چند هیدروکربن با دمای جوشِ نزدیک به هم است. به هر کدام از این مخلوط‌ها برشِ نفتی می‌گویند.

هرچه پایین‌تر برویم، مولکول‌های برش بزرگ‌تر و سنگین‌ترند، دمای جوششان بالاتر است، رنگشان تیره‌تر است و غلیظ‌تر و سخت‌تر می‌سوزند.

بیشترِ دنیا به بنزین بیشتر از قیر نیاز دارد. برای همین در پالایشگاه بخشی از برش‌های سنگین را با گرما و کاتالیزگر «می‌شکنند» تا مولکول‌های کوچک‌ترِ پرمصرف به دست آید.

در خانه امتحان کنید

1. روی بطری‌ها و قوطی‌های انباری یا پارکینگِ خانه دنبالِ فراورده‌های نفتی بگردید: روغنِ موتور، گریس، واکس، نفت‌سفید. هر کدام از کدام طبقه‌ی برج آمده است؟
2. به نظرتان چرا گازِ کپسولِ آشپزخانه را مایع کرده و در کپسول نگه می‌دارند؟

واژه‌های این درس

• پالایشگاه - کارخانه‌ای که نفتِ خام را به فراورده‌های مفید جدا و تبدیل می‌کند.
• برجِ تقطیر - ستونی که اجزای نفت را بر اساسِ دمای جوش در طبقه‌های مختلف جدا می‌کند.
• برشِ نفتی - مخلوطی از هیدروکربن‌های با دمای جوشِ نزدیک که از یک طبقه‌ی برج بیرون می‌آید.

ایده‌ی اصلی

در پالایشگاه نفتِ خام را گرم می‌کنند تا بخار شود و در برجِ تقطیر بالا برود. برج پایینش داغ و بالایش خنک است؛ پس هر جزء در طبقه‌ای مایع می‌شود که با دمای جوشش جور است. هر مخلوطِ جداشده یک برشِ نفتی است، از گاز در بالا تا قیر در پایین.