פיצוח פחמימנים
פיצוח פחמימנים (Hydrocarbons Cracking) הוא תהליך כימי של שבירת שרשרות פחמימנים ארוכות לשרשרות קצרות בריאקטורים הנקראים פצחנים (Crackers). לתהליך זה ערך כלכלי רב מכיוון שהוא הופך מוצרי נפט זולים וכבדים (כמו מזוט ושאריות זיקוק - Residual) לחומרים בעלי ערך כלכלי גבוה כמו סולר, קרוסין, נפטא ועוד. נהוג לחלק את תהליך הפיצוח לשני סוגים: פיצוח תרמי ופיצוח קטליטי. בבתי הזיקוק בארץ מותקנים פצחנים משני הסוגים.
היסטוריה עריכה
תהליך זיקוק הנפט הגולמי סיפק תוצרי אנרגיה לתעשיות השונות (גז פחמימני לבישול, למנועי גז ולתעשייה הפטרוכימית, בנזין למכוניות, קרוסין למטוסים, סולר למנועי דיזל וכו'). בין השאר סיפקה תעשיית הנפט תזקיקים כבדים (בעיקר מזוט) לתחנות הכוח. תזקיקים אלו[1], המופקים מתחתית עמודת הזיקוק, נמכרו במחיר נמוך לתחנות כוח ושימשו לשריפה בתנורים על מנת לייצר קיטור וחשמל.
תזקיקים אלו כוללים חומרים מזהמים כגון גופרית וחנקות ולכן שריפתם מביאה לזיהום אוויר רב. עם החמרת התקנים הבינלאומיים לזיהום אוויר נדרשו תחנות הכוח להתאים עצמן לחוקים אלו על ידי מעבר לדלקים קלים ונקיים יותר, לפחם ולגז[2].
תהליכים אלו הקטינו את הביקוש למוצרים כבדים ואילצו את בתי הזיקוק להתמודד עם השינוי. הפתרון שנעשה בו שימוש בתעשייה הוא פיצוח התזקיקים הכבדים לתזקיקים קלים ולגזים בהם ניתן להשתמש בתעשיות אחרות (כגון הפטרוכימיה)[3].
פיצוח תרמי עריכה
תהליך זה הומצא ב-1891 על ידי המהנדס הרוסי ולדימיר שוחוב. בתהליך, המבוצע בריאקטור בלחץ גבוה, מחממים את הפחמימנים לטמפרטורה גבוהה שגורמת לפירוק השרשרת הפחמימנית לשרשרות קצרות יותר[4], לגזים ולמימן. התהליך הוא תהליך רציף המבוצע בריאקטור, כשקיטור מוזרק לתהליך על מנת לשפר את הפיצוח.
תהליך זה השיג את מטרתו, אך דרש הגעה לטמפרטורות גבוהות מאוד, דבר שגרם לאחוז גבוה של פחם (Cock) ולתפוקה נמוכה (Low Yield)[5].
פיצוח קטליטי עריכה
השימוש בקטליזטור בתעשיית הנפט נוסה כבר ב-1915 אך רק ב-1936 נעשה בו שימוש בהיקף תעשייתי.
התהליך הקטליטי הרציף משפר את התהליך התרמי על ידי שימוש בקטליזטור. הקטליזטור מזרז את התהליך הכימי ומאפשר פיצוח פחמימנים בטמפרטורות נמוכות יותר מהנדרש בתהליך התרמי הקונבנציונלי דבר המביא להקטנת הפיחום (Cocking) ולהגדלת יעילות התהליך.
כחלק מהתהליך הרציף, עובר הקטליזטור תהליך רענון רציף בטמפרטורה גבוהה שמנקה את הפחם המצטבר על גרגרי החומר.
מרכיבי מתקן פיצוח קטליטי עריכה
פצחן קטליטי כולל 4 יחידות עיקריות:
- ריאקטור פיצוח (Reactor) - בו מתבצע פיצוח הפחמימנים הכבדים לאחר מגע עם קטליזטור לוהט.
- ריאקטור ריענון (Regenerator) - בו מרוענן הקטליזטור המשומש על ידי שריפת מעטה הפחם, שנוצר עליו במהלך הפיצוח, בטמפרטורה גבוהה בעזרת אוויר חם.
- מדחסי אוויר/טורבינות גז - משמשים להזרמת כמויות אוויר גדולות הנדרשות לתהליך הרענון
- עמודת זיקוק - משמשת להפרדת הפחמימנים המפוצחים לפרקציות השונות
ראו גם עריכה
קישורים חיצוניים עריכה
הערות שוליים עריכה
- ^ התזקיקים הכבדים מאופיינים במשקל סגולי גבוה בגלל שרשרות פחמימנים ארוכות
- ^ בנוסף לשינוי מקורות האנרגיה, משקיעות תחנות הכוח כסף רב במערכות לסינון גזי פליטה
- ^ הקטנת הביקוש לתזקיקים קלים העלתה גם את מחיר הנפט הגולמי הקל (שמכיל אחוז נמוך של פרקציית תזקיקים כבדים)
- ^ בנוסף לקיצור השרשרות הפחמימניות, גורם התהליך לשינוי המבנה המולקולרי עקב ייצור קשרים כפולים וטבעות ארומטיות
- ^ תהליך הפיצוח התרמי מתבצע בטמפרטורות מעל ל-450–500 מעלות צלזיוס, שאלו בטמפרטורות בהן מואץ תהליך הפיחום