पेट्रोलियम शोधन प्रक्रियाएं



पेट्रोलियम रिफाइनिंग प्रक्रियाएं कच्चे तेल को उपयोगी उत्पादों जैसे तरलीकृत पेट्रोलियम गैस (एलपीजी), गैसोलीन या पेट्रोल, केरोसिन जेट ईंधन डीजल तेल और ईंधन में बदलने के लिए पेट्रोलियम रिफाइनरियों (जिन्हें तेल रिफाइनरियों के रूप में भी जाना जाता है) में उपयोग की जाने वाली रासायनिक इंजीनियरिंग प्रक्रियाएं और अन्य सुविधाएं हैं। रिफाइनरियां बहुत बड़े औद्योगिक परिसर हैं जिनमें कई अलग-अलग प्रसंस्करण इकाइयां और उपयोगिता इकाइयां और संचयन टैंक जैसी सहायक सुविधाएं सम्मिलित हैं। प्रत्येक रिफाइनरी की अपनी अनूठी व्यवस्था और रिफाइनिंग प्रक्रियाओं का संयोजन होता है जो मुख्य रूप से रिफाइनरी स्थान वांछित उत्पादों और आर्थिक विचारों द्वारा निर्धारित होता है।

कुछ आधुनिक पेट्रोलियम रिफाइनरियां प्रति दिन 800,000 से 900,000 बैरल (इकाई) (127,000 से 143,000 क्यूबिक मीटर) कच्चे तेल की प्रक्रिया करती हैं।

इतिहास
मुहम्मद इब्न ज़कारिया रज़ी (सी.-865-925) जैसी हस्तपुस्तिकाओं में दिए गए स्पष्ट विवरणों के साथ, इस्लामी रसायनज्ञों द्वारा कच्चे तेल का आसवन किया गया था। बगदाद की सड़कों को तारकोल से पक्का किया गया था जो पेट्रोलियम से प्राप्त होता था जो इस क्षेत्र में प्राकृतिक क्षेत्रों से सुलभ हो गया था। 9वीं शताब्दी में, आधुनिक बाकू, अज़रबैजान के आसपास के क्षेत्र में तेल क्षेत्रों का शोषण किया गया था। इन क्षेत्रों का वर्णन इस्लामिक भूगोलवेत्ता अबू अल-हसन 'अली अल-मसूदी द्वारा 10वीं शताब्दी में और मार्को पोलो द्वारा 13वीं शताब्दी में किया गया था, जिन्होंने उन कुओं के उत्पादन को सैकड़ों शिपलोड के रूप में वर्णित किया था। सैन्य उद्देश्यों के लिए ज्वलनशील उत्पादों का उत्पादन करने के लिए इस्लामी रसायनज्ञों ने भी कच्चे तेल का आसवन किया।

उन्नीसवीं शताब्दी से पहले, बेबीलोन, मिस्र, चीन, फिलीपींस, रोम और कैस्पियन सागर के किनारे पेट्रोलियम को विभिन्न रूपों में जाना और उपयोग किया जाता था। कहा जाता है कि पेट्रोलियम उद्योग का आधुनिक इतिहास 1846 में प्रारंभ हुआ था, जब कनाडा के नोवा स्कोटिया के अब्राहम गेस्नर ने कोयले से मिट्टी के तेल का उत्पादन करने के लिए एक प्रक्रिया तैयार की थी। इसके तुरंत बाद, 1854 में, इग्नेसी लुकासिविक्ज़ ने पोलैंड के क्रोसनो शहर के पास हाथ से खोदे गए तेल के कुओं से मिट्टी के तेल का उत्पादन प्रारंभ किया। रोमानिया में प्रचुर मात्रा में उपलब्ध तेल का उपयोग करके 1856 में रोमानिया के प्लोएस्टी में पहली बड़ी पेट्रोलियम रिफाइनरी बनाई गई थी।

उत्तरी अमेरिका में, पहला तेल कुआं 1858 में ओंटारियो, कनाडा में जेम्स मिलर विलियम्स द्वारा ड्रिल किया गया था। संयुक्त राज्य अमेरिका में, पेट्रोलियम उद्योग 1859 में प्रारंभ हुआ जब एडविन ड्रेक को टिटसविले, पेंसिल्वेनिया के पास तेल मिला 1800 के दशक में उद्योग धीरे-धीरे बढ़ा, मुख्य रूप से तेल के लैंप के लिए मिट्टी के तेल का उत्पादन। बीसवीं शताब्दी की प्रारंभ में, आंतरिक दहन इंजन की प्रारंभ और ऑटोमोबाइल में इसके उपयोग ने गैसोलीन के लिए एक बाजार तैयार किया जो पेट्रोलियम उद्योग के अधिक तेजी से विकास के लिए प्रेरणा था। ओंटारियो और पेन्सिलवेनिया जैसे पेट्रोलियम की प्रारंभ खोज जल्द ही ओक्लाहोमा, टेक्सास और कैलिफोर्निया में बड़े तेल "बूम" से आगे निकल गई।

1940 के दशक की प्रारंभ में द्वितीय विश्व युद्ध से पहले, संयुक्त राज्य अमेरिका में अधिकांश पेट्रोलियम रिफाइनरियों में केवल कच्चे तेल की आसवन इकाइयां सम्मिलित थीं (जिन्हें अधिकांशतः वायुमंडलीय कच्चे तेल के आसवन इकाइयों के रूप में संदर्भित किया जाता है)। कुछ रिफाइनरियों में निर्वात आसवन इकाइयों के साथ-साथ थर्मल क्रैकिंग इकाइयां जैसे विस्ब्रेकर (श्यानता तोड़ने वाले तेल की श्यानता कम करने वाली इकाइयां) भी थीं। नीचे चर्चा की गई सभी अन्य शोधन प्रक्रियाएँ युद्ध के समय या युद्ध के कुछ वर्षों के अंदर  विकसित की गई थीं। युद्ध समाप्त होने के 5 से 10 वर्षों के अंदर  वे व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हो गए और दुनिया भर में पेट्रोलियम उद्योग में बहुत तेजी से विकास हुआ। प्रौद्योगिकी में उस वृद्धि और दुनिया भर में रिफाइनरियों की संख्या और आकार में वृद्धि के लिए मोटर वाहन गैसोलीन और विमान ईंधन की बढ़ती मांग थी।

संयुक्त राज्य अमेरिका में, विभिन्न जटिल आर्थिक और राजनीतिक कारणों से, नई रिफाइनरियों का निर्माण लगभग 1980 के दशक में लगभग रुक गया था। चूँकि संयुक्त राज्य अमेरिका में कई उपस्थित रिफाइनरियों ने अपनी कई इकाइयों और/या निर्मित ऐड-ऑन इकाइयों को नया रूप दिया है जिससे उनकी कच्चे तेल की प्रसंस्करण क्षमता में वृद्धि हो, उनके उत्पाद गैसोलीन की  ओकटाइन रेटिंग में वृद्धि हो,  गंधक सामग्री को कम किया जा सकता है । पर्यावरण नियमों का पालन करने और पर्यावरण वायु प्रदूषण और जल प्रदूषण आवश्यकताओं का अनुपालन करने के लिए उनके डीजल ईंधन और घरेलू ताप ईंधन की है ।

रिफाइनरियों की मुख्य प्रसंस्करण इकाइयां - उपचार

 * पेट्रोलियम रिफाइनिंग प्रक्रियाएं # कच्चे तेल की आसवन इकाई: अन्य इकाइयों में आगे की प्रक्रिया के लिए आने वाले कच्चे तेल को विभिन्न अंशों में आसवित करती है।
 * वैक्यूम आसवन इकाई: कच्चे तेल आसवन इकाई के नीचे से अवशेष तेल को और आसवित करता है। निर्वात आसवन वायुमंडलीय दबाव से अधिक कम दबाव पर किया जाता है।
 * हाइड्रोडीसल्फराइजेशन यूनिट: रिफाइनरी के अंदर कच्चे तेल के आसवन या अन्य इकाइयों से पेट्रोलियम [[ मिट्टी का तेल ]] अंश को डीसल्फराइज करने के लिए हाइड्रोजन का उपयोग करता है।
 * उत्प्रेरक सुधार यूनिट: डीसल्फराइज्ड नेफ्था मॉलिक्यूल्स को रिफॉर्मेट बनाने के लिए हाई-ऑक्टेन मॉलिक्यूल्स में बदलता है, जो कि अंतिम उत्पाद गैसोलीन या पेट्रोल का एक घटक है।
 * alkylation यूनिट: आइसोब्यूटेन और ब्यूटिलीन को अल्काइलेट में परिवर्तित करता है, जो अंत-उत्पाद गैसोलीन या पेट्रोल का एक बहुत ही उच्च-ऑक्टेन घटक है।
 * आइसोमराइज़ेशन यूनिट: अंतिम उत्पाद गैसोलीन में सम्मिश्रण के लिए सामान्य पेंटेन जैसे रैखिक अणुओं को उच्च-ऑक्टेन शाखाओं वाले अणुओं में परिवर्तित करता है। अल्काइलेशन यूनिट में उपयोग के लिए रैखिक सामान्य ब्यूटेन को आइसोब्यूटेन में परिवर्तित करने के लिए भी उपयोग किया जाता है।
 * हाइड्रोडीसल्फराइजेशन यूनिट: क्रूड ऑयल डिस्टिलेशन यूनिट (जैसे डीजल तेल) से कुछ अन्य आसुत अंशों को डीसल्फराइज करने के लिए हाइड्रोजन का उपयोग करता है।
 * मेरॉक्स (mercaptan ऑक्सीडाइज़र) या इसी तरह की इकाइयाँ: कार्बनिक डाइसल्फ़ाइड में अवांछित मर्कैप्टन को ऑक्सीकरण करके एलपीजी, मिट्टी के तेल या जेट ईंधन को डीसल्फ़राइज़ करें।
 * हाइड्रोट्रीटर्स से हाइड्रोजन सल्फाइड गैस को एंड-प्रोडक्ट एलिमेंटल सल्फर में बदलने के लिए अमीन गैस ट्रीटर, क्लॉस प्रक्रिया और टेल गैस ट्रीटमेंट। 2005 में दुनिया भर में उत्पादित 64,000,000 मीट्रिक टन सल्फर का बड़ा हिस्सा पेट्रोलियम रिफाइनिंग और प्राकृतिक गैस प्रसंस्करण संयंत्रों से उप-उत्पाद सल्फर था।
 * द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग (एफसीसी) इकाई: कच्चे तेल के आसवन से भारी, उच्च-उबलने वाले अंशों को हल्का और कम उबलते, अधिक मूल्यवान उत्पादों में परिवर्तित करके अपग्रेड करता है।
 * हाइड्रोक्रेकर यूनिट: कच्चे तेल के आसवन से भारी अंशों और वैक्यूम आसवन इकाइयों को हल्के, अधिक मूल्यवान उत्पादों में अपग्रेड करने के लिए हाइड्रोजन का उपयोग करता है।
 * विस्ब्रेकर यूनिट वैक्यूम डिस्टिलेशन यूनिट से भारी अवशिष्ट तेलों को थर्मल रूप से लाइटर, अधिक मूल्यवान कम श्यानताउत्पादों में क्रैक करके अपग्रेड करती है।
 * विलंबित कोकिंग और द्रव कोकर इकाइयां: बहुत भारी अवशिष्ट तेलों को अंत-उत्पाद पेट्रोलियम कोक के साथ-साथ नाफ्था और पेट्रोल तेल उप-उत्पादों में परिवर्तित करें।

रिफाइनरियों की सहायक प्रसंस्करण इकाइयां - प्रीट्रीटमेंट

 * भाप सुधार यूनिट: हाइड्रोट्रीटर्स और/या हाइड्रोक्रैकर के लिए प्राकृतिक गैस को हाइड्रोजन में परिवर्तित करती है।
 * क्लॉस प्रोसेस यूनिट: क्लॉस प्रक्रिया में अंत-उत्पाद सल्फर में बाद में रूपांतरण के लिए विभिन्न अपशिष्ट जल धाराओं से हाइड्रोजन सल्फाइड गैस को हटाने के लिए भाप का उपयोग करता है।
 * यूटिलिटी यूनिट्स जैसे सर्कुलेटिंग कूलिंग वॉटर के लिए शीतलन टॉवर ्स,  पानी-ट्यूब बॉयलर, न्यूमैटिकली ऑपरेटेड नियंत्रण वॉल्व के लिए इंस्ट्रूमेंट एयर सिस्टम्स और एक  बिजली उपकेंद्र ।
 * अपशिष्ट जल संग्रह और उपचार प्रणाली जिसमें एपीआई विभाजक, घुलित वायु प्लवनशीलता (डीएएफ) इकाइयाँ और कुछ प्रकार के उपचार (जैसे एक सक्रिय कीचड़ बायोट्रीटर) सम्मिलित हैं, जिससे अपशिष्ट जल को पुन: उपयोग या निपटान के लिए उपयुक्त बनाया जा सके। * प्रोपेन और इसी तरह के गैसीय ईंधन के लिए तरलीकृत गैस (एलपीजी) संचयन बर्तन उन्हें तरल रूप में बनाए रखने के लिए पर्याप्त दबाव में। ये आमतौर पर गोलाकार बर्तन या गोलियां (गोल सिरों वाले क्षैतिज बर्तन) होते हैं।
 * कच्चे तेल और तैयार उत्पादों के लिए संचयन टैंक, आमतौर पर ऊर्ध्वाधर, बेलनाकार जहाजों में कुछ प्रकार के वाष्प उत्सर्जन नियंत्रण होते हैं और तरल छलकने के लिए मिट्टी के बरम से घिरे होते हैं।

कच्चा तेल - आसवन इकाई
कच्चा तेल आसवन इकाई (सीडीयू) वस्तुतः सभी पेट्रोलियम रिफाइनरियों में पहली प्रसंस्करण इकाई है। सीडीयू आने वाले कच्चे तेल को अलग-अलग उबलते रेंज के विभिन्न अंशों में आसवित करता है, जिनमें से प्रत्येक को फिर अन्य रिफाइनरी प्रसंस्करण इकाइयों में संसाधित किया जाता है। सीडीयू को अधिकांशतः कच्चे तेल के वायुमंडलीय आसवन के रूप में जाना जाता है क्योंकि यह वायुमंडलीय दबाव से थोड़ा ऊपर संचालित होता है। नीचे एक ठेठ कच्चे तेल आसवन इकाई का एक योजनाबद्ध प्रवाह आरेख है। कुछ गर्म, आसुत अंशों और अन्य धाराओं के साथ गर्मी का आदान-प्रदान करके आने वाले कच्चे तेल को पहले से गरम किया जाता है। इसके बाद अकार्बनिक लवण (मुख्य रूप से सोडियम क्लोराइड) को हटाने के लिए अलंकृत किया जाता है।

डीसाल्टर के बाद, कुछ गर्म, आसुत अंशों और अन्य धाराओं के साथ गर्मी का आदान-प्रदान करके कच्चे तेल को और गर्म किया जाता है। इसके बाद इसे ईंधन से चलने वाली भट्टी (फायर हीटर) में लगभग 398 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म किया जाता है और आसवन इकाई के तल में भेजा जाता है।

आसवन टावर ओवरहेड का शीतलन और संघनन आंशिक रूप से आने वाले कच्चे तेल के साथ गर्मी का आदान-प्रदान करके और आंशिक रूप से या तो एयर-कूल्ड या वाटर-कूल्ड कंडेनसर द्वारा प्रदान किया जाता है। आसवन कॉलम से अतिरिक्त गर्मी को एक पंपअराउंड सिस्टम द्वारा हटा दिया जाता है जैसा कि नीचे चित्र में दिखाया गया है।

जैसा कि प्रवाह आरेख में दिखाया गया है, आसवन स्तंभ से ऊपरी आसुत अंश नाफ्था है। स्तंभ के ऊपर और नीचे के बीच के विभिन्न बिंदुओं पर आसवन स्तंभ के किनारे से निकाले गए अंशों को साइडकट कहा जाता है। आने वाले कच्चे तेल के साथ गर्मी का आदान-प्रदान करके प्रत्येक साइडकट्स (यानी, मिट्टी के तेल, हल्के गैस तेल और भारी गैस तेल) को ठंडा किया जाता है। आगे संसाधित होने से पहले सभी अंशों (यानी, ओवरहेड नेफ्था, साइडकट और बॉटम अवशेष) को मध्यवर्ती संचयन टैंकों में भेजा जाता है।



एक विशिष्ट पेट्रोलियम रिफाइनरी
का प्रवाह आरेख नीचे दी गई छवि एक विशिष्ट पेट्रोलियम रिफाइनरी का एक योजनाबद्ध प्रवाह आरेख है जो विभिन्न शोधन प्रक्रियाओं और मध्यवर्ती उत्पाद धाराओं के प्रवाह को दर्शाती है जो कच्चे तेल के इनलेट फीडस्टॉक और अंतिम अंत-उत्पादों के बीच होती है।

आरेख में सचमुच सैकड़ों विभिन्न तेल रिफाइनरी कॉन्फ़िगरेशनों में से केवल एक को दर्शाया गया है। आरेख में भाप, ठंडा पानी, और विद्युत शक्ति के साथ-साथ कच्चे तेल के फीडस्टॉक और मध्यवर्ती उत्पादों और अंतिम उत्पादों के लिए संचयन टैंक जैसी सुविधाएं प्रदान करने वाली सामान्य रिफाइनरी सुविधाओं में से कोई भी सम्मिलित नहीं है।



अंत-उत्पादों को परिष्कृत करना
पेट्रोलियम रिफाइनिंग में उत्पादित प्राथमिक अंत-उत्पादों को चार श्रेणियों में बांटा जा सकता है: लाइट डिस्टिलेट, मिडिल डिस्टिलेट, हैवी डिस्टिलेट और अन्य।

हल्का आसवन

 * C1 घटक
 * तरलीकृत पेट्रोलियम गैस (एलपीजी)
 * हल्का नेफ्था
 * गैसोलीन
 * भारी नाफ्था

मध्य आसवन

 * मिट्टी का तेल
 * मोटर वाहन और रेल-सड़क डीजल ईंधन
 * आवासीय हीटिंग ईंधन
 * अन्य हल्के ईंधन तेल

भारी आसवन

 * भारी ईंधन तेल
 * मोम
 * स्नेहक तेल
 * डामर

अन्य उपयोगी अंतिम उत्पाद

 * कोक (कोयले के समान)
 * मौलिक सल्फर