2-2-4- بنزین حاصل از آلکیلاسیون
در نیمه دوم دهه 30 میلادی و هنگام جنگ جهانی دوم، نیاز وافر به بنزین هواپیما موجب تولید و توسعه فرآیندی به عرصه صنایع شیمیایی نفت شد. این فرآیند آلکیلاسیون بود. هرچند که با اتمام جنگ حضور واحدهای تولیدی آلیکلاسیون کم رنگ شد. اما پس از چند سال و با پیشرفت صنایع اتومبیل سازی و نیاز به افزایش اکتان، استفاده از واحدهای آلکیلاسیون در کنار سایر واحدهای تولید بنزین مفید به نظر رسید.
آلکیلاسیون یعنی افزایش یک گروه آلکیل به یک ترکیب آلی، اما در اصطلاح پالایش نفت، آلکیلاسیون عبارت است از واکنش یک الفین سبک با یک ایزوپارافین (پارافین شاخه دار) در دما و فشار بالا، واکنش آلکیلاسیون نیازی به کاتالیزور ندارد اما به منظور کاهش هزینه های انرژی در صنعت امروزه این فرآیند به صورت کاتالیستی و در دمای پایین انجام می گیرد.
خوراک واحد آلکیلاسیون عبارت است از ایزوبوتان و الفین های سبک. الفین ها اساساً از واحدهای کک سازی و نیز کراکینگ کاتالیزوری حاصل می شوند و از این میان پروپن و بوتن بیشترین استفاده را در آلکیلاسیون دارند. ایزوبوتان که بیشترین ایزوپارافین مورد استفاده در این فرآیند است معمولاً از واحدهای هیدروکراکینگ به دست آمده اما در واحدهای رفرمینگ، تقطیر نفت خام و پالایش نفت خام و پالایش گاز طبیعی نیز امکان تولید دارد. فرآورده فرآیند آلکیلاسیون بنزین با عدد اکتان بالاست که اصطلاحاً آلکیلیت نامیده می شود  علاوه بر آن مقداری پروپان، نرمال بوتان و قطران که ماده غلیظ و قهوه ای رنگی است حاصل می شود.
کاتالیزورهای آلکیلاسیون اسیدهای مختلف مانند HF و اسید سولفوریک می باشند. از آنجایی که فقط اسیدهای قوی می توانند کاتالیزور مناسب فرآیند باشند و همچنین با توجه به گزینش پذیری مناسب و سهولت کنترل فعالیت کاتالیزوری امروزه در صنعت منحصراً از اسید سولفوریک غلیظ و یا اسید هیدروفلوئوریک استفاده می شود. [5،4]
2-2-5- بنزین حاصل از ایزومریزاسیون
تقاضای روزافزون برای افزایش عدد اکتان، مسئله بنزین های سبک را که عدد اکتان نسبتاً پایینی دارند مطرح ساخته است. عدد اکتان بنزین های سبک C5 تا C6 را می توان با استفاده از فرآیند ایزومری که طی آن نرمال پارفین ها به ایزومرهای شاخه دارشان تبدیل می شوند، بهبود بخشید. بدین ترتیب واحد ایزومریزاسیون بنزین سبک را که در آن انواع خطی هیدروکربن ها غلبه دارند، به عنوان خوراک دریافت می کند و بنزین سبکی را که از همان 5 و 6 کربنی تشکیل شده به عنوان فرآورده تحویل می دهد با این تفاوت که هیدروکربن ها در محصول شاخه دار شده اند و به همین سبب عدد اکتان آن نسبت به خوراک دریافتی افزایش پیدا کرده است. خوراک قبل از ورود به چرخه فرآیند ایزومری شدن باید از نظر موادی نظیر آب، ترکیبات گوگردی و آروماتیک ها مورد تصفیه قرار گیرد.
شکل 2-3 ایزومراسیون هپتان به وسیله کاتالیزور [9]
کاتالیزورهای مناسب برای فرآیند ایزومری به دو دسته تقسیم می شوند:
اولین دسته کاتالیزورهای فریدل- کرافتس که از نوع کلرید آلومینیوم بدون آب بوده و بعدها کاتالیزورهای جدیدتری مانند AlCl3 – Br و … نیز ساخته شدند.
این کاتالیست ها فعالیتشان بسیار زیاد بود اما نسبت به خوراک حساس بودند. در نتیجه دومین دسته از کاتالیزورها که کاتالیزورهای دو عاملی نامیده می شوند و از نوع پلاتین بر پایه سیلیس ویا آلومینا هستند، اغلب مورد استفاده قرار می گیرند. [5]
درشکل زیر مقایسه ی موردی از کاربرد انواع کاتالیزورها در افزایش عدد اکتان بنزین نمایش داده شده است:
شکل2-4 کاربرد کاتالیزور در افزایش عدد اکتان در فرآیند ایزومراسیون[10]
2-3- افزودنی های بنزین
با وجود اینکه فرآیندهای زیادی برای دستیابی به سوخت مرغوب مورد استفاده قرار گرفت اما رسیدن به استانداردهای کیفیت سوخت در عین حفاظت از محیط زیست، مهندسان پالایش وشیمی را بر آن داشت تا از افزودنی هایی استفاده کنند که به اختصار به آن اشاره ای می شود:
اولین بار سال 1922 مهندسان شرکت جنرال موتور دریافتند افزایش مقدار اندکی  ترکیبات آلی-فلزی به بنزین موجب ممانعت در تشکیل پراکسیدها و در نتیجه جلوگیری از حالت انفجاری سوخت در سیلندر می شود و در این میان تترا اتیل سرب، که مایعی سمی و نامحلول در آب بود بیشتر مورد توجه قرار گرفت به طوری که برای سال ها در سراسر دنیا به عنوان افزاینده عدد اکتان بدون رقیب به کار می رفت. مشکل این مایع به جا گذاشتن رسوب جامد در سیلندر خودروها بود که با افزودن مخلوطی که اصطلاحاً رفتگر نامیده می شد و شامل دی برمواتان و دی کلرواتان بود و می توانست رسوب های جامد سرب را به اکسید سرب فرار تبدیل کند، مشکل برای مدتی حل شد اما پس از مدتی مشاهده مقادیر سرب در هوای شهری کارشناسان حفاظت از محیط زیست را برآن داشت تامانع از استفاده بیشتر  تترا اتیل سرب در بنزین شوند. چرا که اکسیدهای فرار سرب که راهی به جزء اگزوز اتومبیل ها برای خروج از محفظه احتراق نداشتند باعث افزایش آمار سرطان، بیماری های شدید ریوی و عقب ماندگی ذهنی نوزادان تازه متولد شده بودند. بدین ترتیب زمینه های تحقیقاتی جهت یافتن جایگزین مناسب برای تترا اتیل سرب فراهم گشت. بررسی ها نشان می دهد که برخی ترکیبات آلی اکسیژن دار نظیر الکل و اترها به علت دارا بودن عدد اکتان بالا، در صورت افزایش به بنزین ها قادرند عدد اکتان بنزین را به طور قابل توجهی بالا ببرند. مخلوط‌های از بنزین شامل متانول و اتانول نیز به‌عنوان سوخت مصرف می‌شوند. سازمان حفاظت محیط زیست امریکا و تمام کارخانه‌های اتومبیل سازی آمریکا ، مصرف مخلوط‌های بنزین-اتانول را که تا10% اتانول داشته باشند، پذیرفته‌اند. ولی متانول بیشتر مورد توجه است، زیرا به‌عنوان افزاینده اکتان چند مزیت دارد. متانول وقتی بطور مناسبی با بنزین مخلوط شده باشد، اقتصادی‌تر است، درجه اکتان بالاتری دارد و صدور میزان ذرات، هیدروکربن ها، منوکسید کربن و اکسید‌های نیتروژن را می‌کاهد. ولی بزرگترین عیب متانول به رطوبت مربوط می‌شود. مقدار کمی رطوبت، مخلوط متانول-بنزین را ناپایدار می‌کند و خوردگی فلز موتور مسئله‌ای جدی می‌شود.
2-4- کروماتوگرافی
جدا سازی اجزاء موجود درهیدروکربن های نفتی جهت تعیین نوع و میزان آنها ضروری می باشد. چنانچه ارزیابی کیفیت یک فرآورده نفتی مورد نظر باشد، پارامترهای گوناگونی از آن محصول باید مورد تجزیه و تحلیل واقع گردد که این اقدام با جداسازی اجزاء موجود در آن فرآورده نفتی امکان پذیر می باشد. کروماتوگرافی یک روش آنالیز دستگاهی برای جدا سازی و شناسائی مواد شیمیائی می باشد و گاز کروماتوگراف دستگاهی است که در این روش استفاده می گردد.
اساس کروماتوگرافی استفاده از دو فاز برای جدا سازی می باشد، اول فاز متحرک و دوم فاز ساکن. روش های مختلفی برای کروماتوگرافی وجود دارد. عواملی که این روش ها را از یکدیگر متمایز می نماید نوع فاز های متحرک و ساکن می باشد. میزان و نوع برهم کنش هر جزء با فاز ساکن و در نتیجه، سرعت حرکت آن، علاوه بر ماهیت ذاتی و ساختار شیمیائی گونه، به نوع فاز ساکن، سرعت جریان گاز حامل و دمای آون نیز بستگی دارد. پس از خارج شدن هر جزء و رسیدن آن به آشکار ساز، یک سیگنال الکتریکی تولید شده که شدت آن با مقدار کمی آن جزء متناسب می باشد. سیگنال الکتریکی تولید شده به دستگاه رسم کروماتوگرام (رایانه) ارسال شده و در آخر نتیجه نهائی در قالب یک کروماتوگرام به دست می آید.
کروماتوگرام بعنوان خروجی دستگاه GC می باشد که عبارت است از یک منحنی که محور X آن زمان و محور Y آن شدت به میکرو ولت بوده ودر آن علاوه بر گراف یک سری اطلاعات مربوط به شرایط آنالیز و محاسبات مربوط به کروماتوگرام نیز می باشد.
فصل سوم
شبیه سازی