تقنية طبقة الفقاعات للتكسير الهيدروجيني هي عملية متقدمة لتكرير البترول مصممة خصيصًا للمعالجة العميقة للنفط الثقيل والمنتجات البترولية التي تحتوي على مواد صلبة. مع استنفاد موارد النفط الخام التقليدية العالمية تدريجيًا، وأصبح الاتجاه نحو النفط الخام الأثقل واضحًا بشكل متزايد، تلعب تقنية التكسير الهيدروجيني الفقاعي دورًا حاسمًا بشكل متزايد في صناعة الطاقة. وتعالج هذه التكنولوجيا التحدي المزدوج المتمثل في نقص الطاقة العالمي والحاجة إلى تحسين كفاءة الطاقة، لا سيما في سياق النمو الاقتصادي السريع في البلدان النامية وما ينجم عن ذلك من زيادة في الطلب على الطاقة. فيما يلي شرح تفصيلي لعملية طبقة الفقاعات للتكسير الهيدروجيني ومعداتها الرئيسية وتطبيقاتها الصناعية.
تعتمد تقنية طبقة الفقاعات للتكسير الهيدروجيني على تفاعلات التكسير الهيدروجيني التي تهدف إلى تحطيم المركبات العضوية الجزيئية الكبيرة في الزيت الثقيل والمنتجات البترولية التي تحتوي على مواد صلبة إلى هيدروكربونات أصغر حجمًا وأخف وزنًا من خلال العمل المشترك للمحفزات والهيدروجين. تعمل هذه العملية على تحسين جودة الزيت، وتقليل شوائب الكبريت والنيتروجين والأكسجين، وتعزيز سيولة وخصائص الاحتراق للمنتج النهائي. يكمن جوهر التكسير الهيدروجيني في استخدام الهيدروجين تحت ظروف درجة الحرارة العالية والضغط العالي لتقسيم الجزيئات الكبيرة إلى جزيئات أصغر، مما يؤدي في النهاية إلى إنتاج منتجات زيت خفيف عالية الجودة.
في مفاعل الطبقة الفقاعية، يتم حقن الهيدروجين في القاع، ويخلط مع الزيت الثقيل والمحفز لتكوين حالة فقاقيع مميعة. نظرًا لوقت الاتصال الممتد بين المحفز والمادة الخام في هذا النظام ثلاثي الأطوار للغاز والسائل والصلب، يمكن أن تحدث تفاعلات تكسير هيدروجيني فعالة. تعتبر هذه التقنية فعالة بشكل خاص في معالجة المواد الأولية عالية الكبريت والنيتروجين وغيرها من المواد الأولية المحملة بالشوائب مع تحسين الإنتاجية والأداء الاقتصادي بشكل كبير.
تعتبر مضخات التدوير، والمعروفة أيضًا باسم مضخات الغليان، مكونات أساسية لنظام طبقة الفقاعات للتكسير الهيدروجيني. وتتمثل وظيفتها الأساسية في ضمان التداول المستمر للمواد الأولية والمحفزات داخل المفاعل، والحفاظ على توزيع موحد لدرجة الحرارة وبيئة تفاعل مستقرة. ومن خلال تدوير المادة الخام، تضمن المضخة اتصالًا شاملاً بين الزيت والمحفز، وبالتالي تحسين كفاءة التفاعل ومنع السخونة الزائدة الموضعية أو تعطيل المحفز.
بالإضافة إلى ذلك، تساعد مضخات التدوير على التحكم في ضغط وتدفق المفاعل، مما يضمن التدفق المستمر لتغذية الزيت. نظرًا لظروف التشغيل القاسية في التكسير الهيدروجيني (درجات الحرارة المرتفعة، والضغوط العالية، ووجود جزيئات صلبة)، يجب تصميم هذه المضخات بمقاومة عالية للتآكل والتآكل والإجهاد الحراري. ويجب عليهم أيضًا تحمل التعرض لفترات طويلة للظروف القاسية مع ضمان استقرار النظام وكفاءته.
بالمقارنة مع عمليات التكسير التحفيزي التقليدية، توفر تقنية طبقة الفقاعات للتكسير الهيدروجيني العديد من المزايا البارزة:
شروط تطبيق مضخات غليان الهدرجة معقدة، ودرجة الحرارة المتوسطة تصل إلى 500 درجة مئوية، وضغط المدخل 30MPa، والوسط شديد التآكل. في الوقت الحاضر، لا يتقن سوى عدد قليل من البلدان تقنية هذا المنتج، وهناك عدد قليل جدًا من المصانع التي يمكنها إنتاجه، وهو مكلف. لحسن الحظ، تعتبر Huasheng واحدة من المصانع القليلة جدًا التي يمكنها إنتاج هذه المضخة.
في عام 2018، تولت شركة Huasheng Pumps and Valves مشروع "أبحاث وتطوير مضخة غليان هدرجة الزيت المتبقي"، وهو مشروع رئيسي لتوطين المعدات في المقر الرئيسي لشركة Sinopec. تعتمد الشركة على معايير التشغيل لوحدة هدرجة الديزل السائل التابعة لشركة سينوبك والتي تبلغ طاقتها 2 مليون طن/سنة للبحث والتطوير. معدل التدفق المقدر: 835 م³/ساعة، الرأس: 79 م، درجة الحرارة: 410 درجة مئوية، قوة المحرك الرطب: 250 كيلو واط. استغرق الأمر 4 سنوات، وتم تسليم المنتج في عام 2022 ويعمل حاليًا بشكل جيد. وقد مكن نجاح المشروع الصين من كسر الاحتكار الأجنبي لتكنولوجيا مضخة غليان الهدرجة وخفض التكاليف.
مع تحول هياكل الطاقة العالمية وتشديد المتطلبات البيئية، توفر تقنية التكسير الهيدروجيني لطبقة الفقاعات إمكانات نمو كبيرة. تشمل اتجاهات التطوير المستقبلية الرئيسية ما يلي:
يوفر تطوير وتطبيق تقنية طبقة الفقاعات للتكسير الهيدروجيني حلاً فعالاً لاستخدام الزيت الثقيل والمنتجات البترولية التي تحتوي على مواد صلبة. توفر هذه التكنولوجيا مسارًا قابلاً للتطبيق لمعالجة استنزاف موارد النفط التقليدية مع تلبية الطلب المتزايد على الطاقة. تلعب مضخات الدوران، باعتبارها عنصرًا حاسمًا في العملية، دورًا محوريًا في ضمان نجاح العملية بأكملها. وبالنظر إلى المستقبل، ومع استمرار تطور التكنولوجيا، ستظل تكنولوجيا طبقة الفقاعات للتكسير الهيدروجيني لاعبًا رئيسيًا في إنتاج الطاقة العالمية وتكريره، مما يساهم في التنمية المستدامة لقطاع الطاقة.
