பாறைநெய் தூய்விப்பாலை

பாறைநெய் தூய்விப்பாலை (Petroleum Refinery) என்பது நிலத்தடியில் இருந்து கிடைக்கும் கரட்டுப் பாறைநெய்யைக் கன்னெய் (பெட்ரோல் அல்லது gasoline), மண்ணெய், டீசல், எரிநெய், எரிவளி முதலான பயனுள்ள பல புதுக்குகளாகப் பிரித்தெடுக்கும் ஒரு ஆலையாகும். நிறையப் புழம்புகளில் (குழாய்களில்) வெவ்வேறு பாய்மங்களைப் பல்வேறு வேதிச்செலுத்த அலகுகளுக்கு (chemical processing units) இடையே செலுத்தித் தூய்விக்கும் இந்த ஆலை மிகவும் பரந்துபட்ட இடத்தில் அமைந்திருக்கும்.

நேரடியாக நிலத்தடியில் இருந்து கிடைக்கும் பாறைநெய்யைத் தூய்விக்காமல் அப்படியே பெரிதும் பயன்படுத்த முடியாது. குறை பிசுக்குமையும் குறைந்த கந்தகமும் கொண்ட சில எண்ணெய்களை அப்படியே நீராவி வாகனங்களின் உந்தத்திற்கு எரிபொருளாய்ப் பயன்படுத்த முடிந்தாலும், அதிலே கலந்திருக்கும் வளிமங்கள் வெடிக்கும் சாத்தியங்கள் கொண்டவை என்பதால் அவற்றை அப்படியே பயன்படுத்த இக்குகள் உள்ளன. இதனாலும், பிற காரணங்கள் சிலவற்றாலும் எண்ணெயைத் தூய்வித்து அதனைப் பல பயனுள்ள நிலையான புதுக்குகளாய்ப் பிரித்தெடுக்க வேண்டும். அவ்வாறு பிரித்துத் தூய்வித்த பொருட்களை எரிபொருட்களாகவும், பக்க விளைவாய்க் கிடைக்கும் பொருட்களைப் பிற வேதிப்பொருட்கள் உருவாக்க ஆரம்பப் பொருட்களாகவும் கொள்ளலாம்.

பாறைநெய் நூற்றுக்கணக்கான நீரியக்கரிமங்களின் கலவையாக இருந்தாலும், அவை வெவ்வேறு கொதிநிலை கொண்டவையாக அமைந்திருப்பதால் காய்ச்சிவடித்தல் அல்லது துளித்தெடுப்பு (distillation) முறையில் இவற்றைப் பிரித்தெடுக்கலாம். இந்நீரியக்கரிமங்கள் மூலக்கூறு அமைப்பில் ஒன்றையடுத்து ஒன்று அதிக நீளம் கொண்டவையாக இருக்கும். அவற்றின் நீளத்திற்குத் தக்கவாறு கொதிநிலையும் முறையே அதிகமாகியவண்ணம் இருக்கும். இந்தக் கொதிநிலை வேறுபாட்டைக் கொண்டு ஒவ்வொரு குறிப்பிட்ட நீரியக்கரிமக்கலவையையும் காய்ச்சி வடித்துப் பிரிக்க முடியும்.

எடைகுறைந்த நீர்ம நீரியக்கரிமப்பொருட்களே (liquid hydrocarbons) வாகன எரிபொருளாக உள்ளெரிப்பு எந்திரங்களில் பயன்படுவதால், அவற்றிற்கான தேவை அதிகமாக இருக்கிறது. அதனால், பெரும்பாலான இன்றைய தூய்விப்பாலைகள் கனமான நீரியக்கரிமங்களையும் எடைகுறைந்த வளிமங்களையும் அதிக மதிப்புக் கொண்ட நீர்ம எரிபொருட்களாய் மாற்றுகின்றன.

முக்கியமான புதுக்குகள் (பொருட்கள்)

தூய்விப்பாலையின் செயற்பாட்டை விளக்கும் படிமம்

தூய்விப்பாலைகளின் இன்றியமையாமையை உணர பாறைநெய்யைப் பகுத்து அவை உருவாக்கும் முக்கியமான பொருட்களில் சிலவற்றைக் காணவேண்டும். அவை

பாறைநெய் எரிவளி (petroleum gas) - ஒன்று முதல் நான்கு கரிம அணுக்களைக் கொண்டிருக்கும் எடைகுறைந்த இந்த நீரியக்கரிமங்கள் இல்லங்களுக்குச் சூடேற்றவும், சமையல் எரிவளியாகவும் பயன்படும்.

நேப்தா (naphtha) - இவை இடைப்பட்ட பொருட்கள். மேலும் செலுத்தப்பட்டு கன்னெய்யாக மாற்றப்படும்.

கன்னெய் (petrol) - சுமார் ஐந்து முதல் பன்னிரண்டு கரிமங்கள் கொண்ட நீர்ம எரிபொருள். பெரும்பாலும் உள்ளெரிப்பு எந்திர வாகன எரிபொருளாய்ப் பயன்படுவது.

மண்ணெய் (kerosene) - பத்து முதல் பதினெட்டுக் கரிமங்கள் கொண்டவை; கனரக வண்டிகளில், குறிப்பாக ஜெட் எந்திரம், டிராக்டர்கள் போன்றவற்றில், எரிபொருளாய்ப் பயன்படுபவை.

வளிநெய் (gas oil) - இவை டீசலாகவும், இல்லச்சூடேற்றல் எரியெண்ணையாகவும் பயன்படுபவை.

மசகுநெய் (lubricating oil) - மின்னோட்டிகள் போன்றவற்றின் உராய்வு எதிர்ப்புப் பண்பிற்காகப் பயன்படக் கூடிய நீர்மப் பொருள்.

எரிநெய் (fuel oil) - பெரும் ஆலைகளில் எரிபொருளாய்ப் பயன்படுபவை.

தார், மெழுகு, முதலியன.

தூய்விப்பாலையில் பொதுவாகக் காணப்படும் செலுத்த அலகுகள்

தூய்விப்பாலையில் பொதுவாகக் காணப்படும் செலுத்த அலகுகளில் (process units) சில:

உப்பகற்றி அலகு(Desalter): கரட்டுநெய்யில் இருந்து உப்பைக் கழுவி நீக்கும் அலகு.
சூழியத் துளித்தெடுப்பு அலகு: கரட்டுநெய்யைப் பல பின்னங்களாக விண்டு எடுக்கும் அலகு.
வெற்றகத் துளித்தெடுப்பு அலகு: சூழியத் துளித்தெடுப்புக் கோபுரத்தின் அடியில் கிடக்கும் பிசுக்கை மீண்டும் பல விள்ளல்களாகப் பிரித்தெடுக்கும் அலகு.
நேப்தா நீரிய treater
வினையூக்கி மறுவாக்க அலகு
பாய்மப் படுகையில் வினையூக்கி உடைத்தல் அலகு
ஆல்கைலேசன் அலகு
நீராவி மறுவாக்க அலகு
...

தூய்விப்புச் செலுத்தம் (செயல்முறை)

ஒரு பொதுவான தூய்விப்பாலையின் செலுத்த வரைபடம்

நிலத்தடியிலோ கடலடியிலோ கண்டுபிடிக்கப்பட்டு, துளை பொறிகளால் குடைந்தெடுக்கப்பட்ட கரட்டு நெய் அக்கிணற்றுவாய்களில் இருந்து புழம்புவரிசை மூலமோ கப்பல்கள் மூலமோ தூய்விப்பாலைகளுக்குக் கொண்டுவரப்படும். சேமிப்புத் தாங்கல்களில் (tanks) நிறைத்து வைக்கப்படும் இந்தக் கரட்டு நெய்யைப் பிறகு சுத்தம் செய்து, பிரித்தெடுத்து, நுகர்வோருக்குப் பயனுள்ள வெவ்வேறு பொருட்களாய் மாற்றிச் சந்தைக்கு அனுப்புவர்.

தூய்விப்புச் செலுத்தங்களைப் பொதுவாக மூன்று வகைகளாகப் பிரிக்கலாம். அவை:

பிரித்தல் (separation)

மாற்றல் (conversion)

தூய்மைப்படுத்தல் (purification)

பிரித்தல்

கரட்டு நெய்யில் கலந்திருக்கும் பல்வேறு மூலக்கூறுகளைப் பிரித்து எடுப்பது முதல் படி. நெடிந்துயர்ந்த துளித்தெடுப்புக் கோபுரங்களில் (distillation towers) வெப்பம் ஏற்றி கொதிநிலை வேறுபாட்டு அடிப்படையில் வெவ்வேறு கூறுகள் தனித்தனியே பிரித்து எடுக்கப்படும். இதற்காக வரிசையாகப் பல துளித்தெடுப்புக் கோபுரங்கள் பயன்படுத்தப்படும். ஒரு கோபுரத்தின் அடியில் இருந்து வெளியேறும் கனமான கூறு அடுத்த கோபுரத்தினுள் செலுத்தி வைக்கப்படும். ஒவ்வொரு கோபுரத்தின் முன்பும் எரிகலன்களில் (furnace) சூடுபடுத்தப்படும் கரட்டு நெய்யின் ஒரு பகுதி ஆவியாக மாறும். இந்த ஆவியும் நீர்மமும் சேர்ந்த கலவை கோபுரத்தினுள் அனுப்பி வைக்கப்படும். உள்ளீட்டு அல்லது ஊட்டுவாய் அருகே தான் அதிக வெம்மையாக இருக்கும். அந்த வெப்பநிலையில் நீர்மமாக இருக்கும் பகுதி கோபுரத்தின் கீழே செல்லும். ஆவியாக இருப்பவை மேலே செல்லும். மேலே செல்லச் செல்ல வெப்பநிலை குறையும். அந்தக் குறைகின்ற வெப்பத்திற்கேற்ப சில கூறுகள் மீண்டும் நீர்மமாகும். இவ்வாறு வெவ்வேறு கூறுகளாகப் பிரிவனவற்றைப் பக்கவாட்டில் இருந்து வெவ்வேறு உயரங்களில் வெளியே எடுப்பதன் மூலம் கரட்டு நெய்யைப் பிரிக்கலாம். இதிலே வளிமங்கள் கோபுரத்தின் உச்சியிலும், தார் முதலிய அதிகப் பிசுக்குமை உள்ள பொருட்கள் கோபுரத்தின் அடியிலும் கிடைக்கும். இவ்வாறு பிரிக்கப்படும் கூறுகள் பெரும்பாலும் இன்னும் ஒரு முடிவுறா நிலையிலேயே இருக்கும் என்பதால் மேலும் சில செலுத்தங்களுக்குட்படுத்தப்பட்டு அதன் பிறகே சந்தைக்கு அனுப்பி வைக்கப்படும்.

மாற்றல்

பிரித்தல் முறைகள் மூலம் கரட்டு நெய்யைப் பகுத்து அதன் வெவ்வேறு கூறுகளாகப் பிரித்த பின்னும் அவற்றை அப்படியே பயன்படுத்துவது சிரமமானது. அதற்குப் பெருந்தடையாய் இருப்பது அந்தக் கூறுகளில் இயற்கையாக கன்னெய்யின் அளவு மிகவும் குறைந்தும், கன நெய்யின் (heavy oil) அளவு மிகவும் அதிகமாகவும் இருப்பதே. கன நெய்யின் மதிப்பு மிகவும் குறைவே. அந்தக் குறை மதிப்புள்ள எண்ணெயை அதிக மதிப்புள்ள கன்னெய்யாக மாற்றல் செலுத்தங்கள் (conversion processes) மூலம் மாற்றுவது இன்றியமையாதது.

தூய்விப்பாலையின் பெரும்பாலான பொருட்கள் கரிமம் (கார்பன்), நீரியம் (ஹைட்ரஜன்)ஆகியவற்றால் ஆன சங்கிலிகளால் கட்டப்பட்டவையே. இந்தச் சங்கிலியின் நீளத்தைப் பொருத்து ஒரு புதுக்கு இலகுவானதாகவும் கனமானதாகவும் ஆகிறது. மிகவும் நீண்ட கரிம-நீரியச் சங்கிலிகளால் ஆன மூலக்கூறுகள் கனமானவையாக இருக்கும். அந்தச் சங்கிலிகளை நறுக்கி சிறிய சங்கிலித்தொடர்களாக மாற்றுவதை ஒத்ததே வேதி மாற்றல் செலுத்தங்கள். மூன்று வகையான மாற்றல் செலுத்தல்ங்கள் குறிப்பிடத்தக்கவை. அவை, முறையே:

பாய்மப்படுகையில் வினையூக்கி உடைத்தல் (fluidized bed catalytic cracking) (FCC அல்லது பா.வி.உ)
நீரிய உடைத்தல் (hydro cracking), மற்றும்
கரியுடைத்தல் (coking)

என்பனவாகும்.

இந்த உடைத்தல் மாற்றங்கள் தவிர, சில சமயம் சங்கிலிகளின் வடிவத்தை மாற்றிச் சீராக அமைக்க வேண்டியிருக்கும். அல்லது, சிறு சங்கிலிகளைப் பிணைத்துத் தேவையான நீளத்திற்கு மாற்றித் திருத்த வேண்டியிருக்கும். எரிபொருள் செலுத்தங்களான இவற்றுள் பரவலானவை இரண்டு. அவை,

வினையூக்கிச் சீர்திருத்தல் (catalytic reforming), மற்றும்
ஆல்கைலேசன் (alkylation)

இந்த மாற்றல் செலுத்தங்கள் அனைத்திலுமே சிறப்புவாய்ந்த வினையூக்கிகள் அவசியமானவை.