Energetika 5 Fosszilis energiahordozk 5 2 Kolaj olajtermkek

Energetika 5. Fosszilis energiahordozók 5. 2. Kőolaj, olajtermékek

Keletkezés, kitermelés, szállítás, feldolgozás, felhasználás KŐOLAJ, OLAJTERMÉKEK

MI A KŐOLAJ? HOGYAN KELETKEZIK A KŐOLAJ?

Mi a kőolaj? § Nyersolajnak nevezzük azokat a szerves anyagokat, amelyek folyékony halmazállapotúak az őket tartalmazó réteg körülményei között. § A kőolaj összetétele: – szénhidrogének – S, O, N, P vegyületek – fémvegyületek (V, Ni, Cu, Co, Mo, Pb, Cr, As) – H 2 S és víz § Elemi összetétel: C: 79, 5. . 88, 5%, H: 10. . 15, 5%

Mi a kőolaj? • • A kőolaj (és a földgáz) szénhidrogén-molekulákból épül fel. Uralkodóan tehát szénből és hidrogénből áll, de tartalmazhat néhány százaléknyi nitrogént, oxigént és ként is, és nyomokban egyéb elemek, például vanádium és nikkel is megtalálhatók benne. A természetes szénhidrogén-molekulák típusai: Telített szénhidrogének (a szénatomok egy kovalens kötéssel kapcsolódnak) – paraffinok (alkánok): Cn. H 2 n+2 – naftének (cikloalkánok): Cn. H 2 n Aromás szénhidrogének (aromás gyűrűket és láncokat tartalmaznak): C 6 H 6 (benzol gyűrű) Gyanták és aszfaltének (benzol gyűrűk kapcsolódása; a C atomokat egyes helyeken N, S, O helyettesíti) A földgáz csak paraffinokat tartalmaz, és csak olyanokat, amelyekben a szénatomszám kisebb, mint A földgázt felépítő vegyületek tehát a metán, propán és bután. A tisztán metánból álló földgázt száraz gáznak nevezzük, a 2 -4 szénatomszámú paraffinokat is tartalmazó gázt nedves gáznak. A kőolaj 5 -14 szénatomszámú paraffinokból és egyéb szénhidrogén-molekulákból áll. Ha a paraffinok szénatomszáma meghaladja a 14 -et, a kőolaj aszfaltszerű, majdnem szilárd anyaggá válik. Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 5

Mi a kőolaj? Főbb vegyülettípusok • Alkánok és paraffinok (telített) normál izomer • Naftének (cikloparaffinok) (telített) • Aromások (telítetlen) Előláb-szöveg ciklikus vegy. 2021. 02. 26. 6

Mi a kőolaj? Kőolajtípusok • Paraffin alapúak – mélyebb rétegekben találhatóak (öregebbek). • Naftén vagy aszfalt bázisúak – felsőbb rétegekben fordulnak elő (fiatalabbak). • Kevert (intermedier) bázisúak – közbenső zónákban vannak. Összetétel a világ összes kőolaját tekintve: kb. 30% paraffinok, 40% naftének, 25% aromások Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 7

Mi a kőolaj? Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 8

Kőolaj keletkezése Növényi és állati előlények (planktonok) NÖVÉNYI ÁLLATI

Kőolaj keletkezése Az elhalt előlények a tengerfenékre süllyednek Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 10

Kőolaj keletkezése Szervesiszap fekete palakőzet Bomlás oxigénhiányos (anaerob) környezetben 5%-nál nagyobb szervesanyag tartalom fekete palakőzet Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 11

Kőolaj keletkezése Hőhatások, termikus átalakulás KEROGÉN OLAJ km o. C 1 30 2 60 3 90 4 120 5 150 GÁZ Előláb-szöveg Kerogén: átmeneti állapot a szerves anyag és a szénhidrogének között. Benne mikroszkóp alatt a szerves eredetű roncsok felismerhetők, de a szerves anyagtól megkülönbözteti az, hogy szerves oldószerekben már nem oldható. 2021. 02. 26. 12

Kőolaj keletkezése Diagenezis: A biopolimerekből geopolimerek képződnek, és a szerves anyag kerogénné alakul. A lebontást kezdetben a baktériumok végzik, így biogén metán keletkezik, de ez elillan a légkörbe. A diagenezis 60°C-ig tart (1 -2 -km mélység). Katagenezis: A kerogénből apró cseppek formájában elkezdődik a kőolaj és földgáz elkülönülése. Ez a szakasz 60 -175°C-ig tart, ami 4 km körüli maximális mélységnek felel meg. A szakaszt olaj-ablaknak is nevezik, utalva a kőolaj elkülönülésére. Metagenezis: A kerogénből történő direkt elkülönülés megszűnik. Csak metán keletkezik az előzőkben elkülönült szénhidrogének termális átváltozásával. Az átalakulásban döntő szerepe a hőmérsékletnek van, az idő és a nyomás szerepe alárendelt. A szénhidrogénképződés intenzitása a hőmérséklettel exponenciális, az idővel lineáris összefüggésben 13 2021. 02. 26. Előláb-szöveg

Kőolaj keletkezése Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 14

Kőolaj előfordulása Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 15

Lelőhelyek felderítése Szeizmikus felderítés Earth Science World Image Bank Image #h 5 inpj Próbafúrás Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 16

Leggyakoribb előfordulás Gáz Olaj Víz Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 17

Geológiai csapdák (szénhidrogének) antiklinális vető sódóm Pinchout rétegződés Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 18

Geológiai csapdák (szénhidrogének) Szószedet • Az antiklinális (a görög anti - ellen, ellentét és klino - hajlás szavakból). Rétegboltozatos szerkezet, kőzetrétegek gyűrődése domború oldallal felfelé (felboltozódás). (A gyürt rétegek domború része. ) • A szinklinális (a görög synklino - meghajlás szóból). Kéregteknős, vályúhoz hasonló forma, a kőzetrétegek lefelé meghajló, a középső részen fiatal üledékekkel redőteknőt alkotó része. • Pinchout: felszín alatti szénhidrogén csapda, amelyet alacsony áteresztőképességű (permeabilitású) kőzetformációk határolnak. Permeabilitás. A kőzetek áteresztőképessége. Mértéke a négyzetméter. 1 m 2 az áteresztőképesség, ha 1 m 2 felületen 1 Pas dinamikai viszkozitású folyadék 1 m 3/sec sebességgel átáramolva 1 m hosszon 1 Pa nyomáscsökkenést okoz. • Sódóm (sódiapír, sótömzs): A kősó transzlációján alapul, a kocka alakú kristályok képesek egymáson elcsúszni, így a réteg plasztikusnak tűnik. Ha a sóréteg a fedő rétegek miatt rétegterhelést kap, a só megpróbál „szökni” és áttöri a felette lévő réteget, diapírokat létrehozva. • Vető (törés): A vetők olyan törések, amelyek során az érintkező kőzettestek egy nyírási sík mentén elmozdulnak. Ez az elmozdulás lehet néhány centiméter hosszúságú, de elérheti a több száz kilométer hosszúságot is. A vetők képződési folyamata a vetődés. Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 19

Kitermelés, szállítás, feldolgozás KŐOLAJIPAR Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 20

A kőolajipar struktúrája kőolaj bányászat feldolg. a telephelyen stabil szállítás (tárolás) olaj fűtőolajok szállítás felhasználásra olajfinomításüzemanyagok (tárolás) gazolin vegyipari alapanyagok feldolgozás PB gáz szállítás (tárolás) felhasználásra Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 21

Kitermelési módok Konvencionális technológiák – elsődleges eljárás: természetes rétegnyomás hatására → 10%; – másodlagos eljárás: gáz/víz visszasajtolás → +30%; – harmadlagos eljárás: forró gőz visszasajtolás, vegyszeres folyósítás → +40. . 50%. Nem konvencionális technológiák – olajpala, – olajhomok feldolgozás Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 22

Elsődleges kitermelési eljárás • Gázzal működő telep (olaj a gyűrődéses boltozatban): a kőolajtest felett gázsapka foglal helyet, melynek nyomása az olajt a felszínre hajtja. • Vízzel működő telep (kőolajtest alatt víz foglal helyet): az olajat az olaj alatti víznyomás emeli a kúton keresztül a felszínre. A termelés mindaddig egyenletes, amíg a talpi víz eléri a perforálást, ekkor termelés befejeződik. Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 23

Másodlagos kitermelési eljárás A gáz és víz visszanyomás kombináltan. • Gázzal: termeléssel egyidejűleg gáz visszanyomását; a felszínre került gázt kezelés után visszajuttatják a gázsapkába. • Vízzel: visszasajtolás az olajtest alá; jobb kihozatal mint gázzal. Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 24

Másodlagos kitermelési eljárás „Gázlift” emelő” „Hidraulikus Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 25

Harmadlagos kitermelési eljárás Gőz besajtolás Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 26

Fúrási mélység változása Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 27

Mélyfúrás Rotary fúrás • Fúró szerszám: fogas görgő. • Fúró iszap: tixotrop folyadék, adalékokat tartalmaz, mint a bentonit, cellulóz, emulgeátorok, inhibítorok, sűrűsége 1, 1 és 1, 4 g/cm 3 közötti. • Vízszintes fúrás aktív irányítással További információk: https: //www. tankonyvtar. hu/en/tartalom/ tamop 412 A/2011_0025_kor_3/ch 02 s 02. ht ml Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 28

Rotary fúrótorony 1. iszapvödör (ülepítő tároló) 2. öblítőiszap szűrő (a fúrási törmeléket választja el a folyadéktól) 3. szívócső 4. iszap szivattyú 5. dízel meghajtású generátorral táplált motor, ami a mechanikus részeket mozgatja 6. rezgő tömlő 7. emelődob 8. álló tömlő 9. öblítőiszap tömlő 10. liba-nyak (a tömlő meghajlítása) 11. szállító csigasor 12. emelő kábel 13. koronacsigasor 14. fúrótorony 15. csőtámasz 16. csövek előkészítve 17. csőtároló 18. forgatóbója alatti forgótömítés 19. fúrószár 20. forgatóasztal 21. padló 22. harang csatlakozó 23. kitörésgátló gyűrű 24. kitörésgátló elfojtó része 25. furat 26. fúrófej 27. kútfej 28. kifolyó Előláb-szöveg 29 2021. 02. 26. Forrás: https: //hu. wikipedia. org/wiki/K%C 5%91 olaj

Nem konvencionális technológia Olajpala (olajos palakőzet) https: //www. tankonyvtar. hu/hu/tartalom/tamop 412 A/2011_0025_kor_3/ch 03. html Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 30

Nem konvencionális technológia Olajhomok Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 31

Szállítás Csővezetéken Hajón Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 32

A legnagyobb Jellemzők Tömeg: Hossz: Szélesség: Merülés: Szállítási kapacitás: Sebeség: 260 941 brt 458, 45 m (1, 504 ft) 68. 8 m (226 ft) 24. 611 m (81 ft) 564 763 tonna 16 csomó (30 km/h; 18 mph) Nevei: Mont, korábban: Knock Nevis, Jahre Viking, Happy Giant and Seawise Giant Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 33

Hazai vezetékrendszer Forrás: http: //www. terport. hu/tematikus-terkepek/koolajvezetekek-halozata-magyarorszagon-2012 Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 34

Magyarország olajipara

Stratégiai olajtárolók

KŐOLAJ FELDOLGOZÁS Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 37

Előfeldolgozás • A kőolaj nem tisztán kerül a felszínre, nyersolaj + „szennyező” anyagok: – sós víz (vízmentesítés), – ásványi anyagok (elektromos sómentesítés), – illékony (CH 4, C 2 H 6, C 3 H 8, C 4 H 10) szénhidrogének (stabilizálás: ellenáramban száraz földgáz (CH 4) magával ragadja az illékony gázokat). • Termék: - szállítható stabil olaj, - nedves gáz (gazolin): CH 4 + nagyobb molekulasúlyú CH-ek → feldolgozás (pl. PB gáz). Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 38

Kőolaj feldolgozás (klasszikus) • Desztilláció: atmoszférikus, vákuum • Forrpont szerinti elválasztás: – benzin: 50. . 200 °C – petróleum: 150. . 250 °C – gázolaj: 200. . 360 °C – fűtő és kenőolajok, szilárd termékek, paraffin, bitumen Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 39

Kőolaj feldolgozás (klasszikus) Atmoszférikus desztilláció Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 40

Teljeskörű feldolgozás Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 41

Továbbfeldolgozás Az atmoszférikus desztilláció maradékainak feldolgozása: • Kénmentesítés katalitikus! • Krakkolás katalitikus! • Hidrokrakkolás katalitikus! • Reformálás katalitikus! • Maradékfeldolgozás termikus • Keverő komponens gyártás katalitikus!

Katalitikus krakkolás Feladat: molekulatömeg és forrpont csökkentés Katalizátor: savas zeolit Krakkolás

Kénmentesítés (gázolaj) Hidrokrakkolás Feladat: kéntartalom csökkentése Katalizátor: Mo, Co, Ni szulfid Kénmentesítés S + 4 H = C 4 H 10 2 + H 2 S

Kőolajtermékek Kereskedelmi kőolajtermékek: • motorhajtó anyagok; • tüzelőanyagok; • kenőanyagok (zsírok és olajok); • vegyipari alapanyagok.

Kőolajtermékek A desztilláció és a krakkolás kimenete még nem késztermék! További kezelések: • szennyezőanyagok eltávolítása; • molekulaszerkezet módosítása; • adalékolás.

Finomítói termékek Megnevezés Szénatomok száma (Cn) Forráspont (°C) Felhasználás Finomítói gáz 3 - 4 30 alatt Palackos gáz (propán és bután). Benzin 7 - 9 100 - 150 Üzemanyag belsőégésű (benzin) motorokhoz. Nafta (petróleuméter) 6 - 11 70 - 200 Oldószer vagy adalék a benzinben. kerozin 11 - 18 200 - 300 üzemanyag a repülésben és tüzelőanyag tűzhelyekben. dízelolaj 11 - 18 200 - 300 üzemanyag a nehézgépjárművek és a vasút esetében. kenőolajok 18 - 25 300 - 400 Kenőanyag motorok és gépek esetében. Nehéz (tüzelő)olaj 20 - 27 350 - 450 Üzemanyag a hajózásban tüzelőanyag az energiatermelésben. Zsírok és viaszok 25 - 30 400 - 500 Kenőanyagok és gyertyák. Bitumen 35 felett 500 felett Útburkolat és (víz elleni) szigetelés. Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 47

Üzemanyagok osztályozása – benzin (ts=40. . 200 °C), – petróleum (ts=160. . 300 °C), – gáz (dízel) olaj (ts=200. . 350 °C), – könnyű (ts=40. . 300 °C, ρ=0, 625. . 0, 840 kg/dm 3), – nehéz (ts>300 °C, ρ>0, 840 kg/dm 3), – könnyű (ts=40 °C, ρ=0, 625 kg/dm 3), – közepes (ts=250 °C, ρ=0, 825 kg/dm 3), – nehéz (ts=350 °C, ρ=0, 9 kg/dm 3) határpontokkal.

Üzemanyagok jellemzői • Motorbenzin: – – optimális illékonyság a karburáláshoz/porlasztáshoz, ne legyen korrózióagresszív, ne képződjön gyanta, jó kompressziótűrés. – – megfelelő viszkozitás (szivattyúzás), alacsony dermedéspont, ne legyen hajlamos a kokszképződésre, alacsony kéntartalom jó legyen a gyulladási hajlama. – – a nagy magasságra jellemző hidegben is folyékony maradjon, nyomokban se tartalmazzon vizet, ami megfagyhat, magas hőmérsékleten ne oxidálódjon, ne legyen hajlamos a kokszképződésre (fúvóka eltömődés). • Gázolaj: • Kerozin (speciális petróleum):

Kitermelés, kereskedelem, felhasználás STATISZTIKÁK, TRENDEK

Kitermelés, Mtoe Előláb-szöveg Forrás: IEA: Key world energy statistics. 2017 2021. 02. 26. 51

Kitermelés, arányok, % Előláb-szöveg Forrás: IEA: Key world energy statistics. 2017 2021. 02. 26. 52

Kitermelés, export - import Előláb-szöveg Forrás: IEA: Key world energy statistics. 2017 2021. 02. 26. 53

R/P értékek Forrás: British Petrol Statistical Review: bp. com/statisticalreview Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 54

Felhasználás (szektorok), Mtoe Ipar Hajózás Repülés Közúti közl. Vasút Háztartások Egyéb Nem energetika Előláb-szöveg Forrás: IEA: Key world energy statistics. 2017 2021. 02. 26. 55

Felhasználás (szektorok), % Előláb-szöveg Forrás: IEA: Key world energy statistics. 2017 2021. 02. 26. 56

Finomítói kapacitások kihasználtsága Forrás: British Petrol Statistical Review: bp. com/statisticalreview Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 57

Kőolaj világkereskedelem millió tonna, 2017. évi adatok Forrás: British Petrol Statistical Review: bp. com/statisticalreview Előláb-szöveg 2021. 02. 26. 58