PETROL TEKNOLOJS Tanmlar ve Kavramlar PETROL TEKNOLOJS TARHE

PETROL TEKNOLOJİSİ Tanımlar ve Kavramlar

PETROL TEKNOLOJİSİ

TARİHÇE Petrol rafinasyonu, Tüketicinin daha kaliteli ve daha çok sayıda ürün taleplerine göre şekillenmiş ve geliştirilmiştir. İlk rafinasyon, bitkisel ve hayvansal yağlardan daha hafif ve daha ucuz olan gazyağı elde edilmesine yönelik olmuştur. İçten yanmalı motorların keşfedilmesiyle de benzin ve dizel yakıtı üretimi başlamıştır. Uçak yakıtı ihtiyacı yüksek-oktanlı benzin ve jet yakıtı üretiminin başlamasına yol açmıştır. Günümüzde rafinerilerde pek çok çeşitli ürünler elde edilmektedir, Bunlardan çoğu petrokimya endüstrisinin ham maddeleridir

Distilasyon Prosesleri İlk rafineri 1862’de açıldı ve basit atmosferik distilasyonla yan ürünleri arasında katran ve naftanın da bulunduğu gazyağı üretildi. Kısa bir süre sonra petrolün vakum altında distillenmesiyle yüksek kaliteli yağlama yağları elde edilebileceği keşfedildi. Sonraki 30 yıl boyunca tüketicinin temel talebi yine gazyağı oldu. Bu durumu iki olay değiştirdi; elektriğin keşfedilmesiyle aydınlatma amacıyla kullanılan gazyağı talebinin azalması İçten yanmalı motorların kullanılmasıyla dizel yakıtı ve benzin talebinin artmasıdır.

Distilasyon Prosesleri

Termal Kraking Prosesleri Otomotiv endüstrisinin gelişmesi ve I. Dünya Savaşı, benzin motorlu araçların çoğalmasına ve buna paralel olarak da benzin talebinin hızla artmasına neden oldu. Ancak, distilasyon prosesleriyle elde edilen benzin miktarı az ve sınırlı olduğundan, 1913’de termal kraking prosesi geliştirildi. Bu proseste büyük moleküllü hidrokarbonlar içiren ağır yakıtlar basınç ve ısı altında parçalanıp küçük moleküllü hidrokarbonlara dönüştürülerek benzin üretimi ve distile yakıtlar artırılır.

Katalitik Prosesler Yüksek-sıkıştırmalı benzin motorlarında, vuruntuya dayanıklı yüksek-oktanlı benzine gereksinim vardır. 1930’lu yılların ortalarından sonlarına kadar geliştirilen katalitik kraking, alkilasyon (1940) ve polimerizasyon prosesleriyle benzin kalitesi ıslah edildi ve yüksek-oktanlı benzin talepleri karşılandı. Daha sonra katalitik izomerizasyon yöntemi geliştirilerek hidrokarbonların alkilasyon ham maddeleri haline dönüştürülmesi gerçekleştirildi. 1960’lı yıllarda ıslah edilmiş katalizörlerle, hidrokraking, buhar reforming, buhar kraking ve devaksing gibi proses metotları geliştirildi. Bu katalitik prosesler, aynı zamanda çift bağlı moleküller (alkenler) de elde edilebildiğinden, modern petrokimya endüstrisinin temelini oluşturmuşlardır.

İşlemleme (Treatment) Prosesleri Hidrokarbon olmayan maddeler, safsızlıklar ve son ürünlerin özelliklerini etkileyen veya dönüşüm proseslerinin verimini düşüren diğer maddelerin uzaklaştırılması için çeşitli treatment metotları kullanılır. İşlemleme, kimyasal reaksiyon ve/veya fiziksel ayırmadır. Tipik örnekler, kimyasal sweetening (yumuşatma), asit treating, klay temaslandırma, kostik yıkama, hidrotreating, kurutma, solvent ekstraksiyonu ve solvent devaksingdir (mum giderme). Sweetening, hampetrole prosesten önce uygulanarak kükürtten arınmasını sağlar; ürünlere ise proses sırasında veya prosesten sonra uygulanır.

RAFİNERİ ÜRÜNLERİ

RAFİNERİ ÜRÜNLERİ

YAKITLAR

Sıvılaştırılmış Petrol Gazları (LPG) Rafineri ve doğal gaz prosesleri sırasında çıkan propan, bütan veya bu ikisinin karışımları olan parafinik hafif hidrokarbonlar basınç altında kolaylıkla sıvılaşırlar. Asıl olarak propan ve bütandan oluşan LPG, yakıt amaçlı üretilir ve petrokimyasalların üretiminde bir ara maddedir. Önemli şartname kontrol testleri içinde buhar basıncı ve kirlilik testleri de vardır.

Benzin ürünü motor benzini ve uçak benzini olarak iki genel grup altında toplanır. Motor Benzini: En önemli rafineri ürünü olan motor benzini iç yanmalı motorlarda (uçak motorları dışında) kullanılan ve kaynama aralığı 35– 215 0 C dolayında olan bir hidrokarbonlar karışımıdır; Benzinin önemli kalite özellikleri oktan sayısı (vuruntu önleme), uçuculuk (motorun çalışması ve buhar sıkışması) ve buhar basıncıdır (çevre kontrolü). Bu performansın karşılanması için ve ayrıca oksidasyon ve pasa karşı da koruma amacıyla benzine gerekli katkı maddeleri ilave edilir. Uçak Benzini: Pistonlu uçak motorların geliştirilmesiyle 1940’lı yıllarda kurşun bileşikli katkı maddeleriyle harmanlanan değişik oktan sayılı uçak benzinleri (87, 100/130 ve 115/145 oktanlı) üretildi. Günümüzde üretilen uçak benzinleri oktan sayısı yükseltici kurşun bileşikleri içeren 80, 100 LL ile kurşunsuz 82 oktanlı uçak benzinleridir.

Jet Yakıtları Jet yakıtları türbinli uçak motorlarında kullanılan gazyağı ve/veya ‘wide-cut’ fraksiyonlarının şartnamelerdeki gerekleri karşılayacak şekilde harmanlanmasıyla üretilen yakıtlardır. Wide-cut tipi jet yakıtı distilasyon aralığı yaklaşık 100 -250 0 C olan hafif hidrokarbonlar karışımıdır; gazyağı, benzin veya nafta fraksiyonlarının, aromatik hidrokarbonlar içeriği hacimce %25’i aşmayacak, buhar basıncı 13. 7 k. Pa - 20. 6 k. Pa arasında olacak şekilde harmanlanmasıyla hazırlanır. Yakıtın kararlı olması ve iyi yanabilme özelliklerinin artırılması için gerekli katkı maddeleri de ilave edilir. Wide-cut tipi jet yakıtları, kaynama aralığı benzinle gazyağı arasında olan daha hafif hidrokarbonlar karışımı olduğundan alevlenme riski ve yüksek uçuşlardaki buharlaşma kayıpları gazyağından daha fazladır. Gazyağı tipi jet yakıtı orta distilat bir üründür; distilasyon aralığı (150 C - 300 0 C, genellikle 250 0 C’yi aşmaz) ve alevlenme noktası gazyağıyla aynıdır. Farklı olarak, donma noktası gibi bazı kritik özellikleri değiştirilir. (Bak. Jet Yakıtları)

Gazyağı, rafine edilmiş bir orta-distile petrol ürünüdür; uçuculuğu benzin ve dizel yakıtı arasındadır (kaynama aralığı 150 -300 0 C dolayındadır). Gazyağı jet yakıtı olarak kullanıldığı gibi, ısıtma amacıyla da çok geniş bir kullanım alanına sahiptir. Az sayıda şartname değerlerinle tanımlanan gazyağı dizel yakıtına karıştırılarak da değerlendirilebilir.

Dizel Yakıtları Ve Fuel Oiller Dizel Yakıtları: Dizel yakıtları (gaz oil veya dizel distilat), dizel motorları yakıtı ve ısıtma yağı olarak kullanılır, 12 ve daha fazla karbon atomlu alkanlar içerir, kaynama aralığı 180 -380 0 C’dir. Kalite testleri arasında, alevlenme ve akma noktası, temiz yanma, depolama tanklarında tortu bırakmama ve iyi yanma başlangıcı ve yanma özelliklerini tanımlayan dizel yakıtı setan sayısı önemlidir. (Bak. Dizel Yakıtları) Distilat Fuel Oiller: Ağır gaz oil (distilat fuel oiller), endüstriyel yakıt olarak ve bazı ürünlerin elde edilmesinde ham madde (başlangıç maddesi) olarak kullanılır. Uzun zincirli (20 -70 karbon atomlu) alkanlar, sikloalkanlar ve aromatik hidrokarbonlar içerir, kaynama aralığı 380 -540 0 C. (Bak. Fuel Oiller) Ağır Fuel Oil (Kalıntılar): Bu gruptaki ürünler distilasyon kalıntılarıdır; yoğunlukları > 900 kg/l, alevlenme noktaları >50 0 C ve 80 0 C’deki kinematik viskoziteleri 10 c. St’dan büyüktür.

Rafineri Gazları Hampetrolün distilasyonu veya rafineri ünitelerindeki işlemler sırasında çıkan ve yoğunlaşmayan gazlardır; çoğunlukla hidrojen, metan, etan ve olefinler içerir.

YAKIT OLMAYAN ÜRÜNLER

Yağlama Yağları Baz Yağlar (Lube Oils): Baz yağlar distilat veya kalıntıdan üretilen hidrokarbonlar karışımıdır; en ince (viskozitesi en düşük) spindle oilden başlayarak en kalın baz olan silindir stoklara kadar değişik viskozite aralıklarında üretilir. Yapısal olarak uzun zincirli (20 -50 karbon atomlu) alkanlar, sikloalkanlar ve aromatik hidrokarbonlar içerir, kaynama aralığı 300 0 C’den başlayarak artar. Baz yağlar motor yağları, gresler ve diğer yağlama yağlarının elde edilmesinde kullanılır, Yağlama yağları baz stokları, özel proseslerle elde edilir. Baz stoklara, üretilecek yağın özelliklerine göre, (motor yağları, endüstriyel gresler, yağlayıcılar ve kesme yağları gibi) emülsiyon önleyici, antioksidanlar ve viskozite düzenleyiciler gibi katkı maddeleri ilave edilir. Yağlama yağları baz stokları için en kritik kalite özelliği yüksek viskozite indeksidir.

Petrol Koku Petrol koku siyah ve katı kalıntıdır, koklaştırma gibi ünitelerde kalıtı akımlar, Katran ve ziftin krakingi ve karbonlaştırılmasıyla elde edilir; %90 -95 karbondur ve kül miktarı çok düşüktür. Petrol koku çelik endüstrisinde kok fırınları hammaddesi olarak kullanılır, ayrıca ısıtmada, elektrot üretiminde ve kimyasal madde üretiminde kullanılır. Petrol kokunun iki önemli türü ‘green’ kok ve ‘kalsine’ koktur; ayrıca bazı proseslerde katalizör üzerinde biriken ve genellikle rafineride yakıt olarak yakılan ‘katalist’ koku da vardır.

Bitüm (Asfalt, Yol Yağı) Bitüm hampetrolün rafinasyonunda vakum distilasyon kalıntısı olarak elde edilir; Katı, yarı-katı veya kolloidal yapılı viskoz hidrokarbonlardır, rengi kahverenginden siyaha kadar değişir. Asfalt hammaddesi olarak kullanımı yaygındır.

Parafin Vakslar Genel formülleri Cn. H 2 n+2 olan yüksek molekül ağırlıklı doymuş alifatik hidrokarbonlar grubu parafin vakslar olarak tanımlanır. Bu ürünler yağlama yağları baz stokları devaksing prosesi sırasında çıkar; karbon sayıları 12’den daha büyüktür ve kristalin yapıdadırlar. Parafin vakslar renksiz ve kokusuzdur, erime noktaları 45 0 C’nin üstündedir.

Solventler Kaynama aralığı genellikle 135 -200 C olan rafine distilat ara ürünlerdir; ancak endüstriyel amaçlı üretimlerde genellikle 30200 C arasındaki fraksiyonlar tercih edilir.

PETROKİMYASAL HAMMADDELER Nafta, gaz oil, etan, etilen, propan, propilen, benzen, toluen, ksilenler gibi hampetrolün rafinasyonuyla elde edilen pek çok ürün temel petrokimyasalların ham maddeleridir; Bunlardan plastikler, sentetik (yapay) fiberler, sentetik lastikler ve diğer petrokimyasal maddeler üretilir. Nafta bazı ürünlerin (benzin, jet yakıtı, v. s. gibi) harmanına katılırsa da daha çok petrokimya endüstrisi hammaddesi olacak şekilde dizayn edilir; Kaynama aralığı 30 -210 C dolayındadır.