Kőolajfeldolgozási technológiák

1. Kőolajfeldolgozási technológiák

2. 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) • H2S és víz Elemi összetétel: C: 79,5..88,5%, H: 10..15,5

3. A nyersolajok osztályozása • Paraffinalapúak –mélyebb rétegekben találhatóak • Naftén vagy aszfalt bázisúak –felsőbb rétegekben vannak • Kevert bázisúak –közbenső zónákban vannak • Összetétel a világ összes kőolaját tekintve: • ~30% paraffinok, • 40% naftének, • 25% aromások

4. Előzmények • Kőolajfeldolgozás: Bonyolult rendszer, minden kapcsolatban van mindennel.Ha egy ponton belenyúlnak a feldolgozási folyamatba az egész termékösszetétel megváltozik. • A termék és a belépő alapanyag minőségének függvényében kell az egész rendszert kezelni. • A közel állandó összetételű alapanyag miatt az egyik termék csak a másik rovására nyerhető nagyobb mennyiségben.

5. Komplett feldolgozási folyamat

6. Előkezelő technológia • Sómentesítés • Valamenyi kőolaj bizonyos százalékban tartalmaz vizet, amely különböző sókat old ki a kőzetekből. A sómentesítési technológia alkalmazásásnak határpontja 20g/m3, felette mindenképp kell sómenetsítés alatta nem mindig. • Gáztalanítás • A kőolaj tartalmaz illékony (CH4, C2H6, C3H8, C4H10) szénhidrogéneket. (stabilizálás: ellenáramban száraz földgáz (CH4) magával ragadja az illékony gázokat).Eredmény: nedves gáz (gazolin): CH4 + nagyobb molekulasúlyú CH-ek → feldolgozás (pl. PB gáz).

7. Atmoszférikus desztilláció • Tányérszám: kb 25-30. • Nyomás: 1-1.5 bar. • Termékminőség változtatása: • hőmérsékletprofil változtatása • termékelvétel változtatása: egyiket a másik javára (vágási pontok eltolása).

8. Atmoszférikus dessztilláció • A desztillációs oszlopok segédberendezései: • hőcserélők, • hűtők, • kondenzátorok, • csővezetékek, • tartályok, • szivattyúk, • acélszerkezetek, állványok, műszerek

9. Vákuumdesztilláció • Két típusa ismeretes : • Nedves (vízgőzzel) • Száraz • Termékei:

10. Utókezelő technológiák • Propános aszfaltmentesítés • Az eljárás fő célja a gudronbóla maradék kenőolaj kinyerése. • Az extrakciós eljárás lényege: a propán 80°C körül kritikus körülmények közé kerül, amelyben az aszfaltének nem, de az értékes komponensek kiválóan oldódnak.

11. Termékfeldolgozási technológiák (Mesterséges hajtóanyagok) Bevezetés • A kőolajfeldolgozás során kapott párlatok még nem rendelkeznek azokkal a tulajdonságokkal, amelyek a szigorú műszaki követelményeknek megfelelnek, így azokat át kell alakítani: Mesterséges motorhajtóanyagokat kell előállítani. • A magas S, O, N tartalmat csökkenteni kell. • A benzinpárlatoknak nem megfelelő az oktánszáma, ezt növelni kell. • Az összetétel (aromások, i- és n-paraffinok stb. aránya) nem megfelelő, kedvezőtlen égési tulajdonságok. • Különböző adalékanyagokat kell előállítani pl: oktánszámnöveléshez.

12. HDS eljárás • HDS: HydrodesulfurizationProcess • (HDN: HydrodenitrogenationProcess) • Cél: S és N-mentesítés, O tartalom csökkentése. • A főbb katalitikus reakciók: • Olefin telítés: R-CH=CH2 + H2 = R-CH2CH3 • Aromás telítés: Ph-CH3 + H2 = Metil-ciklohexán • Kénvegyületek átalakítása: • R-CH2SH + H2 = R-CH3 + H2S • R-S-R’+ H2 = RH + R’H + H2S • R-S-S-R’+ H2 = RH + R’H + 2H2S

13. HDS eljárás

14. HDS eljárás • Katalizátor: • Ni, Co, Mo / Al2O3 hordozón. • A kénmentesített termék: benzinek, középpárlatok, gázolaj • A HDS csak előkezelés a további technológiák (izomerizálás, reformálás.) számára amelyet leginkább az atmoszférikus desztilláció termékein alkalmaznak. • A termékjellemzők változása:

15. Katalitikus reformálás

16. Katalitikus reformálás • Alapanyag: Olyan előkezelt kőolajpárlat, amelyből már eltávolították a kén és nitrogén tartalmú vegyületeket. Ezek ugyanis katalizátormérgek. • N tartalma < 1 ppm • S tartalma < 2ppm • 5ppm < O tartalom <10 ppm • Katalizátor: Pt (Platforming technológia) Al2O3 + SiO2 • Katalizátor regenerálás: 6-24 hónapos ciklusok. A rendszert leállítják, majd a fix ágyon, magas hőmérsékleten (300-400°C) N2áramba 0.5-1 %-nyi oxigént vezetnek be.

17. Oktánszámnövelés - izomerizáció • Cél: benzinizomerizáció, oktánszámnövelés. • Katalizátor: zeolit hordozón különböző átmenetifémek. • Termék: C5-C6 izomer szénhidrogének keveréke. • Alkalmazott hőmérséklet: 250-300°C. • Alkalmazott nyomás: 14-40bar.

18. Alkilezési technológiák • Nagyobb szénatomszámúi-paraffinok előállítására szolgál, melyeket oktánszámnövelő keverőkomponensként adagolnak. • Az alapanyag lehet: butilén vagy propilén. • Reakciók: • Kétféle eljárás ismeretes: • Kénsavas: 1kg H2SO4/100 kg alkilát. • Hidrogén-fluoridos: 1kg HF/1tonna alkilát. • A kénsavas hátránya, hogy katalizálja a polimerizációt is, viszont olcsó. • A hidrogén fluoridos hatékonyabb, de drágább, és a HF veszélyes.

19. Krakkolási technológiák • Típusok : tisztán termikus, termikus - katalitikus, hidrokrakk eljárás. • A végtermékben izomerek keletkeznek ami az oktánszámot növeli. • Általában alappárlatokból indulnak ki. • Főbb reakciók:

20. Krakkolási technológiák • Katalizátor összetétele • Al2O331% • Na2O 0.65% • Fe0.5% • Egyéb fémoxid 3% • + SiO2 • Nyersanyag: Főleg különböző párlatok rosszabb tulajdonságú frakciói. • Termékek: • C2/C3/C4frakció, • benzin 55-60% KOSZ=90-95