Kőolajfeldolgozási technológiák

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

A nyersolajok osztályozása• Paraffin alapúak –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

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.

Komplett feldolgozási folyamat

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).

Atmoszférikus desztilláció

• Tányérszám: kb 25-30.

• Nyomás: 1-1.5 bar.• Termékminőség

változtatása:– hőmérsékletprofil

változtatása– termékelvétel

változtatása: egyiket a másik javára (vágási pontok eltolása).

Atmoszférikus dessztilláció

• A desztillációs oszlopok segédberendezései:– hőcserélők,– hűtők,– kondenzátorok,– csővezetékek,– tartályok,– szivattyúk,– acélszerkezetek,

állványok, műszerek

Vákuumdesztilláció• Két típusa ismeretes :

– Nedves (vízgőzzel)– Száraz

• Termékei:

Utókezelő technológiák

• Propános aszfaltmentesítés– Az eljárás fő célja a

gudronból a 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.

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.

HDS eljárás

• HDS: Hydrodesulfurization Process• (HDN: Hydrodenitrogenation Process)• 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

HDS eljárás

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:

Termékjellemző Változás Termékjellemző Változás

Sűrűség Csökken Nafténtartalom Nő

Telítetlen tartalom Csökken S, N, O tartalom Csökken

Aromástartalom Csökken Átlagmóltömeg Csökken

Anilinpont Nő Cetánszám Nő

Oktánszám Csökken Karakterizáló tényező Nő

Katalitikus reformálás

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) N2 áramba 0.5-1 %-nyi oxigént vezetnek be.

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.

Alkilezési technológiák• Nagyobb szénatomszámú i-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.

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

Krakkolási technológiák• Katalizátor összetétele

– Al2O3 31%– Na2O 0.65%– Fe 0.5%– Egyéb fémoxid 3%– + SiO2

• Nyersanyag: Főleg különböző párlatok rosszabb tulajdonságú frakciói.

• Termékek:– C2/C3/C4 frakció,– benzin 55-60% KOSZ=90-95