Ipari technológiák
Dr. Német Béla (2013)
Pécsi Tudományegyetem
Tartalom
A kőolaj nagyon sokféle, változatos összetételű szerves vegyületet tartalmaz. Ezeket alkalmazási területeik szerinti csoportonként választják el. Így a finomítás jelentése szélesebb értelemben magába foglalja a termékek tisztításán (pl. kéntelenítés) kívül a kőolaj frakciókra bontását, amely frakcionált atmoszférikus és vákuum desztilláció (rektifikálás), valamint katalitikus krakkolás útján következik be.
Kőolajtermékek általában három kategóriába sorolhatók:
- könnyű párlatok (LPG, benzin, petróleum),
- közepes párlatok (kerozin, gázolaj),
- nehéz párlatok és a maradék (nehéz fűtőolaj, kenőolaj, viasz, aszfalt).
Így nyert termékek, részben üzemanyagok, részben fűtőanyagok, mint például a benzin, lámpaolaj, repülőgép üzemanyag, gyorsjárású dízel, hajódízel üzemanyag, kazánfűtőolaj, ill. pakura. Az atmoszférikus desztilláció legkönnyebb párlatának ún. finomdesztillációval való részekre bontásával különböző speciális oldószereket (például petróleumétereket) kapunk.
Az ellenáramú ismételt desztilláció (rektifikálás) elvét, lépéseit a következő ábra alapján ismertetjük:
A csőkemencében felmelegített nyersolajat a torony elgőzölögtető terébe vezetik be, ahol a folyékony és gőz-halmazállapotú komponensek szétválnak. A hőmérséklet itt körülbelül 398-400 °C. A felfelé haladó gőzök fokozatosan hűlnek le, így legalul a legmagasabb forráspontú komponensek csapódnak le és válnak folyékonnyá. Ott vezetik el a pakurát, utána sorban felfelé a következőket: nyers gázolaj, petróleum, nehézbenzin, nyersbenzin.
A toronyban a gőzök minden tálcán folyadékon átbuborékolva szállhatnak felfelé.
A lefelé folyó refluxhatására amagasabb forráspontú termékek fokozatosan cseppfolyósodnak, csak a legkisebb forráspontú komponensek juthatnak gőzhalmazállapotban felfelé.
Felfelé haladva a frakcionáló oszlop felső részén, a szobahőmérsékleten is gáznemű összetevők (metán, etán, propán, bután) távoznak.
A tányérok közötti függőleges csövek túlfolyók. A folyadékfrakciók egy része visszafolyik az előző tányérra.
Az alacsonyabb forráspontú összetevők gőz formájában felfelé, az alacsonyabb forráspontúak folyadék formájában lefelé áramlanak.
Az egyes tányérokon a gőz-folyadék egyensúlyt megközelítő dinamikus egyensúly áll be. .
A kőolaj-finomítás főbb termékeit a táblázat foglalja össze
1. Táblázat. A kőolaj-finomítás főbb termékei
|
Termék |
Szénatomszám |
Felhasználás |
|
Nyersbenzin, petróleum (gazolin), könnyűbenzin, nehézbenzin |
C5 -C10 |
oldószer, sebbenzin, motorbenzin |
|
Világítóolaj (petróleum, kerozin) |
C11-C12 |
traktor, repülőgép, rakéta hajtóanyaga, benzingyártás |
|
Gázolaj (dízelolaj) |
C13-C19 |
autók, traktorok, mozdonyok, hajó és teherautómotorok hajtóanyaga |
|
Pakura (párlási maradék; kenőolaj, vazelin, paraffin) |
C20-C30 |
tüzelés eőművekben, gőzmozdonyokban, különböző minőségű kenőolajok, gyógyszerek, kozmetikai szerek |
|
Bitumen |
C31-C50 |
útépítés, szigetelés |
A különböző kőolajpárlatot összetétel és jelentőség szempontjából a következők jellemzik:
Nyersbenzin: A kis szénatomszámú folyékony szénhidrogénekből álló nyersbenzinből további finomítás, kéntelenítés, szétválasztás során különböző minőségű benzint (sebbenzint, petrolétert, stb.), vegyipari alapanyagot (vegyipari benzint) és adalékolással motorbenzint állítanak elő. A benzin, mint vegyipari alapanyag. A különféleképpen előállított benzinből fontos szénhidrogéneket választanak el, amelyeket azután a vegyipar különböző szerves vegyületek (pl. műanyag, gyógyszer, stb.) szintézisére használ fel.
Petróleum: A petróleumot világításra ma már alig használják, a petróleumból előállított kerozin azonban a sugárhajtóműves repülőgépek üzemanyaga.
Dízelolaj: Az előző párlatokénál is hosszabb szénláncú molekulákból álló dízelolaj a Diesel-motorok üzemanyaga.
http://en.wikipedia.org/wiki/Oil_refinery
A finomításhoz tartozik az atmoszférikus desztillációs maradék, a pakura frakciókra történő bontása, amely vákuum desztillációval történik. Ennek során állítanak elő olyan speciális termékeket, mint a különböző kenő- és parafinolajok (orsó-, könnyű gép-, motor-, és nehéz henger-olaj), paraffin viasz, különféle vágóolajok és kenőzsírok. A kenő- és paraffinolajok nagyobb viszkozitású folyadékok, a gépalkatrészek működés közben bekövetkező kopását csökkentik. Ma már csak kisebb részüket használják kenőanyagként, a többiből - további feldolgozás (hőbontás) során - a sokkal keresettebb benzint állítják elő. A nagy szénatomszámú, fehér, szilárd paraffinból gyertyát, gyógyszert tartalmazó kúpokat gyártanak. A desztilláció végén visszamaradó sötét anyagot, a bitument az útépítésnél használt aszfalt kötőanyagaként használják fel. .
A kőolaj-finomítók elhelyezése
Egy kőolaj finomító telephelyének kijelölésénél a következő szempontokat célszerű figyelembe venni:
- Elég messze legyen lakott területektől.
- Jó infrastruktúrával kell rendelkezni az alapanyagok és a termékek szállításához.
- Jelentős elektromos energia ellátást kell biztosítani a létesítmény üzemeltetéséhez.
- Nagyon sokféle hulladékkezelést biztosító szolgáltatásnak kell rendelkezésre állni.
A finomítóknak nagy mennyiségű gőzre és hűtővízre van szüksége. Olajfinomítókat ezért gyakran telepítik jól hajózható folyók vagy a tenger partjára. A tankerekkel történő szállítás miatt a tenger felől (vagy folyón) nagyon komolyan kiépített terminálra van szükség. A kőolajnak csővezetéken történő szállítása esetében is nagy szükség van a bőséges vízellátásra. Ha sem csővezetékes, sem tankeres szállításra sincs lehetőség, vasúti kocsikon, közúti tartálykocsikon és uszályokon történik a szállítás. A petrolkémiai üzemek kapcsolódnak vegyiüzemekhez, műanyaggyárakhoz, oldószergyárakhoz, műtrágyagyárakhoz, növénytermesztéshez, stb.
A 19. században, a finomítók, az USA-ban a kőolajból elsősorban kerozint állítottak elő. Az automobil feltalálása után eltolódott a kereslet a benzin és a gázolaj előállítása irányába, és ezek az elsődleges finomított termékek ma. Ma, a nemzeti és állami jogszabályok megkövetelik, hogy a finomítók feleljenek meg szigorú levegő és a víz tisztasági szabványoknak. Az USA-ban 1981-1995 között a kőolaj feldolgozó kapacitás 15.000.000 hordó/naponta (2.400.000 m3/d). Addig, amíg 1982-ben az Egyesült Államokban üzemeltetett 301 finomító együttes nyersolaj feldolgozó kapacitása naponta 17,9 millió hordó (2.850.000 m3) volt, addig 2010-ben a 149 üzemképes amerikai finomító dolgozta fel a közel hasonló menyiséget (17,6 millió hordó/nap = 2.800.000 m3/nap). Az Egyesült Államokban is van erős nyomás, hogy megakadályozzák az új finomítók építését.
http://www.seos-project.eu/modules/marinepollution/marinepollution-c02-s10-p01.fr.html
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Anacortes_Refinery_32017.JPG
http://en.wikipedia.org/wiki/Oil_refinery
Biztonsági és környezetvédelmi szempontok
A finomítási eljárás során számos különböző vegyi anyag szabadulnak fel és jut a légkörbe (jellegzetes szag érződik a finomító közelében. A szennyezés kiterjed a levegőre, szennyvíz hálózatra, ezen kívül jelentős a kockázata az ipari baleseteknek, mint a tűz, a robbanás, és jelentős az ipari zaj. Sokfelé a világban a lakott területekhez nagyon közel jöttek létre az olajfinomítók, amelyek mára óriási üzemmekké terebélyesedtek. (Campo de Gibraltar, CEPSA finomító Gibraltár közelében, CEPSA finomító Santa Cruzban Tenerife szigetén, Spanyolország; Contra Costa County és Solano County, szomszédos városi területek Richmond, Martinez, Pacheco, Concord, Pittsburg, Vallejo és Benicia).
http://www.guardian.co.uk/business/2010/aug/12/bp-texas-city-explosion-fine
http://www.mol.hu/hu/vallalati_ugyfeleknek/finomitas_kereskedelem/finomitas/
Magyarországon egyedüli vállalatként foglalkozik a MOL Nyrt. kőolaj-finomítással. A MOL-csoport finomítóinak összehangolt működtetésével biztosítják a régió országainak magas minőségű kőolajtermékekkel történő ellátását.
A MOL Zrt. kőolaj-feldolgozó létesítményei:
Százhalombattai Dunai Finomító Az 1965 óta üzemelő finomító kapacitása évi 8,1 millió tonna. Magyarországon jelenleg egyedül itt folyik kőolaj-desztilláció. Az üzemanyagok, fűtőolajok mellett propán-bután gáz (PB) termékeket, bitumeneket, valamint a vegyipari termékek széles skáláját állítják itt elő.
Slovnaft Bratislavai Finomító A Dunai Finomító mellett a közép-európai térség legkomplexebb létesítménye, melynek feldolgozó-kapacitása évi 6,1 millió tonna kőolaj. Az üzemanyagok és energetikai termékek mellett bitumeneket és vegyipari termékeket állít elő.
Tiszai és Zalai Finomítók A Zalai Finomítóban különböző bitumen termékeket, elsősorban speciális, építőipari bitumeneket állítanak elő. A Tiszai Finomító a közeli Tiszai Vegyi Kombinát alapanyag-ellátásában lát el fontos szerepet.
Almásfüzítői Kenőanyagüzem A gyár feladata a kenőanyag-keverés és kiszerelés, itt készülnek a Slovnaft kenőanyagai is.
Rijeka és Sisak A kisebbségi MOL tulajdonban lévő horvát olajtársaság, az INA finomítói is jelentős kapacitást képviselnek. (Rijeka: 4,5 millió tonna/év; Sisak: 2,2 millió tonna/év).
Finomítók külön szervezetben
A magyarországi finomítók, illetve a Slovnaft pozsonyi finomítója ma már a MOL-csoport Termékelőállítás és Kereskedelem Divízió (TKD) integrált Finomítás szervezetének részei.
Fejlesztések a környezetvédelem érdekében
A Dunai Finomítóban, az EU 2005 projekt keretében új gázolaj-kénmentesítő, motorbenzin-kéntelenítő és hidrogéngyár épült, továbbá a felújították a gázolajkeverő és -tároló üzemet. A 60 milliárd forintos fejlesztés révén az üzemanyagok minősége már 2006-ban kielégítette az Európai Unióban csak 2009-ben hatályba lépő előírásokat. 2005. július 1-től kizárólag kénmentes (azaz maximum 10 ppm kéntartalmú) üzemanyagokat lehet forgalmazni. Az útépítési és építőipari bitumenjeik, vegyipari termékeik megfelelnek a legszigorúbb vevői elvárásoknak és környezetvédelmi előírásoknak.
