Ugrás a tartalomhoz

Ipari technológiák

Dr. Német Béla (2013)

Pécsi Tudományegyetem

4. fejezet - Kőolaj feldolgozó technológiák, frakcionálás, krakkolás, környezeti hatásaik

4. fejezet - Kőolaj feldolgozó technológiák, frakcionálás, krakkolás, környezeti hatásaik

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.

Kőolaj finomítás és termékei

http://tudasbazis.sulinet.hu/hu/termeszettudomanyok/kemia/szervetlen-kemia/energiahordozok/koolaj-finomitas

A kőolaj atmoszférikus desztillációja

Az ellenáramú ismételt desztilláció (rektifikálás) elvét, lépéseit a következő ábra alapján ismertetjük:

  1. 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.

  2. A toronyban a gőzök minden tálcán folyadékon átbuborékolva szállhatnak felfelé.

  3. A lefelé folyó refluxhatására amagasabb forráspontú termékek fokozatosan cseppfolyósodnak, csak a legkisebb forráspontú komponensek juthatnak gőzhalmazállapotban felfelé.

  4. Felfelé haladva a frakcionáló oszlop felső részén, a szobahőmérsékleten is gáznemű összetevők (metán, etán, propán, bután) távoznak.

  5. A tányérok közötti függőleges csövek túlfolyók. A folyadékfrakciók egy része visszafolyik az előző tányérra.

  6. Az alacsonyabb forráspontú összetevők gőz formájában felfelé, az alacsonyabb forráspontúak folyadék formájában lefelé áramlanak.

  7. Az egyes tányérokon a gőz-folyadék egyensúlyt megközelítő dinamikus egyensúly áll be. .

4.1. ábra - A kőolaj desztillációját végző torony sematikus rajza

A kőolaj desztillációját végző torony sematikus rajza

http://tudasbazis.sulinet.hu/hu/termeszettudomanyok/kemia/szervetlen-kemia/energiahordozok/koolaj-finomitas

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.

4.2. ábra - A kőolaj feldolgozás részletese folyamat ábrája

A kőolaj feldolgozás részletese folyamat ábrája

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.

Kőolajfinomítás a világban

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.

4.3. ábra - Kőolajfinomító lepárlótornyok, Anacortes, Washington állam, USA

Kőolajfinomító lepárlótornyok, Anacortes, Washington állam, USA

http://www.seos-project.eu/modules/marinepollution/marinepollution-c02-s10-p01.fr.html

4.4. ábra - Kőolajfinomító a finomítás termékeinek tartályai, Schell Anacortes, Washington USA

Kőolajfinomító a finomítás termékeinek tartályai, Schell Anacortes, Washington USA

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Anacortes_Refinery_32017.JPG

4.5. ábra - A világ egyik legnagyobb kőolajfinomítója Haifában, Izrael

A világ egyik legnagyobb kőolajfinomítója Haifában, Izrael

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).

4.6. ábra - A Texas City finomítóban bekövetkezett robbanás utáni tűzoltás

A Texas City finomítóban bekövetkezett robbanás utáni tűzoltás

http://www.guardian.co.uk/business/2010/aug/12/bp-texas-city-explosion-fine

Kőolajfinomítás Magyarországon: MOL Zrt.

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.

4.7. ábra - A MOL Zrt. kőolaj-finomítója Szászhalombattán

A MOL Zrt. kőolaj-finomítója Szászhalombattán

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.

4.8. ábra - A MOL Zrt. Szászhalombatta. Lepárló tornyok közelről

A MOL Zrt. Szászhalombatta. Lepárló tornyok közelről

4.9. ábra - MOL Zrt. Őrláng Szászhalombattán

MOL Zrt. Őrláng Szászhalombattán