PETROL RAFİNERİ SÜREÇLERİ

 Edwin L. Drake petrolün de tuz arama yöntemiyle yeraltından çıkarabileceğini düşünerek ham petrolü yeraltından çıkartan ilk kişidir. Ham petrolün kuyular açılarak üretimine başlanmasıyla ham petrolden elde edilebilecek ürünler üzerinde çalışılmaya başlanmıştır. John D. Rockefeller 1862 yılında küçük bir rafineri ile işe başlar ve 1866 yılına gelindiğinde satış cirosu 2 milyon doların üzerine çıkar. 10 Ocak 1870 tarihinde başta Rockefeller ve Flagler olmak üzere diğer beş ortakla birlikte Standard Oil Company kurulur. Ham petrol rafinasyon ürünleri önceleri sadece ısıtma, aydınlatma ve yağlama amacıyla kullanılıyordu. İlk uygulamalarda bir tank içerisine konulan ham petrolün ısıtılarak buharlaşması sağlanmış daha sonrada yeniden sıvılaştırılarak ayrım gerçekleştirilmiştir. Daha sonraki aşamalarda bu tankların seri bağlanarak üretimin artırılması amaçlanmış ama asıl gelişme distilasyon kolonlarının kullanımına geçilmesi ile olmuştur. Özellikle otomobil üretimindeki gelişmeler ham petrol rafinasyon süreçlerinin de gelişmesine sebep olmuştur.

Ham petrolün rafinerilerde işlenmesinden sonra elde edilen ürünler gaz, sıvı ve katı olmak üzere üç temel grupta toplanabilir.

Rafineri Yakıt gazı, metan (CH4), etan (C2H6), hafif hidrokarbonlar, hidrojen içeren bir gaz karışımı olup az miktarlarda CO ve H2S da içerebilir. Rafineri gaz sisteminde üretilir ve bileşimi rafineri işlemlerine bağlı olarak değişebilir. Rafinerilerde buhar elde etmek veya ısıtma amaçlı kazan ve fırınlarda yakıt olarak kullanılır.

Sıvılaştırılmış petrol gazı (LPG) (liquified petroleum gas), ham petrolün rafinerilerde arıtılması sırasında ya da doğal gazın ayrıştırılması ile elde edilir. Taşınım sırasında kolaylık sağlaması için, bu gazlar basınç altında sıvılaştırılır. Sıvılaştırılmış petrol gazı, etan, etilen, propan, propilen, butan, bütilen, izobutan karışımıdır.

Nafta, benzin, gaz yağı, jet yakıtı, dizel, fuel oil, benzin yağıi yağlama yağları,

Nafta: Ham petrolün atmosferik koşullarda damıtılması sırasında elde edilen sıvı hidrokarbon karışımlarından oluşan bir ara üründür. Nafta kimyasal olarak parafinik, naftenik ve aromatik hidrokarbonlardan oluşur. Nafta içeriğinde yaklaşık olarak C5–C11 karbon sayısı aralığında hidrokarbonlar bulunur ve kaynama sıcaklığı 49-204°C aralığındadır. Genellikle yoğunluğu daha düşük olan nafta daha yüksek parafin içeriğine sahiptir. Daha yoğun nafta ise naftenler ve aromatiklerce daha zengindir. Nafta rafineride çeşitli işlem ve süreçlerden geçirilerek otomobillerde kullanılan benzin veya petrokimya tesisleri için ürün hâline getirilir. Naftadan benzin ve diğer değerli kimyasallar elde edilmesi için uygulanan işlemler naftanın hidrojenlenmesi, benzin değerini arttırma ve aromatik hidrokarbonları kazanma şeklinde sınıflandırılabilir.

Gaz Yağı (Kerosen): Ham petrolün distilasyonu sırasında alınan hafif kısımdır. Bu sıvı karışım içerisinde yaklaşık olarak 180-240°C kaynama noktası aralığındaki hidrokarbonları bulunur. Gaz yağının maksimum distilasyon sıcaklığı 204°C, minimum alevlenme noktası 38°C’dır. Sobalarda, ocaklarda ve lambalarda yakıt olarak kullanıldığı gibi çözücü olarak veya böcek öldürücü olarak da kullanılabilir.

Viskozite: Akışkanların akıcılıkları ya da bir diğer deyişle akmaya karşı gösterdikleri direnç viskozite olarak tanımlanır.

Yağlama yağlarının en belirleyici özelliği, akıcılığı yani viskozitesidir.

Petrol rafinerisinde elde edilen katı ürünler bünyelerinde yüksek karbon sayılarına sahip, kaynama sıcaklıkları yaklaşık 350°C üzerinde olan hidrokarbonlar içeren karışımlardır. Petrol koku, vakslar ve asfalt başlıca katı ürünlerdir.

Vaks Ürünler: Ham petrolün rafinasyonu sonucunda elde edilen parafin vaksları doymuş n- ve izo alkanlar, naftenler gibi bileşiklerin karışımını içerir. Dallanmanın miktarı vaksın özelliklerini değiştirir. Ham petrolün önemli miktarını oluşturan vakslar yağlama, elektriksel yalıtım, mum, kozmetik ve su geçirmez kıyafetlerin yapımı gibi çok farklı alanlarda kullanılırlar. Mikrokristalin vakslar ise yine ham petrol rafinasyonu sırasında üretilen vaks türüdür. Ancak bunlar parafinik vakslara göre daha fazla dallanmış (izo parafinik) hidrokarbon ve naftanik hidrokarbon içerir.

Batman Rafinerisi ülkemizde ilk kurulan rafineridir. Güneydoğu Anadolu Bölgesinde 1955 yılında kurulmuştur

Batman Rafinerisi ülkemizde ilk kurulan rafineridir. Güneydoğu Anadolu Bölgesinde 1955 yılında kurulmuştur. Bu rafineride genel olarak Batman petrolleri işlenmektedir. Ülkemizin en düşük kapasiteli petrol işleme tesisidir. Daha sonra 1960 yılında kurulan İstanbul Petrol Rafinerisi AŞ (İPRAŞ) tarafından, Marmara bölgesinde İzmit Körfezi’nin Tütünçiftlik bölgesinde İzmit rafinerisi yaptırılmış, 1961 yılında 1,0 milyon ton/yıl olan ham petrol işleme kapasitesi 1982 yılında 11,5 milyon ton/yıl olmuştur. İzmir rafinerisi Türkiye’nin giderek artan petrol ürünleri ihtiyacının karşılanabilmesi amacıyla, Ege bölgesinde 1972 yılında kurulmuştur. Kırıkkale rafinerisi 1986 yılında ülkemizin Orta Anadolu bölgesinde işletmeye alınmıştır.

Nelson Kompleksitesi: Rafinerilerin verimliliğini ölçen bir göstergedir. Bu göstergenin yükseklik seviyesi bir birim ham petrolden ne kadar yüksek katma değerli nihai ürün üretilebildiğini gösterir.

Rafinerilerin teknik derecelendirilmesinde kullanılan önemli bir gösterge olan Nelson Kompleksite Endeksi’ne göre Tüpraş’ın mevcut rafineri kompleksitesi hâlihazırda Fransa’nın Akdeniz kıyılarındaki rafinerilerinin kompleksitelerine eşittir.

Ham Petrol - Depolama -Ön Isıtma -Tuz Giderme-Ön Isıtma -Ham Petrol Damıtma-Temel ürünler- Rafineri Süreçleri-Ürünler

Ham petrol içeriğinde bulunan tuzlar ile yeryüzüne çıkartılır. Bu tuzların rafineri içindeki üniteler ve bağlantılarda korozyona ve tıkanmalara neden olmamaları için giderilmeleri gerekir. Ham petroldeki tuzun giderimi iki şekilde yapılır. İlk yöntemde, ham petrol kimyasal madde ilave edilerek ısıtılır ve yerçekimi etkisi ile tuzun ayrılması sağlanır. Diğer yöntemde ise yüksek gerilimde elektrostatik ayırıcılar kullanılarak yapılır. Isı değiştiricilerden geçirilerek ön ısıtma uygulanan ham petrol, tanklarda yüksek elektrik akımı ile bünyesindeki tuzlardan arındırılır

Atmosferik damıtma kolonunda ham petrolün kısımlarına ayrılması işlemi, damıtma yöntemiyle gerçekleştirilir. Damıtma kolonunda, ham petrol kaynama noktalarına göre içeriğindeki bileşenlerine (fraksiyonlarına) ayrılır. Ham petrol damıtma kolonunun çalışma basıncı, atmosfer basıncı olduğunda atmosferik damıtma kolonu olarak adlandırılır.

Bir damıtma kolonunda ham petrol kolona tabana yakın bir bölgesinden verilir. Kolonun altında ise kazan bulunur. Kolonun üst bölgesi düşük molekül ağırlığına sahip uçucu bileşenlerce zengindir. Bu nedenle kolonda beslemenin verildiği bölgenin üstü zenginleşme bölgesi (rectifying section) olarak adlandırılır. Kolonun alt bölgesine gelmesi muhtemel uçucu bileşikler ise kolonun altındaki sıcak bölge nedeniyle yeniden buharlaşarak zenginleşme bölgesine dönerler. Kolonun alt bölgesine sıyrılma bölgesi (stripping section) denir. Damıtma kolonunda en uçucu (hafif) bileşenlerden oluşan kısım kolonunun en üstünden alınır, bu nedenle bu ürüne tepe ürün ya da üst ürün adı verilir. Kolonun altından ise ağır bileşiklerden oluşan kısım alınır bu ürüne de dip ürün ya da alt ürün denir.

Rafinerinin hafif ve uçucu ürünleri atmosferik damıtma kolonunun üst kısmından alınan fraksiyonun dört ünitede ayrıştırılması ile elde edilir. Bunlar • Bütan ayırıcı • Propan ayırıcı • Etan ayırıcı ve • Nafta parçalayıcıdır.

İzomerleşme işlemi katalitik ortamda, kapalı formülü aynı ancak yapısı dallanmış bileşik elde edilmesidir. Orijinal molekülde herhangi bir ekleme veya çıkarma yapmadan bir molekülün dizilimini değiştirmek için kullanılır. İzomerleşme, hafif benzinin daha yüksek oktanlı izomerlerine dönüştürme sürecidir.

Nafta, hidrojenleme işlemi sonunda hem safsızlıklardan arındırılmış ve hem de içeriğindeki olefinler doyurulmuştur. Nafta, kaliteli benzin üretimi için, benzin değerini arttırma işlemlerine alınır. Bu süreç, benzin yapısının yeniden şekillendirilerek, kalitesinin arttırılması sürecidir (reforming). 

Bu süreçte ham petrol içerisindeki distilasyon ile elde edilen ağır bölümün daha küçük molekül ağırlıklı ürünlere parçalanması sağlanır. Bu süreçte parçalanma sadece ısı kullanılarak yapılır, katalizör kullanılmaz. Isıl parçalanma genelde 480-600°C sıcaklık ve 41,6- 69,1 atm basınçta gerçekleştirilir.

Akışkan yataklı katalitik parçalanma süreçleri • Isıl bozunma • Katalizör yüzeyinde birincil katalitik reaksiyonlar • Birincil ürünler arasındaki ikincil katalitik reaksiyonlar • Polimerizasyon ürünleri uzaklaştırılması basamaklarını içerir.