ham petrolün arıştırma metodları nelerdir??

'Sorun Cevaplayalım' forumunda YAREN tarafından 26 Ocak 2011 tarihinde açılan konu


  1. PETROL sözcüğü, Latince’de “kaya” anlamına gelen petra ve “yağ” anlamına gelen oleum sözcüklerinden türetilmiştir Günümüzde petrol ve petrol ürünleri büyük önem taşır Benzin, gazyağı, mazot, fueloil (yağyakıt), makine yağı, bitüm ve parafin mumu çok bilinen petrol ürünleridir Benzin otomobillerde; gazyağı gaz lambalarında, bazı ısıtma aygıtlarında ve jet uçaklarının motorlarında; mazot (dizel yakıtı da denir) otobüs, kamyon ve gemilerdeki dizel motorlarında kullanılır Buharlı gemilerin kazanlarında buhar üretilmesinde; çelik, cam, seramik gibi maddelerin üretiminde kullanılan bazı sanayi fırınlarında ve bazı binaların ısıtma sistemlerinde fueloil yakılır Makinelerin düzgün ve rahat çalışabilmesi için ince ya da kalın makine yağlarına (en kalınlarına gres denir) gereksinim vardır Bitümden, asfalt ve yalıtım malzemesi üretiminde yararlanılır.


    Benzin,ham petrolün damıtılmasıyla elde edilir. Renksiz, kendine has kokusu olan, uçucu bir sıvıdır Temelde karbonlu bir hidrojen bileşiğidir Çok çabuk yanar Havayla patlayıcı bir karışım meydana getirir Yağları, kauçuğu ve başka organik maddeleri eritir Suda erimez Çabuk yandığı için motorlarda akaryakıt olarak kullanılır

    Hafif benzin, orta benzin ve ağır benzin olmak üzere üç tür benzin vardır Teknoloji çağının uygulamaları,motorlu taşıt araçlarının giderek hızla artması, benzine karşı duyulan ihtiyacın da artmasına yol açmıştır

    Benzin elde edilmesindeki uygulamalar şöylece sıralanabilir :

    1 -Petrolün ağır yağları yüksek sıcaklık derecesinde ısıtılıp ayrıştırılır Birleşik Amerika'da bu yöntemden yararlanılmaktadır

    2 -Taşkömür tozu ve ağır yağlardan yapılmış bir hamur, kalın çelik duvarları olan kaplarda 150 atmosfer basınç altında ve 460 derecede hidrojen ile işlem görür Benzinin bu yoldan elde edilmesi sentetiktir Güvenilir kaynaklar, dünyadaki motorların yüzde doksanında yakıt olarak benzin kullanıldığı gerçeğini belirtmektedirler Son zamanlarda, az yer tutan,kolaylıkla taşınan katı benzin yapımının yolları aranmıştır Bir zamanlar benzin gaz yağına karıştırılırdı Ancak benzinin kolay patlaması, dikkatsizlik halinde büyük tehlikeler yaratması nedeniyle bu uygulama terkedilmiştir

    Benzinin kimyasal özelliklerini şöylece belirtebiliriz:

    Formülü : C8 Nj8

    Yoğunluğu: 0,695-0,770

    Kaynama Noktası :50

    Özgül Ağırlığı : 0 70 - 0 75

    Benzin yağları erittiği için,evlerde ve diğer çevrelerde ve eşyalarının temizlenmesinde de kullanılır Su gibi berrak olmasına rağmen,belli belirsiz biraz daha kıvamlı bir sıvıdır

    Katı benzin yapımı için sürdürülen bütün deneyler, henüz pratik bakımdan büyük ölçüde yarar sağlayacak sonuçlara varamamıştır Bu nedenle,benzin elde edilmesinde temel madde olan ham petrol üretiminin arttırılması, yeni yeni petrol kaynaklarının bulunması için çalışmalar yapılmaktadır

    Yeni kaynakların bulunmaması halinde, tüketimin de giderek artması yüzünden, dünya belkide pek yakında büyük bir benzin yokluğu tehlikesiyle yüzyüze gelecektir


    Petrol binlerce yıl boyunca basit bir biçimde kullanıldı Babilliler yol döşerken ve bağlayıcı madde olarak bitümden, Romalılar yolları için Sicilya’dan getirttikleri asfalttan yararlanırlardı Eski Çinliler, tuz üretmek için tuzlu suyun ısıtılmasında doğal gaz kullandılar İtalya, Almanya, Kuzey Amerika ve Birmanya’da ham petrolün tedavi edici özellikleri olduğuna inanılırdı
     




  2. Gazyağı ve Parafin
    1850′de İskoçyalı bilim adamı James Young, şeyl denen bir kayaçtan gazyağı elde etmenin yöntemini buldu Young, gazyağının lambalarda bitkisel yağ ya da balina yağı yerine kullanılabileceğini gösterdi Kimyadaki adı kerozen olan gazyağının başlıca iki türü vardır Bunlardan birincisi gaz lambalarında, gaz sobalarında ve ısıtıcılarda; daha uçucu olan ikinci türü ise, bazı traktörlerin ve küçük balıkçı teknelerinin motorlarında yakıt olarak kullanılır Jet uçaklarının motorlarında kullanılan gazyağı ikinci türdendir


    Gazyağına İngiltere’de parafin denir Ama parafin aslında petrolden elde edilen, mum, cila, su geçirmez karton ve kağıt yapımında kullanılan yarı saydam, sert bir mumdur Açık renkli, kalın bir yağ olan ve ilaç olarak kullanılan vazelin (kimyadaki adı petrolatum) de bir başka petrol ürünüdür

    Ham Petrolün Keşfi
    19 yüzyılın ortalarına kadar ham petrol, doğal olarak yüzeye sızdığı yerlerde oluşturduğu birikintilerden toplanırdı Hayvanların su içtiği kaynaklara ya da tuzlu su çıkarmak için açılan kuyulara sızdığı için de çoğu zaman can sıkıcı, istenmeyen bir madde olarak görülürdü 1850 dolaylarında ABD’de ACFerris ve onun ardından SMKier, petrolün lamba yağı olarak kullanılmasına yönelik ilk çalışmaları başlattılar Daha sonra New York’lu iki avukat, George Bissell ve Jonathan Eveleth, Pennsylvania’da bir petrol arama şirketi kurdular ve emekli bir demiryolu müteahhiti olan Edwin L Drake’i, Pennsylvania’daki küçük Titusville kasabası yakınlarında petrol kuyusu açmakla görevlendirdiler.

    Petrolün Oluşumu ve Bulunması


    Petrol denizlerdeki bitki ve hayvanların öldükten sonraki kalıntılardan oluşmuştur Bu kalıntılar deniz yatağında milyonlarca yıl boyunca çürümüş ve geriye yalnızca yağlı maddeler kalmıştır Yağlı maddeler çamur altında kalmış ve zamanla çamur sıkışıp kayaç katmanlarına, alttaki yağlı maddelerde de petrol ve gaza dönüşmüştür Yerkabuğundaki altüst oluşlar bazen denizlerin kara parçaları haline gelmesine ve petrol içeren kayaçların da binlerce metre derine gömülmesine yol açmıştır

    Çoğunlukla petrol oluştuğu yerden başka yerlere taşınmıştır Bazen kayaçlardaki gözeneklerden sızıp kilometrelerce derinden yüzeye çıkmış ve burada buharlaşmış (gaz haline dönüşmüş), geriye bir bitüm ya da zift birikintisi kalmıştır Çoğu kez de gözeneksiz, sert kayaçlarla karşılaşmış ve buralarda toplanmıştır Bulunan petrol yatakları bu tür kayaçların petrolü tutmasıyla oluşmuştur Bu yataklarda, süngerin su emmesi gibi, gözenekli kayaçların emdiği petrolün üstü kubbe biçimli, sert ve gözeneksiz kayaçlarla örtülmüştür Ama bu kayaçlar ile petrol arasında genellikle bir doğal gaz katmanı, petrolün altında da çoğu kez eski denizden arta kalan tuzlu su bulunur

    Belirli bir yerde petrol bulunup bulunmadığı ancak sondajla (delmeyle) anlaşılabilir; ama jeologlar yerkabuğuna ilişkin bilgilerden yararlanarak petrol bulunma olasılığı olan yerleri önceden belirleyebilirler Çoğu zaman hava fotoğraflarından çıkarılan haritaları inceleyen jeologlar, petrol açısından umut verici olan alanları seçerler ve daha sonra bu alanlar karadan taranır Kayaç ve bitki örtüsü incelenir, sondaj yoluyla sağlanan yer altı kayaç örnekleri getirilip laboratuvarda çözümlenir Jeologlar yeraltı kayaçlarının konum, derinlik, sertlik gibi özelliklerini ve hatta türünü belirleyebilmek için özel aygıtlardan ve bu aygıtlara dayalı olarak geliştirilmiş bilimsel arama yöntemlerinden yararlanırlar Ama bütün bu çalışmalar yapılmış olsa da, açılacak kuyudan petrol çıkacağı gene de kesin değildir

    Petrol Kuyuları, Boruhatları ve Tankerler
    Günümüzde pek çok petrol kuyusu, marangozların delik delmek için kullandıkları döner matkap uçlarına benzeyen uçlarla delinip açılır; aradaki fark, petrol için kullanılanların çok daha büyük olmasıdır Matkap ucu, sondaj kulesi ya da delme kulesi denen yüksek bir kuleden, tel halatlara bağlanarak sarkıtılan delme borusunun ucuna takılır Delme borusu kule tabanındaki döner tabladan geçer Bu boru makine gücüyle, çoğu zaman bir dizel motoruyla döndürülür; ama son olarak geliştirilen türbosondaj tekniğinde elektrik motorlarından yararlanılmaktadır Delik derinleştikçe, delme borularına yenileri takılır Delme borusundan aşağı yapay bir çamur pompalanır; bu çamur sürekli olarak matkap ucunun deliklerinden dışarı püskürür ve delinen deliğin yanlarından yukarıya geri döner Bu çamur yalnızca matkap ucuna sıvanan kayaç parçacıklarını temizlemekle kalmaz, ucun yağlanmasını ve soğumasını da sağlar; ayrıca, taşıdığı basınç açılan deliğin duvarlarının içe doğru çökmesini önler Daha sonra deliğe çelik borudan bir koruyucu kılıf geçirilir ve çimentolanır Çok derin deliklerde, kılıf çapı tepede yaklaşık 45 santimetreyken dipte yaklaşık 10 santimetreye düşer


    Gerekli dikkat gösterilmezse, matkap ucu petrole ulaştığında petrol şiddetle dışarı fışkırabilir, böylece boşa akabilir ve yangın tehlikesi doğurabilir Bunu önlemek ve petrolü aşağı doğru bastırabilmek için ağır sondaj çamuru kullanılır; ayrıca bir valf ve boru sisteminin yardımıyla da basıncın yavaş yavaş serbest bırakılması sağlanabilir Eğer doğal basınç petrolü yüzeye çıkaracak kadar güçlü değilse, petrol ya pompalanarak ya da yüksek basınçlı gaz basılarak dışarı çıkarılır İkinci yönteme “gazla yükseltme” denir

    Büyük miktarlarda petrolü karadan taşımak için boruhatlarından yararlanılır Çelikten yapılan boruların çapları 15 cm ile 2 metre arasında olabilir Boruhatları vadileri aşabilir, dağlara tırmanabilir ve ırmak yataklarının altından geçebilir

    Petrolü denizden taşımak için tanker denen gemiler kullanılır Bunlar özel olarak tasarımlanmış teknelerdir; tankerlerin makineleri kıçta (geminin arka ucunda) bulunur Teknenin çok büyük bir bölümü petrol bölmelerine ayrılmıştır Büyük tankerler petrolü küçüklerden daha ucuza taşır Günümüzde 550000 tonluk tankerler yapılınca bunların yanaşabileceği uygun iskele bulmak bir sorun olmuştur Bu tür tankerler limanı kullanmak yerine, derin sulardaki yüzer şamandıraların yanına demir atar; yükleme ve boşaltmayı da şamandıralardan başlayıp deniz yatağından kıyıdaki depolama tanklarına giden boruhatları aracılığıyla

    Petrolün Arıtılması
    Ham petrol, rafineri denen arıtma tesislerinde benzin ve gazyağı gibi petrol ürünlerine ayrılır Bu değişik ürünler farklı sıcaklıklarda kaynayıp buharlaşır; bu özellikten yararlanılarak, ayrımsal damıtma denen yöntemle bu ürünler ham petrolden ayrılabilir Ham petrol ısıtılır, bir sıvı ve buhar (gaz) karışımı halinde, ayırma kulesi denen çelik bir kuleye pompalanır Sıvı bölüm kulenin dibinde toplanır, fueloil ve bitüm gibi ürünler haline gelir Buharlar kulede yükselir ve yükseldikçe de soğur Önce mazot gibi daha ağır ürünler sıvılaşır ve bunlar kulenin değişik düzeylerindeki tepsilerden çekilip alınır Benzin buharları kulenin tepesine kadar yükselir ve buradan alınarak sıvılaştırılır

    Damıtma, arıtmanın birinci aşamasıdır Ham petrol rafineride, değişik ürünlerin istenen miktarlarda elde edilebilmesine olanak verecek biçimde işlenebilmelidir Yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilen bir işlem olan “kraking” (parçalama), ağır ürünleri daha hafif bileşenlerine ayırır ve böylece elde edilen benzin miktarı artar Bütün maddeler moleküllerden, moleküller de atomlardan oluşur Petrol hidrokarbon moleküllerinden, yani hidrojen ve karbon elementlerinin atomlarından oluşur; ama bütün petrol moleküllerinde aynı sayıda atom bulunmaz Örneğin, fueloil moleküllerinde gazyağı moleküllerinden daha çok hidrojen ve karbon atomu vardır ve bu yüzden fueloil molekülleri gazyağı moleküllerinden daha ağırdır Kraking işleminde, büyük taşların parçalanıp çakıl haline getirilmesi gibi moleküllerin bazıları da ısı ve basıncın etkisiyle parçalanır ve daha hafif moleküller elde edilir

    “Reforming” (düzeltim) işlemi ise arıtma sürecinin en önemli aşamasıdır Bu, yüksek sıcaklık ve basınçta gerçekleştirilen, moleküllerin büyüklüklerinden çok biçimlerini değiştirmeye yönelik bir işlemdir Bu işlemle hidrokarbon zincirlerinin biçimi değiştirilir ve bunlar “aromatik” bileşikler denen benzen halkalı bileşiklere dönüştürülür Üstün nitelikli benzin bu aşamada elde edilir

    Örneğin, ABD’de bir varil ham petrolden 63 litre benzin, 22 litre ağır fueloil elde edilir; oysa Ortadoğu’da bir varil petrol ancak 31 litre benzin, buna karşılık 63 litre fueloil verir Petrol ya 159 litre eşdeğerindeki “varil” ya da özellikle deniz yoluyla taşındığında “artık ton” (1016 kg) ve “metrik ton” la (1000 kg) ölçülür

    Daha az bilinen petrol ürünlerinin şaşırtıcı kullanım alanları vardır Mumlarda ve cilalarda petrol mumu (parafin mumu) bulunur; parfümler, kozmatikler ve hatta peynirin bozulmasını önleyen bazı maddeler petrol yağlarından hazırlanır Böceklere karşı kullanılan ilaçlarda başka petrol yağları vardır Etilen (domatesleri yapay olarak olgunlaştırmak için de bu madde kullanılır) ve yapay ipek ya da tırnak cilası yapımında kullanılan aseton gibi ürünler arıtma işleminden elde edilen gazlardan üretilir Yapay kauçuk, plastikler ve sıvı deterjan yapımında kullanılan başlıca kimyasal maddeler de gene petrol ürünüdür Pek çok ilaç ve boya, hatta sakız ve güçlü patlayıcılar gibi maddeler de petrol ürünleri içerebilir Petrol gazları soğutularak ve sıkıştırılarak sıvılaştırılabilir; tüplere doldurularak pazarlanan bu tür propan ve bütan gibi gazlar çoğunlukla mutfaklarda ve aydınlatma amacıyla kullanılır.
    Alıntı
     



  3. PETROLÜN DAMITILMASI

    Bir rafineride ham petrole uygulanan ilk işlem ayrımsal yada bölümsel damıtmadır. Bu işlemle, on kadar temel petrol kesiti elde edilir. Bu kesitlerden her biri genellikle karbon atomları sayısıyla yada içerdiği hidrokarbonların ve diğer bileşiklerin normal kaynama sıcaklıkları dizisiyle tanımlanan bir uçuculuk aralığında yer alır. Damıtmayla ham petrolü ayrımlama ,üretim gereklerinin işlevlerine göre önemli değişiklikler gösterebilir.

    PETROLÜN DAMITILMASI İLE ELDE EDİLEN ÜRÜNLER

    Ham petrolü atmosfer basıncında damıtma :

    Atmosfer basıncından çok az yüksek bir basınçta yapıldığından bu adı alır ve arakat ürünleri veren bir damıtma kulesinde, ham petrolün birçok ana kesite ayrılmasını sağlar: gaz ve benzinler, kerosen, mazotlar, atmosfer artığı. Ham petrol kuleden çekilen ürünlerin ısıl enerjisini kullanan ısı değiştiricilerle ısıtıldıktan ve borulu bir fırında bölümsel olarak buharlaştırıldıktan sonra 340 ile380C de kulenin alt bölümüne yarı buharlaşmış halde verilir. Aynı andaki tesisteki kirlenmeyi ve korozyonu sınırlandırmak için ham petrole tuz giderme işlemi uygulanır: üretim yada taşımadan kaynaklanan mineral tuzlarını özütlemek için önce ham petrole su püskürtülür ardından yaklaşık 130C de tuz giderme balonunda elektrikle su ve ham petrolün karışması hızlandırılır ve karışım durutulur.

    Gazlardan ve benzinden oluşan en uçucu kesit,damıtma kulesinin tepesinde toplanır; kerosen ve mazotlar kulenin yan bölümünden alınır,sonra her biri daha küçük başka bir kuleye gönderilerek uçucu madde ayarları ayarlanır. Atmosfer basıncında damıtma artığı ana kulenin tabanından alınır.

    Gazları ve benzinleri ayırma işleminde genellikle çift ürünlü damıtma kulesi kullanılır. Gazlar önce kararlaştırıcı ya da bütan giderici kulede benzinlerden ayrılır.; sonra bir etan giderici bir propan gidericide, bölümsel damıtmayla propan ve bütan yanıcı gaz halinde ayrı ayrı özütlenir. Nihayet benzinleri bölümsel damıtma kulesinde ayırarak hafif ve ağır benzinler elde edilir.

    Atmosfer artığını boşlukta damıtma :

    Arakat ürünleri veren bir damıtma kulesinde gerçekleştirilir; Bu kulenin çalışma ilkesi tepe bölümünde basınç 10 ile 70 mbar arasında değişen bir boşluk oluşturmak ve böylece atmosfer artığı bileşenleri, ısıl parçalanmaya yol açmayacak düşük bir sıcaklıkta damıtmaktır. Artıklar, borulu bir fırında bölümsel olarak buharlaştırıldıktan sonra kulenin alt bölümüne 370-410C sıcaklıkta yollanır. Boşluğu, kulenin tepesinde yoğunlaşmış gazları emen buhar enjektörleri sağlar. Böylece , ilk arakat ürünü olarak bir mazot, alt arakat ürünlerinden iki ya da daha çok damıtma ürünü ve kulenin dibinde ise boşlukta damıtma ürünü elde edilir.
    Bu üç tesis genellikle tak mbar üretim birimi içinde toplanır ve sığa göz önüne alındığında ayırt edici özelliğini ,aygıtların fırınların, özellikle de kulelerin dev boyutları oluşturur. Bir atmosfer basıncında damıtma kulesinde yaklaşık 9 mye yaklaşık bir kule demektir.