Eşleştirme Projesi tr 08 ib en 03

3.14Baz yağı üretimi

AB rafinerilerinin sadece %20'si baz yağı üretse de bazıları bu alanda uzmanlaşmıştır.

Amaç ve prensipler

Yağlayıcılar(lubricant), farklı kalitelerdeki baz yağları ve özel katkı maddelerinin bir karışımıdır. Uygun bir yağlayıcı üretmek için baz yağının belirli özellikleri çok önemlidir: viskozite, viskozite indeksi (yüksek Vİ, sıcaklık değiştiğinde viskozitenin çok az değiştiği -ve tam tersi- anlamına gelir), yükseltgenmeye karşı yüksek direnç, düşük akma noktası ve yüksek katkı maddesi (dope) hassasiyeti veya uyumluluğu. Baz yağı üretiminin prensibi istenen kaynama aralığındaki bileşenleri atmosferik kalıntıdan vakum distilasyonla ayırmaktır (Bölüm 2.2); ardından istenmeyen bileşenler farklı prosesler ve opsiyonel hydrofinishing ile giderilir. Baz yağı özellikli bir ürün olduğundan tüm hammaddeler elverişli değildir. Konvansiyonel baz yağı komplekslerinde şarj olarak genellikle ağır hammaddeler kullanılır.

Şarj ve ürün akımları

Konvansiyonel bir baz yağı kompleksinin şarjı, vakum distilasyon ünitelerinden gelen mumlu destilat yan akımları (Bölüm 2.19) ve asfalt giderme ünitelerinden gelen ekstraktlardır. Vakum distilasyon ünitesine gelen atmosferik dip(rezid)şarjı, baz yağları için farklı elverişliliğe sahip çeşitli tiplerde hidrokarbon bileşikleri içerir:

• 
  alifatik veya parafinik: Normal (n-)parafinler ve izo (i-)parafinler bu grubu oluşturur. n-parafinler yüksek bir Vİ ve erime noktasına sahiptir ve çevre koşullarında kristaller oluşturur - yağlayıcının akma noktasını düşürmek için bunların giderilmesi gerekir. I-parafinler daha düşük erime noktalarına, çok yüksek Vİ değerlerine sahipken viskoziteleri de daha düşüktür;
  
• 
  naftenik: Naftenik halkalar, yağlayıcı yağlara yüksek viskozite, düşük erime noktası ve iyi bir Vİ (parafinlerden daha az) kazandırır;
  
• 
  aromatik: Aromatik halkalar, bileşiklere yüksek viskozite ve düşük erime noktası sağlarken yağlara düşük bir Vİ kazandırır. Bu nedenle, bunlar yağlayıcı olarak en az tatmin edici bileşik tipi olarak görülürler. Bu üç grubun bulunma oranı hammaddeden hammaddeye değişiklik gösterir.
  

Çeşitli baz yağı üretim proseslerinde bitüm, ekstraktlar ve mum gibi yan ürünler önemli miktarlarda üretilir. Bir vakum damıtma ünitesine gelen şarjın tamamı üzerinden ortalama olarak %20 – 25'i nihai baz yağı ürünü olarak çıkar.

Prosesin açıklaması

Bir baz yağı kompleksi, renk ve kararlılığı iyileştirmek, ürün spesifikasyonlarına uymak ve safsızlıkları gidermek için tipik olarak of bir vakum distilasyon kolonu (Bölüm 2.2), bir asfalt giderme ünitesi, bir aromatik ekstraksiyon ünitesi, bir mum giderme ünitesi ve opsiyonel bir yüksek basınçlı hidrojenleme ünitesi ve hydrofinishing ünitesi içerir.

Şekil xx: Bir yağlayıcı yağ üretim tesisinin blok şeması

Konvansiyonel bir baz yağı kompleksi, kesikli (batch) çalışma, normalde birçok farklı kalitede baz yağı üretilmesi ve bununla ilişkili olarak yoğun ürün taşıma işlemleri nedeniyle çok yoğun emek gerektiren bir tesistir.

Baz yağı kalitesini iyileştirmenin birçok olası yolu vardır. Sürekli gelişentamamen hidroişleme yolu kuvvetle muhtemel bir olasılıktır. Katalizörlerin ve işleme teknolojisinin iyileştirilmesiyle istenen moleküler bileşimlere dönük seçicilik arttırılabilir. Aynı zamanda, iyileştirilmesi de ürünü iyileştirebilir. API grup II ve III yağ kalitesi seviyesinde iyileştirilmiş baz yağları üretmek için dört hidroişleme teknolojisi mevcuttur:

• 
  entegre çözücü hidroişleme;
  
• 
  katalitik hidroişleme;
  
• 
  yağlı mum hidroizomerizasyoundan elde edilen çok yüksek viskozite indeksli (VHVI) baz yağları ;
  
• 
  yakıt hidrokraker diplerinden gelen çok yüksek viskozite indeksli (VHVI) baz yağları.
  

İlgili performans özelliklerine ulaşmak için birçok tescilli proses geliştirilmiştir.

Gelecek için trendler daha da yüksek baz yağı saflığı, daha yüksek viskozite indeksi, daha düşük uçuculuk ve daha uzun ömür sağlama yönündedir.

Asfalt giderme

Çözücü asfalt gidermede yüksek kaynama noktasına sahip daha hafif parafinik ve naftenik hidrokarbonlar (asfaltenler ve reçineler) vakum distilasyon ünitesinin vakum rezidinden (dipten) ekstrakte edilerek yağlayıcı yağ(lubricant oil) baz stokları üretilir. Bu proses asfaltı giderilmiş yağ ekstraktını hafifleştirirken parafinik ve bitüm arıtma ürününü ağırlaştırır ve aromatikleştirir. Genellikle çözücü olarak propan veya propan - bütan karışımları kullanılır. Spesifik çalışma koşullarında (37 – 40 bar ve 40 – 70 °C) daha düşük kaynama noktasına sahip parafinik ve naftenik hidrokarbonlar propanda çok yüksek bir çözünürlüğe sahiptir. Daha yüksek sıcaklıklarda (100 ºC) ise tüm hidrokarbonlar propanda neredeyse hiç çözünmez. Çözücü asfalt giderme prosesi, bir ekstraktör ve geri kazanım bölümleri, flaşbuharlaşma ve sıyırmayı içeren tipik bir ekstraksiyon prosesi olup burada propan çözücü yağ ve bitüm fazından ayrılır. Asfaltı giderilmiş yağ ürün akıntısı ara depolamaya iletilir; bitüm ürün akıntısı ağır yakıtla karıştırılabilir, koklaştırıcı için besleme stoğu olarak kullanılabilir veya bitüm ürünü olarak kullanılabilir.

Yakın zamanlarda, çözücü asfalt giderme prosesi katalitik kırma, hidrokraking, hidrodesülfürizasyon beslemeleri ve sert bitüm (derin asfalt giderme) hazırlamak üzere uyarlanmıştır. Bu amaçla, propandan daha ağır çözücüler (bütandan hekzana kadarki çözücü karışımı) daha yüksek çalışma sıcaklıklarında kullanılır. Bu işlem, değerli asfaltı giderilmiş yağın eldesini maksimum seviyeye çıkarır ve genellikle 150 ºC'nin üzerinde bir yumuşama noktasına sahip olan sert bitüm eldesini en aza indirir.

Aromatik ekstraksiyon

Aromatik ekstraksiyonda aromatikleri baz yağı besleme stoklarından gidermek, viskozite, yükseltgenme direnci, renk ve zamk(gum) oluşumunu iyileştirmek için çözücüler kullanılır. Birkaç farklı çözücü (furfural, N-metil-2-pirolidon [NMP], fenol, krezol veya sıvı sülfürdioksit) kullanılabilir. Bu prosesler bir ekstraktör ve geri kazanım bölümleri, flaş buharlaşma ve sıyırmayı içeren tipik bir ekstraksiyon prosesleri olup burada çözücü yağca zengin arıtma ürünü ve aromatikçe zengin ekstrakt akıntısından ayrılır. Tipik olarak besleme yağlayıcı stokları bir dolgu kulede veya bir döner disk kontaktörde çözücüyle temasa geçer. Çözücüler bir fraksiyonlayıcıda damıtma ve buhar sıyırma yoluyla yağ akıntısından geri kazanılır. Arıtma ürünü akıntısı ara depolamaya gönderilir. Çözücü geri kazanımından sonra ekstrakt büyük ihtimalle yüksek derişimde sülfür, aromatikler, naftenler ve diğer hidrokarbonlar içerir ve genellikle hidrokraker veya katalitik kırıcı ünitesine gönderilir.

Yüksek basınçlı hidrojenasyon ünitesi

Hidrojenasyon prosesi, baz yağı akıntılarında bulunan aromatikleri ve olefinik bileşikleri indirgemek için kullanılır.

Mum giderme

Daha düşük çevre sıcaklıklarında yağın uygun bir viskoziteye sahip olmasını sağlamak için yağlayıcı yağ baz stoklarında mum giderme gereklidir. Bu proses parafinikçe zengin hammaddeler işlenirken kullanılır. Çözücü mum giderme daha yaygındır. Bu ünitelerde, yüksek akma noktasına sahip bileşenler (daha çok parafinler) arıtma ürünü akımlarından giderilir. Yağ beslemesi çözücüyle daha düşük viskoziteye seyreltilir, mum kristalleşene kadar soğutulur ve sonra da mumu gidermek için filtrelenir. Çözücüler propan, metil etil keton (MEK) ve metil izobütil keton (MIBK) karışımları, toluen veya klorlanmış hidrokarbonlar bu proseste kullanılan çözücülerdendir. Çözücü, ısıtma, iki aşamalı flaş ve ardından buhar sıyırma yoluyla yağdan ve kristallenmiş mumdan geri kazanılır. Mum filtrelerden giderilir, eritilir ve ardından çözücüyü mumdan ayırmak için bir çözücü geri kazanım ünitesine gönderilir. Mum ya katalitik kırıcının beslemesi olarak kullanılır ya da yağı alınarak endüstriyel mum olarak satılır.

Hydrofinishing

Bu ünitede, renk ve renk kararlılığı iyileştirilir ve organik asit bileşenleri giderilir. Aynı zamanda sülfür içeriği de indirgenir. Hydrofinishing ihtiyacı işlenen ham petrole ve belirli bir oranda patent sahibine ve önceki ünitelerin tasarımına bağlıdır. Bu ünitenin tasarımı ve çalışması normal bir hidroişlem ünitesininkine benzer (Bölüm 2.4).

Bağımsız yağlama yağı rafinerilerinde hidroişlem sebebiyle üretilen küçük miktarlardaki H2S normalde yakılır çünkü Claus ünitesi mevcut değildir. Eski tesislerde tipik olarak hidroişlem yerine sülfürik asit ve kil arıtmaları kullanılabilir.

(Daha fazla bilgi için bkz. METReferans Dokümanı, Bölüm 2.3)