Eşleştirme Projesi tr 08 ib en 03

3UYGULAMALI PROSESLER VE TEKNİKLER; TEKNOLOJİK PROSESLERİN AÇIKLAMASI

3.1Tuz giderme(Desalting)

Amaç ve prensipler

Ham petrol ve ağır kalıntılar değişen miktarlarda inorganik bileşikler (örneğin, suda çözünebilen tuzlar, kum, silt, pas ve diğer katılar - bunların hepsine birden dip tortuları denir) içerebilir. Bu safsızlıklar, özellikle de tuzlar,ham petrol distilasyon ünitesi önısıtıcı eşanjörlerinin kirlenmesine vekorozyonuna neden olabilir. Üstelik, tuzlar işlem sonrası dönüşüm proseslerinde kullanılan birçok katalizörün aktivitesi açısından zararlıdır ve sodyum tuzları kok oluşumunu hızlandırır (örneğin, fırınlarda). Tuz gidermenin prensibi, tuzlar ve katıları çözmek, ayırmak ve gidermek için ham petrol veya ağır kalıntıları yüksek sıcaklık ve basınçta suyla yıkamaktır.

Şarj(Besleme)ve ürün akımları

Tuz gidericinin besleme stokları ham petrol ve/veya ağır kalıntılar (yağlı besleme stoğu) ve kullanılmış ve temiz su olup tuz giderme proseslerinin çıktıları ise yıkanmış ham petrol ve kirli sudur. Ham petrol distilasyon ünitesinden gelen su fazı ve diğer su akımları normalde yıkama suyu olarak tuz gidericiye gönderilir.

Prosesin açıklaması

115 – 150 °C'ye önısıtma işleminden sonra, yağ içerikli şarj su ile (temiz ya da kullanılmış su) karıştırılarak, tuzları çözülür ve arındırılır. Bir küresel vanalı karıştırıcı, bir statik karıştırıcı veya bunların bir kombinasyonu içinde yağ ile yıkama suyu arasında iyi bir karışımgerçekleşir. Ardından emülsiyonu kırmada yardımcı olmak üzere emülsiyon kırıcı kimyasallar ekleyerek ve/veya daha yaygın olarak polar tuzlu su damlacıklarını bir araya getirmek amacıyla çöktürme tankına yüksek potansiyelli bir elektrik alanı uygulayarak suyun bir ayırma tankı içinde ham petrolden ayrılması gerekir. Bir araya gelmeyi kolaylaştırmak için AC veya DC alanlar kullanılabilir ve 15 ile 35 kV arasında potansiyeller kullanılır.

Ayırma verimi, ham petrolün pH, yoğunluk ve viskozite değerleri yanında birim hammadde hacmi için kullanılan yıkama suyunun hacmine de bağlıdır. Birçok rafineride birden fazla tuz giderici bulunur ve aynı zamanda çok aşamalı tuz gidericiler de mevcuttur.

Çözünmüş hidrokarbonlar, serbest yağ, çözünmüş tuzlar ve asılı haldeki katılar içeren yıkama suyudaha sonra atık su arıtma tesisinde arıtılır..

Dip tortularının işlem sonrası proses ünitelerinde kritik olduğu durumlarda, çökmüş katıları gidermek için tuz gidericiler bir dip yıkama sistemiyle donatılır.

Şekil X. Bir ham tuz gidericinin basitleştirilmiş akış diyagramı.

(Daha fazla bilgi için bkz. METReferans Dokümanı, Bölüm 2.9)

3.2Birincil distilasyonüniteleri

Bu bölüm atmosferik ve vakum damıtmayı içerir. Ham petrolün tuzunun giderilmesi bu iki belli başlı distilasyondan önce gerçekleşir ve bunlar bir rafinerideki ilk ve temel ayırma prosesleridir.

Amaç ve prensipler

Atmosferik ham petrol distilasyon ünitesinde (HDÜ) ham petrol yüksek sıcaklıklara çıkana kadar ısıtılır ve sonra da genel olarak atmosferik (veya biraz daha yüksek) basınç altında damıtma yoluyla kaynama aralıklarına göre çeşitli fraksiyonlarına ayrılır. HDÜ dibinde bulunan ve bu kolonda buharlaşmayan daha ağır fraksiyonlar, daha sonra vakum distilasyon ile daha da ayrılabilir, ki bu basitçe petrol fraksiyonlarının uçuculuğu arttırmak için çok düşük bir basınçta damıtılması ve termal kırmadan kaçınarak ayrılmasıdır. Vakum distilasyon ünitesi (VDÜ)VDÜ, normalde atmosferik rezidin (dip)işlendiği ilk proses adımıdırve bundan sonra işlem sonrası arıtma üniteleri gelir. VDÜVDÜ; kırma üniteleri, koklaştırma, bitüm ve baz yağı üniteleri için şarj üretir. Ham petrolden gelen kirleticiler büyük çoğunlukla vakum dip (kalıntısında) kalır.

Şarj ve ürün akımları

Hampetrol distilasyonünitesine gelen ham petrol şarjı tuz giderme işleminden geçirilmiş ham petrol depolama tanklarından sağlanır. Normalde bir rafineriye giren ham petrolün tamamı bir ham petrol distilasyonünitesinden geçer. Buna ek olarak, spesifikasyonlara uymayan ürünlerin HDÜ içinde yeniden işlemden geçirilmesi yaygın bir uygulamadır.

Hampetrol distilasyonünitesinden çıkan ürünler en hafiften en ağırına kadar aşağıdaki gibidir:

1. 
   Nafta ve hafif bileşenler (kaynama < 180 °C/C1-C12 hafifler, nafta ve benzin)
   
2. 
   Kerosen (kaynama aralığı 180 – 240°C – C8-C17)
   
3. 
   Hafif gazyağı (kaynama aralığı yaklaşık olarak 240 - 300 °C/C8-C25)
   
4. 
   Ağır gazyağı (kaynama aralığı yaklaşık olarak 300 – 360 °C/C20 - C25)
   
5. 
   atmosferik rezid (kalıntı) (kaynama >360 °C/>C22).
   

Bu kolonun en tepesinde hafif fraksiyon, yoğuşmayan rafineri yakıt gazı (çoğunlukla metan ve etan) bulunur. Tipik olarak bu gaz aynı zamanda hidrojen sülfit ve amonyak gazlarını da içerir. Bu gazların karışımı ‘ekşi gaz’, ‘asit gazı’ ve ya kirli gaz olarak bilinir. Bunun belirli bir miktarı yoğunlaştırıcıdan geçerek ısısını verir ve ardından rafineri asit gaz yakıt sistemine boşaltılır veya bir proses fırınına ya da flarea veya diğer kontrol cihazına gönderilerek hidrojen sülfit yıkılır.

VDÜ ana şarjı, ham petrol distilasyon ünitesi dip akımıdır (buna atmosferik dip ve ya rezid(kalıntı) denir). Ek olarak, hidrokraker hidrokraker (hidrojen ile kırma) ünitesinden gelen (eğer varsa) tahliye akıntısı tekrarişlenmek üzere VDÜ'ye gönderilir. VDÜ'den çıkan ürünler hafif vakum gazyağı, ağır vakum gazyağı ve vakum reziddir (kalıntısıdır). Hafif vakum gazyağı normalde gazyağı hidrojen ile muamele ünitesine/ünitelerine yönlendirilirken ağır gazyağı ise bir akışkan yataklı katalitik kırıcıya (AKK) ve/veya hidrokraker ünitesine yönlendirilir. Vakum kalıntısı ise vis-kırma, esnek koklaştırma veya gecikmeli koklaştırma, rezid hidroişleme, rezid gazlaştırma, bitüm üfleme gibi birçok hedefe veya ağır akaryakıt havuzuna gidebilir.

Prosesin açıklaması

Atmosferik distilasyon

Distilasyon, ham petrolün ısıtılmasını, buharlaştırılmasını, fraksiyonlanmasını, yoğunlaştırılmasını ve soğutulmasını kapsar. Tuzu giderilmiş ham petrol yaklaşık 300 – 400 ºC'ye ısıtılır ve atmosferik basınç altında bir dikey distilasyon kolonuna gönderilir; ardından büyük bir miktarı buharlaşır ve sayıları 30 ile 50 arasında değişen fraksiyonlama tepsileri üzerinde yoğunlaşarak her biri farklı bir yoğunlaşma sıcaklığına karşılık gelen çeşitli fraksiyonlarına ayrılır. Daha hafif fraksiyonlar kolonun tepe kısımlarında yoğunlaşır ve toplanır. Tepe hidrokarbon buharları, ana fraksiyonlayıcının tepe reflüks dramı içerisinde yoğunlaşır ve birikir. Bu dram içinde kirli (sour)su, hafif fraksiyonlar (hammadde üzerinde yaklaşık %0.5) ve sıyırma buharı (hammade üzerinde %1.5) hidrokarbon sıvısından ayrılır. Tepe hidrokarbon sıvısı, (buna naftadan hafif akım denir) yaygın olarak doğrudan işlem sonrası nafta muamele ünitesine gönderilir.

Her bir atmosferik distilasyon kolonunda, düşük kaynama noktalı bileşenler yan çekişler ile kolonun farklı tepsilerinden alınır. Bu düşük kaynama noktalı karışımlar giderilmesi gereken daha ağır bileşenlerle denge halindedir. Yan akıntıların her biri, dört ile on arasında tepsi içeren ve en dipteki tepsinin altında buhar enjeksiyonu olan farklı bir küçük sıyırma kolonuna gönderilir. Buhar, hafif uçtaki bileşenleri daha ağır bileşenlerden ayırır ve hem buhar hem de hafif uçlar ilgili yan akıntı çekiş tepsisinin üzerinden atmosferik distilasyon kolonuna geri gönderilir. Atmosferik damıtma kolonunda üretilen bu fraksiyonların çoğu hidrojen ile muameleden sonra hazır ürünler olarak satılabilir veya işlem sonrası proseslerden gelen ürünlerle harmanlanabilir. Birçok rafineride birden fazla atmosferik distilasyon ünitesi vardır.

Kolonun işletme koşulları ham petrolün özelliklerine ve istenen ürün verimlerine ve niteliğine bağlıdır. Her rafineride seçilen bir ham petrol karışımıiçin tasarlanmış bir ham petrol distilasyon ünitesi bulunur.

Şekil X. Bir hampetrol distilasyon ünitesinin basitleştirilmiş proses akış diyagramı

Vakum distilasyon

Atmosferik rezid 400 °C'ye kadar ısıtılır, kısmi olarak buharlaştırılır (ağırlıkça %30 – 70 kadarı) ve 40 ile 100 mbar (0.04 ile 0.1 kg/cm²) arasındaki bir basınçta vakum kolonunun tabanına flaş edilir . Fraksiyonlayıcının içindeki vakum; buhar ejektörleri, vakum pompaları, barometrik yoğunlaştırıcılar veya yüzey yoğunlaştırıcılar aracılığıyla korunur. Vakum distilasyonkolonunun tabanındaki kızdırılmış buhar enjeksiyonu, kolondaki hidrokarbonların kısmi basıncını daha da düşürerek buharlaşma ve ayırmayı kolaylaştırır. Şarjın buharlaşmamış kısmı dip ürününü oluşturur ve koklaşmayı en aza indirmek için sıcaklığı kontrollü olarak yaklaşık 355 °C'de tutulur. Kolon içerisinde yükselen buhar fazı, vakum destilata (yıkama yağı) temas eder ve içerisinde sürüklenen sıvı, kok ve metallerden arınır.Yıkanmış buhar iki veya üç ana sprey bölümünde yoğunlaşır. Kolonun daha alttaki bölümlerinde ağır vakum destilatı ve opsiyonel orta vakum gazyağı yoğunlaşır. Vakum kolonunun üst bölümünde ise hafif vakum destilatı yoğunlaşır. Hafif yoğuşmayanları, daha ağır yoğunlaşmış gazyağı ve su fazını ayırmak için kolonun tepesindeki dramda hafif (yoğuşmayan) bileşenler ve buhar yoğunlaşır ve birikir.

Bir vakum ünitesinin en önemli işletimsel yönü ağır vakum gazyağının niteliğidir, özellikle de bu bir hidrokrakerünitesine gönderiliyorsa. Conkarbon (Conradson karbonu) seviyesi ve/veya metal içeriği bir hidrokrakerünitesi için çok kritiktir ve özellikle vakum distilasyon ünitesindeki yıkama yağı bölümünün ve hampetrol distilasyonünitesindeki tuz gidericinin çalışmasına ve performansına bağlıdır.

Şekil X. Vakum distilasyon ünitesinin basitleştirilmiş proses akış diyagramı

(Daha fazla bilgi için bkz. METReferans Dokümanı, Bölüm 2.19)