Eşleştirme Projesi tr 08 ib en 03

Yakıtlar ve yakıt sistemleri

Buhar ve güç üretimi veya fırınları yakmak için gereken yakıt ya rafinerinin kendisi tarafından üretilen yakıtlarla (rafineri yakıtları) ya dışarıdan alınan doğal gazla ya da her ikisinin bir kombinasyonuyla karşılanır. Normalde, kullanılan gaz ve sıvı rafineri yakıtlarının çoğu veya tamamı, rafineri proseslerinin yan ürünleridir. Bu yakıtların bileşimi ve kalitesi işlenen ham petrole göre değişir. Bir rafineri yakıt havuzu genel olarak gereken enerji, işlenen hammaddenin tipi, emisyon sınırları ve ekonomi arasında hassasiyetle ayarlanan bir dengedir.

Rafineri yakıt gazı (RYG)

Bir rafineride kullanılan yakıtın büyük çoğunluğu rafineri yakıt gazıdır (RYG). Bu bir metan, etan, etilen ve hidrojen karışımı olup bir miktar CO ve küçük miktarlarda C3, C4, N2 ve H2S içerebilir. RYG, rafineri gaz sisteminde üretilir ve toplanır ama çabucak kullanılmak zorundadır ve normalde bir ürün olarak satılamaz. Bileşimi, rafineri işlemlerine ve işlenen şarja bağlı olarak zamanla değişebilir ve yine şarja ve kurulu tesislere - örneğin, rafinerinin RYG sistemine sentez gazı (CO + H2) sağlayan bir koklaştırıcıya sahip olup olmamasına - bağlı olarak tesisten tesise farklılık gösterir. Rafineri yakıt gazı sistemlerinin çoğu alternatif tedarik kaynaklarına sahiptir: rafineri gazı, ithal edilen gaz (normalde doğal gaz) ve likit petrol gazı (LPG). Harici kaynaklar genellikle RYG sisteminin bir parçası olsa da tahsis edilmiş üniteler ticari yakıtla da çalışabilir. Eğer düzgün işlenirse RYG kirleticiliği düşük bir yakıttır. Bu gazlar kaynaktayken sülfürsüz (örneğin, katalitik reformer ve izomerizasyon proseslerinden çıkar) veya kaynaktayken sülfürlü (hampetrol distilasyon, kırma, koklaştırma ve tüm hidrodesülfürizasyon prosesleri gibi diğer çoğu prosesten çıkar) olabilir. Sonraki durumda, gaz akımları normalde rafineri yakıt gazı sistemine salınmadan önce H2S'i gidermek için amin yıkama ve gerekirse toz giderme ve COS dönüşümü işlemlerinden geçirilir. Eğer koklaştırma rafineride gerçekleşirse kok gazı başlıca rafineri gazı kaynağını oluşturur. H2S biçimindeki sülfür içeriği normalde 100 – 220 mg/Nm³ seviyesinin altındadır ve amin işleme ünitelerinde kullanılan basınçla çok yakından ilişkilidir. Yüksek basınçta (20 bar) işlenen gazlarda 4 – 40 mg/Nm³ seviyelerine ulaşmak mümkündür ve hatta çok yüksek basınçta (50 bar) 2 – 15 mg/Nm³ gibi daha düşük seviyelere bile ulaşılabilir. Azot içeriği ihmal edilebilir.

Yakıt gazı sistemi

Şekil xx'te tipik bir yakıt gaz sisteminin şematik bir diyagramı gösterilmiştir. Yakıt gazı farklı rafineri ünitelerinden temin edilir. Bu diyagramda, yedek kaynak ithal edilen doğal gaz ve dahili olarak üretilen LPG tarafından sağlanmaktadır; bu LPG buharlaştırılır ve yakıt gazı başlığına yönlendirilir. Daha ağır hidrokarbonlar ve/veya suyun yoğunlaşması yakıt gaz sistemi için kritik öneme sahiptir. Normalde tüm ünitelerin kendi yakıt gazı KO (knock-out)dramı vardır ve burada yakıt gaz dağıtım sisteminde oluşan kondensat ayrılır. Münferit börnerlere giden ikmal hatlarında yoğunlaşmadan kaçınmak için bu dramdan çıkan yakıt gazı hatlarının buhar hatları ile ısıtılması(stim-tracing) edilmesi gerekir. Yakıt gazı KO dramından gelen sıvılar kapalı bir kirli su sistemine akıtılır.

Şekil xx: Bir yakıt gazı sisteminin basitleştirilmiş akış diyagramı

Rafineride kullanılan sıvı rafineri yakıtı (ağır akaryakıt, HFO) normalde atmosferik ve/veya vakum distilasyon ve reformer ve kırma proseslerinden gelen kalıntıların bir karışımıdır. Sıvı rafineri yakıtları, viskozite ana parametre olmak üzere çeşitli kalite seviyelerinde sunulmaktadır. Viskozite ne kadar düşükse yakıt o kadar pahalıdır. Daha ağır (daha viskoz) yakıtların yanmadan önce viskozitelerini düşürmek için ısıtılmaları gerekir. Bunlar sülfür (< %0.1 – 6), metaller (örneğin, V ve Ni) ve azot (%0.1 – 0.8) içerir ve doğrudan yanmadan sonra yüksek miktarda SO2, parçacıklar ve NOx emisyonlarını verir. Bunlar aynı zamanda entegre gazlaştırma kombine çevrimi (IGCC) tesisinde gazlaştırılabilir ki burada neredeyse herhangi bir rafineri kalıntısı (vis-kırılmış veya termal tarlar, vb.) ısı ve güce dönüştürülebilir.

Ham petrolün tuzu uygun şekilde giderilmişse yakıtın kül içeriği doğrudan toplam katı miktarıyla ilişkili olacaktır; miktar mevcut nikel ve vanadyum miktarıyla orantılıdır (Ni-V değeri: kalıntı kaynağına ve hammaddenin menşesine bağlı olarak ağırlıkça %0.03 – 0.15). HFO metal içeriğine ulaşmak için hammaddenin metal içeriği, kalıntı eldesine ve hammaddenin kalıntı içeriğine bağlı olarak 4 ile 5 arasında bir çarpanla çarpılır. Kuzey Denizi menşeli bir hammaddeden ve bir Arap ağır hammaddesinden gelen HFO için metal içeriği sırasıyla 40 ile 600 ppm arasında değişebilir ve bu da baca gazında 150 – 500mg/Nm³ derişime sahip parçacıklar üretir. Hammaddede doğal olarak en yaygın bulunan metaller vanadyum ve nikeldir. Kadmiyum, çinko, bakır, arsenik ve krom gibi diğer metaller de tespit edilmiştir. Tablo XX'te rafinerilerde tipik olarak kullanılan artık akaryakıtın metal içeriği gösterilmiştir.

Tablo xx: Artık yağın metal içeriği

Metal	Derişim aralığı (ppm)	Ortalama derişim (ppm)
V	7.23 - 540	160
Ni	12.5 - 86.13	42.2
Pb	2.49 - 4.55	3.52
Cu	0.28 - 13.42	2.82
Co	0.26 - 12.68	2.11
Cd	1.59 - 2.27	1.93
Cr	0.26 - 2.76	1.33
Mo	0.23 - 1.55	0.95
As	0.17 - 1.28	0.8
Se	0.4 - 1.98	0.75

Rafineri sıvı yakıt sistemi

Daha önce belirtildiği gibi sıvı rafineri yakıtları, yüksek viskoziteyi azaltmak için ayrı bir depolama tankında yüksek bir sıcaklıkta depolanması gereken ağır kalıntılardır. Tipik bir rafineri akaryakıt sistemi, (şematik diyagramı için bkz. Şekil xx) tahsis edilmiş bir karıştırma tankı (normalde tesis dışındadır), bir devridaim pompası ve ısıtıcı (gerektiğinde) içerir. Bu sistem, akaryakıtı atomize eder ve verimli yanmayı mümkün kılacak biçimde sabit bir basınçta ve istenen sıcaklık ve viskozite koşullarında boşaltır. Eğer yakıt tüketimi düşükse, ısıtmalı depolama, önısıtma, vb. kurulum maliyeti yüzünden ağır yakıtların kullanımı makul olmaz ve bu yüzden hafif bir akaryakıt kullanılır. Sıvı rafineri yakıtları normalde proses başlatmada kullanılır.

Petrol koku gibi katı yakıtlar rafineriler için bir rafineri yakıt gazı kaynağı olarak gazlaştırılabilir (esnek koklaştırma, Bölüm 2.10). Kok, katalitik kırma rejeneratörü (Bölüm 2.9) ve koklaştırma prosesinde (Bölüm 2.10) yakılır ve rafineride bir ısı üretim kaynağını temsil eder. İthal edilen bir yakıt olarak kömür Avrupa rafinerilerinde kullanılmaz.

Şekil xx: Bir ağır akaryakıt sisteminin basitleştirilmiş akış diyagramı