Рафинерија нафте

Рафинерије нафте су велика процесна индустријска постројења у којима се из сирове нафте различитим процесима издвајају нафтни деривати (као што су нпр. текући плин, дизелско гориво, бензин, млазно гориво, моторна уља...) потребни крајњим корисницима.

Нафта право значење добива у 19. ст. кад је 1859. године. Американац Е. L. Драке у Пеннсyлвањи избушио прву бушотину, што се узима као почетак индустријске производње. Прва велика рафинерија отворена је у Румуњској, точније у Плоиести 1856. У то се доба користила искључиво за добивање петролеја и као маст за подмазивање (коломаст). Највећи свјетски комплекс рафинерија је "Центро де Рефинациóн де Парагуанá" у Венезуели чији капацитет износи 956,000 барела на дан. Тек наглим развитком аутомобилске индустрије и све већом потражњом за нафтом, почињу се развијати технологије добивања горива из нафте, односо технологије рафинирања.

Састав нафте

Нафта је по свом саставу веома сложена смјеса различитих угљиководика, па се њезин састав најбоље приказује приближним масеним удјелима елемената који ју сачињавају: угљик (83-87%), водик (11-15%), сумпор (0-5.5%), душик (0-2%), кисик (0-2%).

Припрема нафте за прераду

Нафта је настала из остатака биљака и животиња које су постојале прије неколико стотина милијуна година у води. Сам тај процес се одвијао у неколико фаза: таложењу остатака на дну оцеана које је тијеком времена прекрио пијесак и муљ, настанак плина и сирове нафте услијед дјеловања огромних притисака и високих температура.

Сам процес прераде нафте почиње истраживањем и то геолошким и геофизичким, подручја потенцијално богато нафтом од стране знанственика и инжењера, уколико се утврди постојање нафте, (плина) која се налази збијена у ситним порама између стијена под врло великим притиском, буши се експлоатацијска бушотина кроз дебеле слојеве пијеска, муља и стијена из које се врши црпљење исте те транспорт до рафинерије за прераду. Транспорт се може извршити на различите начине: танкерима, цистернама, жељезничким путем, односно цестовним те нафтоводима што је уједно и најјефтинија опција. Велик проблем приликом бушења и транспорта је могућност истјецања нафте у околиш. Нове технологије су допринијеле повећању прецизности код проналажења, а то је резултирало мањим бројем бушотина.

Нафта транспортирана у рафинеријама садржава воду, соли, сумпорне спојеве, киселине и неке нечистоће. Како ови елементи изазивају корозију и остале негативне ефекте на постројење, настоје се уклонити. Вода се уклања на начин да се с дна спремника у којем се налази нафта, испушта вода, јер се нафта, пошто је лакша од воде, наталожила на површини. Други начин је додавања емулгатора. Соли се уклањају додавањем високо загријане воде у ток нафте. Загријана вода отапа соли који се таложе на дну.

Процеси који се одвијају у рафинерији

Дестилација

Дестилација је први корак у поступку прераде нафте. Сврха процеса је излучивање (сепарација) угљиководика из сирове нафте у фракције нафте које се базирају на њиховој точки врелишта. Сепарација се одвија у великим торњевима под дјеловањем атмосферског притиска, ти торњеви садрже велик број плитких посуда гдје се угљиководични плинови и текућине мијешају и послије тога текућина исцури из торња, а плинови остају. Лакше твари попут бутана и нафте се уклањају у горњем дијелу торња, а теже твари као остаци текућина се испуштају из доњег дијела торња.

Алкилација

Алкилација је секундарни процес прераде нафте којим се добива најквалитетнији бензин. Процес се заснива на каталитичкој реакцији изобутана с лаганима олефинима (пропаном, бутаном). Алкилат је најквалитетнија компонента која се користи за производњу бензина.

Хидродесулфуризација

Најзаступљенији процес у преради нафте. Хидродесулфуризацијом се повећава кемијска стабилност крекинг бензина. Водик за овај процес добива се с постројења каталитичког реформинга. Фактори који утјечу на квалитету процеса: температура, тлак, удио водика и просторна брзина.

Изомеризација

Изомеризација је процес се користи уколико је потребно повећати октански број бензина. Осим за споменуту намјену користи се и за припрему сировине за процес алкилације. Поступак се заснива на промјени структуре молекула угљика, а да при томе молекуларна маса остаје константна.

Каталитички реформинг

Уколико се жели повећати октански број групи бензина добивених процесом атмосферске дестилације користи се каталитички реформинг. Но прије тога потребно је уклонити сумпорне спојеве и метале, из постојеће групе, јер су штетни, поступком хидродесулфуризацијом. Тлак, темпертаура, удио водика су утјецајни параметри.

Процес Блендинг

Користи се у поступцима рафинације: [[петролејħħа, бензина и дизелског горива, на начин да се различите фракције нафте комбинирају у сврху добивања завршних наведених производа. Овај процес се још и назива слађење јер се корозивни меркаптански сумпор преводи у некорозивне дисулфиде. Процес захтјева знање о свим компонентама који су укључени у поступку који су развијени рачуналним моделима и симулацијама.

Нафтни деривати

Текући плин

Текући плин је најлакши дериват нафте, састоји се од смјесе пропана и бутана. Као такав мора се рафинирати да би се уклонили корозивни сумпорни спојеви, гдје тако прерађен може ићи на тржиште.

Бензин

Бензин се користи као погонско гориво у већини моторних возила. Производи се у двије градације: нормал бензин који има од 86-88 октана и супер са 95-100 октана. Октански број је мјера за антидетонаторско својство бензина. За повећање октанског споја додају се оловни спојеви, ТЕО, ТМО, односно тетраетил олово и тетраметил олово.

Дизелско гориво

За производњу дизелског горива користи се петролеј и дијелови лаког плинског уља, ти елементи дестилирају на 170º до 360º C. Осим температурне филтрабилности важан је и масени удио укупног сумпора који не смије бити већи од 1,0 % због корозивног дјеловања. Цетански број и дизел индекс су мјере за способност паљења дизелског горива.

Млазно гориво

Млазно гориво је смјеса тешког бензина и петролеја, односно спојеви нафте који дестилирају на 145º до 225º C. Како ту врсту горива користе млажњаци који лете на великим висинама гдје владају изразито ниске температуре, потребно је осигурати температуре замрзавања испод -55º C.

Моторна уља

Уља се користе у различите сврхе, основна им је функција подмазивање мотора, штедња горива, хлађење и бртвљење мотора, спречавање корозије. Индекс вискозност им је врло висок због специфичних увјета рада, уједно индекс вискозности је и мјера по којој се уља класифицирају.

Битумен

Битумен је дериват нафте који се добива оксидацијом вакуум остатака нафте. Важна својства су еластичност, пенетрација, температура мекшања, растезљивост. Својства битумена овисе о ступњу дисперзије асфалтина у малтенима. Своју упорабу пронашао је у цестоградњи и индустрији.

Парафин

Парафин се добива из уљних дестилата, што је садржај уља мањи то је парафин квалитетнији. Примјењује се у прехрамбеној индустрији, производњи шибица, свијећа, итд.

Ложиво уље

За производњу ложивог уља искориштавају се нуспродукти при преради нафте. Увјете који морају задовољити су вискозност и количина сумпора. Користи се као гориво у енергетици.

Подјела рафинерија према типовима

Најједноставнији тип рафинерије -рафинерије које имају само атмосферску дестилацију, каталитички реформинг и процес рафимације
Сложени тип рафинерије -осим постројења из групе 1. и постројења за вакуум-дестилацију каталитички крекинг
Комплексне рафинерије -укључује и производњу мазивих уља
Петрокемијске рафинерије -обухваћа и петрокемијска постројења

Хеинрицх такођер дијели на четири групе:

Хyдроскиминг рафинерије:

најједноставији тип рафинерије
бензин се добије мјешањем примарног бензина, бутана

Рафинерије с каталитичким крекингом

овај тип се гради када се жели произвести већа количина бензина

Рафинерије за дубоку конверзију

тип рафинерије који омогућава велику флексибилност прераде без обзира на врсту нафте, међутим трошкови инвестиција и прераде су врло високи - процес изискује велике количине водика

Рафинерије за дубоку конверзију (хидрокрекинг-кокинг)

кокс добивем кокингом може се искористити као гориво у индустрији, или се спаљује у нискокалрични плин
трошкови производње нижи него у осталим типовима

Економија рафинирања

Економска рачуница, финанцирања у сфери рафинирања увелике овиси о понуди и потражњи. Цијена продукта рафинирања овиси о низ фактора као што су: економија (глобална, локална), временским увјетима, вриједностима (расту, паду) дионица нафтних компанија и других компанија у нафтној бранши. Цијена дионица овиси о потражњи, одређеним одлукама власти и акцијама ОПЕЦ-а.

ОПЕЦ (Организатион оф тхе Петролеум Еxпортинг Цоунтриес) је удружење држава извозника нафте које контролира цијену и количину нафте која ће се произвести. Државе чланице ОПЕЦ-а су: Алжир, Индонезија, Иран, Ирак, Кувајт, Либија, Нигерија, Катар, Саудијска Арабија, Уједињени Арапски Емирати и Венезуела. Будући да је извоз нафте најзначајнији дио господарства тих држава, одржавају се минимално два састанка годишње на којима се одређује оптимална количина производње. 11 чланица ОПЕЦ-а производи око 40% укупне свјетске производње нафте, а у потврђеним залихама има три четвртине укупно потврђених залиха у свијету.

Заштита околиша и сигурност

Рафинерије су у доста случајева смјештене у близини насељених подручја, гдје узрокују повећање здравствено ризичне популације и могућности од еколошких инцидената. Узрок томе је природа рада рафинерије која у свом процесу испушта велик број различитих кемикалија и кемијских спојева у атмосферу што доводи до загађења зрака, осим тога доводи у питање и здравствену исправност воде. Ту су још опасности од могућих експлозија и пожара, великих бука, итд.

У многим земљама јавност је "присилила" владе да томе стану на крај и посебним рестрикцијама, односно оснивањем агенција које ће обвезати рафинерије на инсталацију опреме потребну за заштиту околиша и заштиту од осталих штетних утјецаја. Оне рафинерије које нису у могућности задовољити те критерије могу бити затворене, што у неким случајевима доводи и до пораста цијена горива.