A kőolaj-finomítás alapjai Csernik Kornél kcsernik@mol.hu 2018. Október 19.
Driving forces Oil growth in the transport sector fuel quantity
Driving forces Technology development fuel quality
OTHER PRODUCTS GASOLINE DIESEL Driving forces Environment regulations fuel quality MOL fuel quality development: proactive steps - Euro-V compliance today FCC,1985 HF, 1988 HDS, Claus 4 MTBE plant Gasoline blending unit Gas oil blending unit Petroleum hydrotreater Reformate redestillation Delayed coker, Hydrogen unit LN Isomerisation revamp GOK-3 hydrode - sulfurization plant Restructing of gasoline production New GHDS, FCC HDS, TAME, ETBE, Hydrogen unit 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 PAH D15 sulfur aromatics benzene lead sulfur 0,5 % 0,05 % 350 ppm Sulfur free 0,35 g/l 5 V/V% Not regulated < 860 kg/m3 MOL Brand gasoil MOL Brand gasoline Not regulated 42 V/V% 35 V/V% 0,15 g/l 2 V/V% <1 V/V% Unleaded <11 V/V% wt% < 845 kg/m3 EVO gasoil B5 Euro-III limits 2000- Euro-IV limits 2005- EVO gasoline ETBE belnd E5 0,2 % 0,05 % 150 ppm Sulfur free? <8 wt% Euro-V limits 2009-1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 FA60/80 Extra light heating oil V-1500; V-3000 soft bitumens DDW100 shiny dipping wax DWZ5860 drawable wax Bitumens with adhesion improver additive 15/30 modified bitumen DWZ5860 Mat dipping wax AdBlue
Kőolaj A finomítás célja és egyszerűsített folyamata Piaci igényeknek megfelelő termékstruktúra előállítása Gázok Benzin párlat Gázok Benzinek Középpárlat Fűtőolaj Gázolajok Fűtőolaj Minőségjavító eljárások Desztilláció Konverzió 5
A kőolajok összetétele - 1 Biológiai eredetű, szerves anyagok bomlásterméke Szénhidrogének komplex elegye Heteroatomokat tartalmazó vegyületek A kőolaj elemi összetétele (m/m%): Szén: 83 87 Hidrogén: 11 14 Kén: 0,2-4,0 (max. 7 %) Nitrogén: 0,1-1.0 (max. 2 %) Oxigén: 0-0,5 Fémek: 0-0,2
A kőolajok összetétele - 2 Szénhidrogének Nyílt szénláncú (alifás) Zárt szénláncú (gyűrűs) Telített szénhidrogének (alkánok vagy paraffinok) Metán Etán Propán Bután Telítetlen szénhidrogének Alkének (olefinek) Alkadiének (Diolefinek) Alkinek Etilén Propilén 1,3- butadién Acetilén Heterociklusos vegyületek Tiofén Izociklusos vegyületek Olefin és acetilén szénhidrogének Aliciklusos vegyületek (naftének) Aromás vegyületek Ciklopentán Benzol Toluol Xilol nem találhatók a kőolajban!
Atmoszférikus desztilláció Feladata: A kőolaj forráspont szerinti szétválasztása különböző frakciókra. Alapanyag: Kőolaj ill. kondenzátum Termékek: Fűtőgáz Cseppfolyós gázok Benzinek Petróleum Gázolajok Pakura Paraméterek: Alapanyag hőmérséklet: 280 300 C
Vákuum desztilláció Feladata: A pakura forráspont szerinti szétválasztása különböző frakciókra. Alapanyag: Pakura Termékek: Vákuum gázolaj Párlatok Gudron Paraméterek: Pakura hőmérséklet: ~ 400 C Nyomás: 50 100 Hgmm
Forráspont tartományok 0 C 145 C 185 C 220-240 C Fűtőgáz Propán Butánok Benzin Könnyű frakciók (2-3) benzin Nehéz benzin Petróleum frakció Könnyű gázolaj C 1, C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 C 7 C 10, C 11 C 9, C 11 C 13, C 14 C 13, C 14 360-380 C 550-600 C Nehéz gázolaj Vákuum gázolaj + párlatok Vákuum maradék C 20, C 25 C 20, C 25 C 50 C 40 C 50 + Forráspont,[ C]
AV üzem
Katalitikus krakkolás Feladata: Kénmentesített vákuum párlatok krakkolása molekulatömeg és forráspont csökkentés Alapanyag: Kénmentesített szélespárlat Termék: C 3 -C 4 elegy, krakkbenzin, gázolaj (LCO) Paraméterek: Hőmérséklet: 480-540 C Nyomás: 2 4 atm Katalizátor: zeolitok (Al 2 O 3 - SiO 2 ) Pannon Egyetem
FCC üzem
Reformálás Feladata: Magas oktánszámú benzinkeverő komponens (reformátum) előállítása, illetve aromás alapanyag gyártása Alapanyag: Kénmentesített desztillációs benzin Termék: reformátum, aromás alapanyag Paraméterek: Hőmérséklet: 450-550 C Nyomás: 45 50 atm Katalizátor: Pt-Re Al 2 O 3 / zeolit Cl
Reformáló üzem
Alkilálás Feladata: Motorbenzin keverőkomponenes előállítása. Az izobután és butének összekapcsolása magas oktánszámú izooktán eleggyé. Pannon Egyetem Alapanyag: C 4 raffinát + izobután Termék: Alkilát Paraméterek: Hőmérséklet: 1-40 C Nyomás: 1 10 atm Katalizátor: H 2 SO 4 ; HF
HF Alkiláló üzem
Késleltetett kokszolás Feladata: az alapanyag nehezebb komponensei szilárd koksszá alakulnak, miközben értékes, könnyebb termékek képződnek. /kénmentesíteni kell/ Alapanyag: gudron Termék: gázok, benzin, gázolaj, koksz Paraméterek: Hőmérséklet: 480-520 C Nyomás: 1 5 atm
Késleltetett kokszoló
Keverés
Gázolajkeverés HDS GO (K2) GHT1 LLSP (K4) DCS BPC BRC AFTIR - TOPNIR FAME (K8) Final Blending Order LLSGO (K7) ULSD (<10ppm S) CFPP, Lubricity, Conductivity Improver, WASA, Dehazer Cetane Booster EVO Diesel Biodiesel Blend
Hidrogén gyártás Feladata: Hidrogén előállítása a hidrogénező, kénmentesítő üzemek részére Alapanyag: metán + víz Termék: hidrogén (99,9 % tisztaságú) Reakció: CH 4 + H 2 O = CO + 3 H 2 Hőmérséklet: 800 850 C Katalizátor: Ni/Al 2 O 3
Claus eljárás - kénkinyerés Termikus reakció (1000-1400 C) 3H 2 S + 1,5O 2 2H 2 S + SO 2 + H 2 O Katalitikus reakció (200-340 C) 2H 2 S + SO 2 3S + 2H 2 O
What is the driver of refining? Product yield mostly depend on configuration CRUDE OIL Distillation Gas treating Gasoline reformulation LPG (4-5 %) Naphtha (8-15%) Gasoline (30-40%) CHEMICAL FEEDSTOCK Desulfurisation Kerosene (5-8%) Diesel TRANSPORT FUELS Vacuum distillation Cracking H2 Heating Oil (30-40%) Residue Conversion Typical refinery structure Fuel Oil (0-20%) Coke & Bitumen (5-15%) OTHERS (*) (*) HEATING, SOLID FUELS, LUBRICANTS, ASPHALTS, PACKAGING
Refinery products Fuels Chemicals Lubes Asphalts Gasoline Diesel Jet Xylenes Etylbenzene Toluene Chemical Naphta Sulphur Hydrogen Propylene Motor oil Gear Oils Compressor oils Turbine oils Hydraulic oils Bearing Oil Plastic lubricants Road asphalts Construction asphalts Fuel oil
Physical and chemical processes Physical Thermal Chemical Catalytic Distillation Solvent extraction Propane deasphalting Solvent dewaxing Blending Visbreaking Delayed coking Flexicoking Hydrotreating Catalytic reforming Catalytic cracking Hydrocracking Catalytic dewaxing Alkylation Polymerization Isomerization 26
Finomítói technológiák Fizikai folyamatok (elválasztás) sómentesítés desztilláció extrakció keverés Kémiai folyamatok krakkolás (termikus vagy katalitikus) reformálás addíció (alkilálás) modifikálás (izomerizáció) hidrogénezés