Olieraffinadery

'n Olieraffinadery is 'n nywerheidsaanleg waar ru-olie verwerk word na nuttiger produkte, soos petrol, diesel, teer, verhittingsolie, paraffien en vloeibare petroleumgas.^[1][2] Olieraffinaderye is gewoonlik uitgebreide nywerheidskomplekse met baie pypwerk daardeur wat vloeistof- en gasstrome heen en weer tussen groot chemiese verwerkingsaanlegte vervoer.

Rou of onverwerkte ru-olie is nie baie nuttig in sy onverwerkte vorm nie aangesien dit net so uit die grond uit kom. Alhoewel "ligte, soet" ru-olie (dit wil sê ru-olie met 'n lae viskositeit en lae swaelinhoud) al direk gebruik is as brandstof in die oliebranders van skepe se stoomturbines, hou die ligter elemente 'n ontploffingsgevaar in. Daarom word die honderde verskillende koolwaterstofmolekules wat in ru-olie teenwoordig is geskei in 'n raffinadery in komponente wat gebruik kan word as brandstof of smeermiddels en as voerstrome vir petrochemiese prosesse waar produkte soos plastiek, skoonmaakmiddels, oplosmiddels, elastomere (rubberagtige materiale) en vesels soos nylon en poliëster gemaak word.

Fossielbrandstowwe afkomstig van ru-olie word in binnebrandenjins gebruik om krag te lewer wat skepe, motorvoertuie, vliegtuie, grassnyers, kettingsae en ander toerusting kan aandryf. Koolwaterstowwe het verskillende kookpunte, wat beteken dat hulle deur middel van distillasie geskei kan word. Aangesien daar 'n groot aanvraag is vir die ligter vloeistofprodukte, oftewel produkte met 'n laer kookpunt, vir gebruik in binnebrandenjins is, sal 'n moderne raffinadery die swaarder koolwaterstowwe, oftewel stowwe met 'n hoër kookpunt, omskakel na ligter gas- en vloeistofprodukte.

Olie kan op baie maniere benut word omdat dit koolwaterstowwe van verskeie molekulêre massas, vorms en lengtes bevat soos paraffiene, aromate, naftene (of sikloalkane), alkene, diëne en alkyne. Terwyl die molekules in ru-olie baie verskillende atome soos swael en stikstof bevat is die mees algemene molekules teenwoordig koolwaterstowwe wat bestaan uit molekules van waterstof en koolstof, asook 'n klein hoeveelheid suurstof in verbinding met mekaar met 'n wisselende lengte en kompleksiteit. Die verskille in die struktuur van hierdie molekules is wat die variasie in hul fisiese en chemiese eienskappe veroorsaak en dit is hierdie variasies wat ru-olie so 'n nuttige voermateriaal maak om 'n wye verskeidenheid produkte te vervaardig.

Na die komponente geskei en gesuiwer is van kontaminante en onsuiwerhede, kan die brandstof of smeermiddel verkoop word sonder enige verdere verwerking. Kleiner molekules soos isobutaan en propileen of butilene kan herkombineer word om aan spesifieke oktaangetal vereistes te voldoen deur van prosesse soos alkilering of, minder algemeen, dimerisasie gebruik te maak.

Die oktaangehalte van petrol kan verbeter word deur katalitiese hervorming wat die waterstofatome uit koolwaterstowwe verwyder om aromate te lewer wat oor 'n baie hoër oktaangetal beskik. Intermediêre produkte kan verder verwerk word om die swaar, lang ketting olies na ligter kort ketting molekules om te skakel deur verskeie soorte krakingsprosesse soos vloeier katalitiese -, termiese - en hidrokraking. Die finale stap in petrolproduksie is die vermenging van brandstowwe met verskillende oktaangehaltes, dampdruk en ander eienskappe om 'n produk te lewer met die verlangde eienskappe.

Olieraffinaderye is grootskaalse aanlegte wat van 'n honderd duisend tot verskeie honderd duisende vate ru-olie per dag kan verwerk. Vanweë die hoë kapasiteit word baie van die eenhede kontinu bedryf (eerder as om per lot te verwerk) by gestadigde toestande of by benaderd gestadigde toestande vir lang periode aaneen (van maande tot jare). Hierdie hoë kapasiteit maak prosesoptimering en gevorderde prosesbeheer baie wenslik.

Die meeste produkte van olieverwerking word gewoonlik in drie kategorieë verdeel: ligte distillate (VPG, petrol, nafta), middel distillate (paraffien, diesel), swaar distillate en residu (brandolie, smeerolies, was, teer). Hierdie klassifikasie is gebaseer op die manier waarop ru-olie gedistilleer word en in fraksies geskei word.

• Vloeibare petroleumgas (VPG)
• Petrol
• Nafta
• Paraffien (keroseen) en verwante stralerbrandstowwe
• Diesel
• Brandolies
• Smeerolies
• Paraffienwas
• Teer
• Petroleumkooks

Raffinaderye se kompleksiteit wissel ten opsigte van die aard en getal verwerkingseenhede. Algemene eenhede wat aangetref word is:

• Ontsoutereenhede wat sout uit die ru-olie was voordat dit na die atmosferiese distillasiekolom gestuur word.
• Atmosferiese Distillasie eenhede wat ru-olie in verskeie fraksies skei.
• Vakuumdistillasie eenhede wat die residuele bodemprodukte verder skei.
• Nafta hidrogeneringseenhede wat waterstof gebruik om die swawel uit die nafta te verwyder. Dit is gewoonlik belangrik dat die nafta gehidrogeneer word alvorens dit na die Katalitiese Hervormer gestuur word.
• Katalitiese hervormingseenhede wat gebruik word om die molekules in die nafta kookpuntgebied om te skakel na hoë oktaan produkte. Die hervormde produk het 'n hoër aromaat en sikliese koolwaterstof inhoud. 'n Belangrike byproduk van die hervormer is waterstof wat vrygestel word tydens die katalitiese reaksie. Die waterstof word gebruik in die hidrogeneringsaanlegte of die hidrokraker.
• Distillaat hidrogeneringseenhede wat die swawel in die distillate (soos diesel) verwyder.
• Katalitiese krakingseenhede wat swaarder fraksies omskakel na ligter, meer waardevolle produkte.
• Hidrokrakereenhede wat waterstof benut om swaarder fraksies na ligter, meer waardevolle produkte omskakel.
• Termiese krakingseenhede wat swaar residuele olies na ligter, meer waardevolle produkte omskakel deur hulle te kraak.
• Merox-eenhede om VPG, paraffien of stralerbrandstowwe behandel deur merkaptane te oksideer na organiese disulfiede.
• Kooksaanleg waar swaar residuele olies verwerk word tot petrol en diesel en 'n petroleumkooks agterlaat as 'n residuele produk.
• Alkileringsaanlegte wat hoë oktaan komponente skep vir petrolvermenging.
• Dimerisasie eenhede wat olefiene na hoër oktaan petrol vermengingskomponente omskakel. Buteen kan byvoorbeeld omgeskakel word na iso-okteen wat gehidrogeneer kan word om iso-oktaan te lewer. Daar bestaan ook verskeie ander gebruike van die dimerisasie proses.
• Isomerisasie eenhede wat lineêre molekules na vertakte molekules omskakel met 'n hoër oktaangehalte vir vermenging in petrol of as voer na alkileringsaanlegte.
• Stoomhervormerseenhede wat waterstof produseer vir die hidrogeneringsaanlegte en die hidrokrakers.
• Stoortenks vir die berging van vervloeide propaan en soortgelyke gasagtige brandstowwe teen drukke wat hoog genoeg is om die stowwe in vloeistofvorm te hou. Hierdie tenks is gewoonlik sferies of horisontaal silindries van aard.
• Stoortenke vir die stoor van ru-olie en verwerkte produkte, gewoonlik vertikaal silindriese tenke met 'n uitlaatgasbeheerstelsel wat omring word deur 'n berm om lekkasies te beperk.
• 'n Amienwas-eenheid of Claus-eenheid en uitlaatgas behandeling vir die omskakeling van waterstofsulfied wat afkomstig is van die hidro-onswawelingseenhede na elementêre swawel.
• Nutseenhede soos koeltorings vir die sirkulasie van verkoelingswater, Ketels vir die maak van stoom, instrumentelug vir pneumaties beheerde beheerkleppe en elektriese substasies.
• Stelsels vir die versamel en behandeling van afvalwater wat bestaan uit olie-waterskeiers, opgeloste lug flotasie eenhede en verdere behandelings om die water geskik te maak vir hergebruik of storting.^[3]
• Raffineringseenhede wat oplosmiddels soos kresol of furfural gebruik om ongewensde teeragtige materiale uit smeerolies of diesel te verwyder.
• Wasverwyderingseenhede wat oplosmiddels gebruik om die swaar wasagtige materiale vanuit die vakuumdistillasieprodukte te verwyder.

Die beeld hieronder is 'n skematiese prosesvloeidiagram van 'n tipiese olieraffinadery wat die verskeie chemiese eenheidswerkinge en die vloei van intermediêre produkstrome uiteensit. Die diagram is 'n voorstelling van slegs een van letterlik honderde moontlike konfigurasies wat 'n raffinadery kan hê. Die diagram sluit ook die gewone nutsfasiliteite uit wat hulpbronne soos stoom, verkoelingswater, elektriese krag asook stoortenke vir ru-olie, intermediêre produkte en eindprodukte uit.^[1][4][5][6]

Daar bestaan vele proseskonfigurasies wat van dié een hierbo verskil. Die vakuumdistillasie eenheid kan byvoorbeeld ook verskeie fraksies produseer vir ander doeleindes soos ligte masjienolie, smeerolies ensomeer.

Die beginsels wat geld vir die kies van 'n ligging vir raffinaderye is soortgelyk aan dié vir ander chemiese aanlegte:

• Dit moet ver genoeg buite woongebiede geleë wees.

• Fasiliteite om toegang te verkry tot rou materiale en die lewer van produkte moet maklik wees om daar te stel.

• Energiebehoeftes moet maklik voorsien kan word (d.w.s. infrastruktuur vir elektrisiteits- en/of natuurlike gasvoorsiening ensovoorts).

• Dit moet maklik wees om van afvalprodukte ontslae te raak.

Die raffineringsproses stel verskeie chemiese stowwe in die atmosfeer vry; gevolglik is die mate van lugbesoedeling beduidend^[7] en is daar gewoonlik merkbare reuke wat 'n tipiese raffinadery vergesel. Buiten lugbesoedeling is daar ook probleme met afvalwater en risiko's van nywerheidsongelukke soos brande en ontploffings asook geraasbesoedeling.

In die meeste het regerings beperkinge geplaas op die besoedeling wat olieraffinaderye vrystel en moet raffinadery noodgedwonge toerusting installeer aan die bepalings van omgewingswetgewing te voldoen. In die V.S.A is daar sterk druk om die ontwikkeling van nuwe raffinaderye te voorkom en is daar nie weer 'n groot raffinadery gebou sedert die aanbou van die Marathon oliemaatskappy se raffinadery in Louisiana in 1976 nie. Baie raffinaderye het egter uitgebrei in daardie tydperk. Omgewingsbeperkinge en druk om die aanbou van nuwe raffinaderye te voorkom kon moontlik egter bygedra het tot stygende brandstofkostes.^[8] Verder het baie raffinaderye (meer as 'n 100 sedert die 1980's) gesluit as gevolg van veroudering en/of samesmeltings binne-in die nywerheid.

Omgewingsdruk en kommer oor veiligheid bring mee dat olieraffinaderye soms ver van groot woongebiede geleë is. Daar is egter baie gevalle waar raffinaderye naby aan bewoonde gebiede is en 'n gesondheidsgevaar vir die bevolking inhou.

Die wêreld se eerste olieraffinadery is gebou deur Ignacy Łukasiewicz naby Jasło in die Oostenrykse ryk (tans in Pole) in die jare 1854–56^[9][10] maar hulle was egter klein bedrywe gewees aangesien daar op die tydstip nie 'n groot aanvraag was vir geraffineerde brandstowwe nie. Soos Łukasiewicz se olielamp gewilder geword het, het die raffineringsbedryf in die gebied gegroei.

Die eerste groot olieraffinadery is te Ploieşti in Roemenië in 1856 gebou.^[11] Verskeie ander raffinaderye is in die omgewing gebou met beleggings vanuit die V.S.A. voor Nazi Duitsland se oorname tydens die Tweede Wêreldoorlog. Die meeste van hierdie raffinaderye is vernietig tydens die V.S.A. se bombardement tydens Operation Tidal Wave op 1 Augustus 1943. Die raffinaderye is sedertdien herbou en uitgebrei.

'n Ander vroeë voorbeeld is te Oljeön in Swede en is nou 'n museum in die wêrelderfenisgebied in Engelsberg. Die raffinadery is in 1875 in bedryf gestel.

Op 'n tyd was Ras Tanura in Saudi-Arabië wat deur Saudi Aramco besit word, die grootste raffinadery ter wêreld gewees. Vir 'n groot deel van die 20^ste eeu was die grootste raffinadery in die wêreld die Abadan Raffinadery in Iran gewees. Hierdie raffinadery is kwaai beskadig tydens die Iran-Irak oorlog. Die wêreld se grootste raffineringskompleks is die "Cento de Refinación de Paraguaná" wat deur PDVSA in Venezuela besit word met 'n vermoë van 152 000 m³/dag. SK Energy se Ulsan raffinadery in Suid-Korea (134 000 m³/dag) en Reliance Petroleum se Jamnagar Raffinadery in Indië (105 000 m³/dag) is onderskeidelik die tweede en derde grootste.

• API olie-waterskeier