2023 Nijerya 100 TPD Ham Petrolü Atmosferik ve Vakum Damıtma Ünitesi Projesi.

Ham Petrol Atmosferik ve Vakum Damıtma Ünitesi: Teknik Detaylar ve Rekabet Avantajları

Atmosferik ve Vakum Damıtma Ünitesi (AVDU), ham petrol rafinasyonunun en temel ilk adımıdır. Genellikle "rafinerin kalbi" olarak adlandırılır ve temel işlevi, ham petroldeki hidrokarbon karmaşasını kaynama noktalarına göre farklı fraksiyonlara veya "kesimlere" ayırmaktır. Bu ilk ayırma işlemi, tüm sonraki işlemler için gerekli yapı taşlarını sağlar.

Bu makale, rafineri altyapısının kritik bir parçası olan bu sistemin teknik detaylarına ve önemli avantajlarına ışık tutmaktadır.

Bölüm 1: Teknik Detaylar

İşlem, mantıksal olarak iki aşamaya ayrılmektedir: atmosferik damıtma ve vakum damıtma.

1.1 Ön İşleme: Tuz Giderme

Damıtma kolonlarına girmeden önce ham petrolün tuzdan arındırılması gerekir. Ham petrol genellikle su, çözünebilir inorganik tuzlar (öncelikle sodyum, kalsiyum ve magnezyum klorürleri) ve tortu içerir.

Süreç: Ham petrol, tuzları çözmek amacıyla ısıtılır ve taze su ile karıştırılır. Karışım daha sonra bir elektrostatik ayırıcı (desalter) tankına gönderilir ve burada yüksek voltajlı bir elektrostatik alan uygulanır. Bu alan, küçük su damlalarının bir araya gelerek daha büyük damlalar oluşturmasını sağlar ve bu damlalar tankın dibine çöker, oradan da tahliye edilir.

Amaç: Tuzların uzaklaştırılması, daha sonraki ünitelerde kirlenme, korozyon ve katalizör zehirlenmesini önlemek için hayati öneme sahiptir. Tuzlar ısıtıldığında hidroklorik asit (HCl) oluşturabilirler ve bu da damıtma kolonlarının üst sistemlerinde ciddi korozyona yol açabilir.

1.2 Atmosferik Damıtma Ünitesi (ADU)

Tuzdan arındırılmış ham petrol, bir dizi ısı değiştirici (ön ısıtma hattı) ve doğrudan ateşlemeli bir fırında (boru hattı ısıtıcısı veya fırın olarak adlandırılır) yaklaşık 350°C - 380°C'ye kadar daha fazla ısıtılır.

Isıtılmış, kısmen buharlaştırılmış ham petrol daha sonra Atmosferik Damıtma Kolonu'na verilir. Bu, hava girmesini önlemek amacıyla atmosfer basıncının biraz üzerinde bir basınçta çalışan büyük, silindirik bir prosesten oluşur.

İç Yapı: Kolon, yükselen buhar ile inen sıvı arasında kütle ve ısı transferini kolaylaştırmak için birçok yatay tepsiye veya dolgu malzemesine sahiptir.

Kesimleme (Fraksiyonlama): Buhar yükseldikçe soğur. Daha yüksek kaynama noktasına sahip bileşenler alttaki tepsi üzerinde yoğunurken, daha hafif bileşenler yukarıya doğru devam eder. Belirli kesimlerin toplanması amacıyla kolonun çeşitli yüksekliklerinden yan akımlar alınır:

Hafif uçucular: GAZLAR (C1-C4) ve hafif nafta kolonun tepesinden çıkar.

Ağır nafta: Tepeden aşağıya yakın bir yerden alınır ve benzin üretiminde kullanılır.

Kerosene / Jet Yakıtı: Daha aşağıdan alınır, orta kaynama noktasına sahip bir kesimdir.

Dizel / Mazot: Daha da aşağıdan alınır.

Reflux (geri akım): Yoşturulan buharın bir kısmı sütunun tepesine geri akım olarak pompalanır. Bu, sütun sıcaklığının kontrolü ve üst ürünlerin ayırma verimliliğinin artırılması açısından kritik öneme sahiptir.

Alt Ürün: Atmosferik sütunun dibinden elde edilen ve Atmosferik Rezidü Yağ veya "uzun rezidü" olarak adlandırılan artık, termal bozunma (kraking) olmadan atmosferik basınçta buharlaştırmak için çok ağıırdır. Bu artık, Vakum Damıtma Ünitesine beslenir.

1.3 Vakum Damıtma Ünitesi (VDU)

Atmosferik rezidüden daha ağır molekülleri kraking olmadan buharlaştırmak için basınç büyük ölçüde düşürülür.

Proses: Atmosferik rezidü, vakum fırınında yaklaşık 380°C - 420°C'ye kadar ısıtılır ve Vakum Damıtma Sütununa verilir. Bu sütun, hidrokarbonların kaynama noktalarını önemli ölçüde düşüren yüksek bir vakum altında (mutlak basınç 10 ila 40 mmHg) çalışmaktadır.

Vakum Oluşturma: Vakum esas olarak bir dizi buhar enjektörü tarafından (genellikle sıvı halkalı vakum pompaları tarafından takip edilir) sağlanır. Buhar enjektörleri, kolon tepe kısmından gazları (hava ve hafif hidrokarbonları) çekmek için Venturi etkisini kullanır.

İç Yapı: Kolondaki basınç düşüşünü en aza indirgemek için, tepsiler yerine düşük basınç düşüşüne sahip yapılandırılmış dolgu malzemesi kullanılır. Kolon çapı da atmosferik kolondan daha büyüktür.

Kesirleme: Kolon artık maddeyi şu şekilde ayırır:

Vakum Gaz Yağları (VGO): Yan akımlar olarak alınır; bunlar Fluid Katalitik Kraking (FCC) ve hidrokraker üniteleri için önemli ham madde kaynaklarıdır.

Vakum Artık Yağı / "Kısa Residü": Alt ürün olup, genellikle asfalt üretimi, yakıt yağı harmanlama veya bir koklaştırıcı ünitesinin beslemesi için kullanılır.

Bölüm 2: Teknik Avantajlar

Modern bir AVDU'nun tasarımı ve çalıştırılması birkaç kritik avantaj sağlar:

1. Yüksek Enerji Entegrasyonu ve Verimlilik

Modern AVDÜ'ler ısı entegrasyonu konusunda ustalık gösterir. Isı değiştiricilerin ("ön ısıtma treni") geniş bir ağı, sıcak ürün akımlarını kullanarak gelen soğuk ham petrolü ön ısıtmada kullanılır. Bu durum, fırınların yakıt tüketimini önemli ölçüde azaltarak işletme maliyetlerini düşürür ve rafinerinin karbon ayak izini küçültür. Fırından hemen sonra transfer hattı ısı değiştiricilerinin (TLE) kullanımı ile yüksek düzeyde ısı daha da verimli bir şekilde geri kazanılır.

2. İşletimsel Esneklik

İyi tasarlanmış bir AVDÜ, çeşitli ham petrol türlerini (hafif tatlıdan ağır ekşi ham petrole kadar) işleyebilir. Operatörler, fırın çıkış sıcaklıkları, geri akma oranları ve ürün alma hızları gibi temel parametreleri ayarlayarak piyasa talebine ve ham hammaddeye göre en değerli ürünlerin verimini optimize edebilir (örneğin, fuel oil yerine dizel verimini maksimize etme).

3. Alttaki İşlemler için Temel

AVDÜ, özel alttaki üniteler için saflaştırılmış ve farklılaştırılmış ham maddeler sağlar:

Yüksek oktanlı benzine yönelik Katalitik Reformörlere nafta.

Kükürt giderimi için hidrodesülfürizasyon ünitelerine gaz yağı.

Ağır molekülleri benzin ve dizel olarak parçalamak için FCC'ye veya hidrokrakerlere VGO.

Bu ilk temiz ayırma işlemi, bu karmaşık ikincil ünitelerin verimliliği ve ömrü için hayati öneme sahiptir.

4. İleri Süreç Kontrolü (APC)

Modern üniteler, gelişmiş Dağıtılmış Kontrol Sistemleri (DCS) ve İleri Süreç Kontrol algoritmalarıyla donatılmıştır. APC aşağıdakileri sağlar:

Daha Hassas Kalite Kontrolü: Ürün özelliklerinin (örneğin, parlama noktası, kaynama aralığı) sürekli olarak korunması.

Maksimize Edilmiş Kapasite: Ham petrol işleme hızlarını güvenli şekilde maksimize ederek kolon hidrolik sınırlarını zorlamak.

Optimize Edilmiş Enerji Kullanımı: En düşük enerji maliyeti için işlemleri dinamik olarak ayarlamak.

5. İyileştirilmiş Ürün Verimi ve Değeri

Özellikle vakum birimi, önemli değerler ekler. Atmospferik damıtmaya ek olarak vakum damıtma kullanarak bir rafineri, düşük değerli artık yakıt yağını yüksek değerli VGO'ya dönüştürebilir ve bu da ulaşım yakıtlarına (benzin, dizel, jet yakıtı) dönüştürülebilir. Bu durum, ham petrolün her varilinden elde edilen değerli ürünlerin toplam verimini ciddi şekilde artırır.

6. Güvenilirlik ve Uzun Kampanya Süreleri

Korozyon ve tortu oluşumuna açık olmakla birlikte, AVDU sağlam ve kanıtlanmış bir teknolojidir. Uygun malzeme seçimi (örneğin, korozyona dayanıklı kaplamalı tepeler), etkili kimyasal tedavi (örneğin, tortu önleyici maddeler, korozyon inhibitörleri) ve titiz bakım ile bu birimler, büyük bakım aralıkları (tamiratlar) arasında 3 ila 5 yıl boyunca sürekli olarak çalıştırılabilir ve böylece yüksek rafineri kullanılabilirliği sağlanır.

Sonuç

Atmosferik ve vakum distilasyon ünitesi, temel fiziksel prensipleri son derece gelişmiş teknolojiyle birleştiren kimya mühendisliğinin bir başyapıtıdır. Aşırı enerji verimliliği ve operasyonel esneklikten başlayıp modern rafinerinin tamamı için gerekli temel yapıyı oluşturmaya kadar uzanan teknik avantajları, ham petrolü küresel ekonomiyi besleyen hayati ürünlere dönüştürmedeki vazgeçilmez rolünü pekiştirir. Malzemelerde, proses kontrolünde ve ısı entegrasyonunda sürekli iyileştirmeler, ünitenin verimlilik ve güvenilirlik açısından hâlâ bir kılavuz olarak öne çıkmasını sağlar.