Die Ölindustrie boomt stärker als je zuvor. Rohöl ist das Grundprodukt für eine große Mehrheit der Produkte auf der Erde. Kraftstoffe, Kunststoffe, Straßen und vieles mehr sind auf die Gewinnung und Veredelung von Rohöl angewiesen. Obwohl Unternehmen neue Produkte entwickelnDie meisten Länder sind weiterhin auf die massive Ölindustrie angewiesen, um die Notwendigkeit fossiler Brennstoffe zu beseitigen. Um Schlamm in genügend Brennstoff umzuwandeln, um den Anforderungen der Menschheit gerecht zu werden, ist jedoch ein umfangreiches Netzwerk von Ölraffinerien erforderlich.
Die meisten Menschen verstehen Rohöl als den Dino-Goop, der aus dem Boden gewonnen wird. Eine viel weniger bekannte Tatsache ist jedoch der bemerkenswerte Prozess, der die Umwandlung von Rohöl in Düsentreibstoff ermöglicht.
Ausnahmsweise haben die Filme es richtig gemacht - Ölprodukte beginnen ihre Reise weit in den Boden als dicke schwarze Flüssigkeit. Rohöl, die Rohbasis der meisten Kraftstoffe, enthält eine Mischung von Kohlenwasserstoffen, die von Kerosin bis Benzin reicht.Die Chemikalien haben eine ähnliche Ähnlichkeit, obwohl sie verfeinert werden müssen, damit sie von Nutzen sind.
Funktionsweise von Ölraffinerien
Das Raffinieren von Rohöl erfordert einige grundlegende Schritte und ein wenig Chemiekenntnisse.
Wenn Öl in den Raffinerien ankommt, enthält es eine Mischung von Brennstoffen, die durch verschiedene industrielle Prozesse gewonnen werden können. Fast jede Raffinerie verwendet eine Reihe ähnlicher Schritte, um die verschiedenen Arten von Brennstoffen zu extrahieren, die in Rohöl enthalten sind. Der Prozess erfordert eine Destillation, Knacken, Behandeln und Reformieren.
Destillation
Die Zusammensetzung von Rohöl enthält eine Vielzahl von Kraftstoffen, die getrennt werden müssen, bevor die Produkte von Nutzen sein können.
Jeder Kohlenwasserstoff im Öl hat einen bestimmten Siedepunkt und eine bestimmte Molmasse. Mit dieser Eigenschaft können bestimmte Ölsorten mit einem hohen Maß an Präzision extrahiert werden, indem das verwendet wird, was wir als a bezeichnen. Destillationskolonne .
Destillationskolonnen
Ölraffinerien sind bekannt für ihre massiven Metalltürme. Obwohl die Türme von außen eher einfach erscheinen, dienen sie als kritischer Bestandteil des Ölraffinierungsprozesses.
Die Hauptfunktion des Turms besteht darin, das Öl anhand der Molekülstruktur und -zusammensetzung zu trennen. Wie bereits erwähnt, haben verschiedene Arten von Produkten in Öl unterschiedliche Siedetemperaturen. Vor diesem Hintergrund haben Ingenieure einen Destillationsturm entwickelt, der extrahiert werden kannverschiedene Produkte in Rohöl aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften - insbesondere ihres Siedepunkts.
Wie es funktioniert
Der Prozess beginnt mit dem Transport von Öl in massive Heizungen, wodurch die Substanz verdunstet.
Da jedes Produkt im Öl eine andere Masse und Siedetemperatur hat, können die Produkte aus einem Gas in einer Flüssigkeit in unterschiedlichen Mengen innerhalb einer Destillationskolonne ausgefällt werden.
Trennung und Sammeln von Produkten aus Rohöl
Am Boden der Destillationskolonne wird das Öl auf eine milde Temperatur von erhitzt. 360 Grad Celsius . Oben bleibt die Spalte viel niedriger 100 Grad Celsius .
Der Temperaturgradient ist für den Destillationsprozess unerlässlich.
Wenn Dampf durch die Säule strömt, beginnt er abzukühlen, bis er wieder in eine Flüssigkeit ausfällt, sobald er unter seine Siedetemperatur abgekühlt ist. Große perforierte Schalen überspannen die Säule an strategischen Punkten, die mit den Niederschlagspunkten ausgerichtet sind.
Durch die kleinen Perforationen in der Schale steigt der Dampf weiter auf, während die Flüssigkeiten gesammelt werden, wenn sie auf einem bestimmten Niveau wieder in eine Flüssigkeit ausfallen. Da jedes Produkt in Rohöl einen anderen Siedepunkt hat, sammeln sich verschiedene Ölsorten separatauf bestimmten Tabletts.
Die leichteren Produkte wie Propan und Butan steigen an die Spitze der Säule. Etwas schwerere Produkte wie Benzin, Düsentreibstoff und Dieselkraftstoffe sammeln sich und kondensieren in der Mitte. Das schwerste der Moleküle, bekannt als Gasöle, kondensiertin Richtung der unteren Teile der Destillationskolonne.
Ganz oben in der Kolonne befindet sich ein Rohr, das die überschüssigen Gase absaugt und als Brennstoff für die Heizungen verwendet, die das in die Destillationskolonne eintretende Öl verdampfen.
Gewinnmaximierung bei gleichzeitiger Abfallminimierung
Heutzutage stehen Ölraffinerien mehr denn je unter dem Druck, ihre Umweltbelastung so gering wie möglich zu halten. Die Reduzierung von Restprodukten aus dem Destillationsprozess erhöht jedoch den Gewinn für Ölraffinerien und gibt den Anreiz, ihre Gewinne durch zu maximierenMinimierung ihrer Verschwendung.
Ein dickes schwarzes Restöl verbleibt am Boden der Destillationskolonne, nachdem die anderen Brennstoffe durch den Destillationsprozess extrahiert wurden. Der Rückstand kann jedoch durch eine andere Reihe von Destillationskolonnen, die unter niedrigeren Drücken vorhanden sind, erneut verarbeitet werden, um ihn weiter zu verbesserndie Verdampfung und Trennung des Öls. Die zusätzlichen Prozesse stellen sicher, dass die Raffinerien nur minimale Abfallprodukte produzieren.
Rissbildung
Um den Gewinn zu maximieren, muss die Ausbeute an hochwertigen Produkten maximiert werden. Der dicke Rückstand, der beim Destillieren übrig bleibt, enthält größere Kohlenwasserstoffketten. Die längeren Kohlenwasserstoffe sind jedoch wesentlich weniger wert als die leichteren Destillate.
Der größte Unterschied zwischen Produkten besteht nicht in ihrer atomaren Zusammensetzung, sondern in der Länge ihrer Molekülstruktur. Schwerere Rohölprodukte haben längere aber ähnliche Ketten zu den leichteren und wertvolleren kurzkettigen Kraftstoffen.
Ölraffinerien versuchen, den Gewinn zu maximieren, indem sie die größeren Ketten in kleinere mit höherem Wert aufteilen.
"In der Pascagoula-Raffinerie wandeln wir Mitteldestillat, Gasöl und Rückstände hauptsächlich in Benzin-, Jet- und Dieselkraftstoffe um, indem wir eine Reihe von Verarbeitungsanlagen verwenden, die große, schwere Moleküle buchstäblich in kleinere, leichtere" knacken "." gibt die Ölraffineriegesellschaft Chevron an .
Das Spalten der längeren Ketten erfordert die Zugabe eines Katalysators - ein Material, das die zum Aufbrechen einer Bindung erforderliche Energiemenge reduziert - und natürlich Wärme. Es gibt drei Prozesse, die die Molekülstruktur von Öl zerstören können: katalytisches Cracken von FlüssigkeitenFCC, Hydrocracken Isomax und Verkoken oder thermisches Cracken.
Katalytisches Cracken
Durch katalytisches Cracken werden längere Ketten durch Einbringen eines Katalysators und steigende Temperaturen gespalten. Die Katalysatoren veranlassen die langen Ketten, die Molekülstruktur durch "Cracken" der Ketten zu ändern. Das Verfahren ist ideal für die Herstellung von Benzin.
Hydrocracken
Beim Hydrocracken wird in ähnlicher Weise ein Katalysator verwendet, um lange Ketten in kleinere zu zerlegen. Das System bleibt jedoch unter hohem Druck und hohen Temperaturen, um sicherzustellen, dass kleinere Kettenabschnitte gebrochen werden. Infolgedessen kann das Verfahren beides erzeugenDüsentreibstoff und Benzin.
Bei der letzten Umwandlungstechnik wird eine verzögerte Verkokungseinheit Coker verwendet. Der Verkoker verarbeitet geringwertige Rückstände und wandelt sie in höherwertige Produkte um. Große Kokstrommeln enthalten die Rückstände über längere Zeiträume bei hohen TemperaturenDie großen Moleküle "knacken" wieder in kleinere Ketten. Das übrig gebliebene Produkt ist als Petrolkoks bekannt und wird überwiegend als Brennstoffquelle oder Zementmittel verwendet.
Kombinieren
Während der Hauptzweck der Crackmethoden darin besteht, Moleküle in kleinere Segmente zu zerlegen, kombinieren beinhaltet die entgegengesetzte Funktion.
Beim Cracken entstehen einige Moleküle, die leichter als Benzin sind. Viele Raffinerien sind auf die Herstellung von Transporttreibstoffen spezialisiert, sodass die extrem kleinen Ketten in ihrer jetzigen Form keinen besonderen Wert haben.
Es gibt jedoch einen Prozess, der die Auswirkungen von Rissen umkehrt und dazu führt, dass sich die kleinen Ketten ausdehnen. Zum Kombinieren werden Schwefel und ein saurer Katalysator hinzugefügt, um die kleinen Ketten in Benzin mit hoher Oktanzahl * umzuwandeln.
Durch die verschiedenen Crack- und Kombinationsprozesse können Ölraffinerien die nützliche Produktextraktion maximieren und das giftige Abfallmaterial auf ein Minimum beschränken.
Hochleistungsfahrzeuge haben normalerweise ein hohes Verdichtungsverhältnis, das einen Kraftstoff mit hoher Oktanzahl erfordert, damit sich das Benzin nicht vorzeitig entzündet.
* Die Oktanzahl von Benzin beschreibt, wie stark der Kraftstoff komprimiert werden kann, bevor er sich spontan entzündet. Eine hohe Oktanzahl bedeutet, dass sich der Kraftstoff unter hohen Drücken nicht leicht entzündet. Wenn sich der Kraftstoff aufgrund von Kompression und nicht durch Funken vorzeitig entzündetStecker, der Motor beginnt zu klopfen und wird schnell beschädigt.
Behandlung und Entfernung von Verunreinigungen
Während der Destillationsprozess verschiedene Brennstofftypen trennt und wiedererlangt, können Verunreinigungen, die sich auf natürliche Weise in Rohöl ansammeln, nicht abgetrennt werden.
Das Entfernen von Schwefel, Stickstoff und anderen Verunreinigungen erfordert einen Prozess, der als Hydrotreating bezeichnet wird - eine mildere Version des Hydrocrackens. Durch Hydrotreating werden Verunreinigungen entfernt, um die Luftverschmutzung bei der Verbrennung des Kraftstoffs zu verringern.
Um die unerwünschten Chemikalien zu extrahieren, werden zusätzliche Katalysatoren eingeführt, um Schwefel in Schwefelwasserstoff umzuwandeln. Eine Schwefeleinheit kann dann elementaren Schwefel aus der Verbindung extrahieren.
Der im Kraftstoff verbleibende Stickstoff wird mit einem anderen Katalysator in Ammoniak umgewandelt.
Nachdem der Stickstoff umgewandelt wurde, wird er durch Waschen des Ammoniaks mit Wasser aus dem destillierten Produkt entfernt. Sobald er entfernt ist, wird das Ammoniak als reines Produkt aus dem Wasser gewonnen. Später wird es verkauft oder zur Herstellung von Düngemitteln verwendet.
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Reformieren
Damit ein Auto gut läuft, muss der Kraftstoff, mit dem es fährt, eine hohe Oktanzahl haben. Hohe Oktanzahl ist im Allgemeinen ein gutes Maß für die Qualität des Kraftstoffs.
Ein Großteil des Öls, das aus den Cracking Units oder Niederdruckdestillationskolonnen austritt, hat eine niedrige Oktanzahl, die in einem Auto nicht gut brennt.
Unter Verwendung eines anderen Katalysatorsystems aus Platin und Rhenium können die Verbindungen reformiert werden, um die Oktanzahl zu erhöhen, indem die Molekülstruktur durch Aufspalten von Bindungen und Entfernen von Wasserstoff neu angeordnet wird. Der Prozess entfernt etwas Wasserstoff von den Molekülen, wodurch der Kraftstoff zuvor stärker komprimiert werden kannder Kraftstoff verbrennt spontan.
Nach dem Trennen des Feldes, Entfernen von Verunreinigungen und Erhöhen des Oktanzahls ist der Kraftstoff versandbereit. Eine einzelne Ölraffinerie stellt in der Regel eine Vielzahl von Produkten her, die für viele Anwendungen vorgesehen sind.
Der Kraftstoff wird zur Weiterverarbeitung zu Kraftstoffen, Kunststoffen und vielen anderen Produkten verschifft.
Der unglaubliche Prozess der Ölraffinierung ermöglicht es Unternehmen, dicke Dinosaurier oder uralte Pflanzenstoffe in Treibstoff umzuwandeln, der ein Auto, einen Zug oder ein Flugzeug antreibt.
Via Chevron Pascagoula Raffinerie
Geschrieben von Maverick Baker