Öljynjalostus
Öljynjalostus on teollinen, öljynjalostamoissa käytetty petrokemiallinen prosessi, jossa raakaöljystä valmistetaan hyödyllisiä öljytuotteita. Maaöljy on erilaisten hiilivetyjen seos, josta öljynjalostusprosessissa erotetaan tislaamalla eri jakeita. Jakotislauksen tuotteena tulee raskasöljyä, kevyttä polttoöljyä, petrolia ja bensiiniä sekä kaasumaisia osia, joita käytetään nestekaasussa ja muovien polymeroinnissa. Öljynjalostuksen yksi vaihe on krakkaus, jossa öljyn suuria hiilivetymolekyylejä pilkotaan pienemmiksi. Jalostuksessa raakaöljystä poistetaan suola ja tislaustuotteista rikki.
Sisällysluettelo
Öljyjalostuksen historiasta[muokkaa]
Maailman ensimmäisen jalostamon perusti puolalainen farmaseutti ja öljynjalostuksen pioneeri Ignacy Łukasiewicz, Itävalta-Unkariin lähelle Jasselin kaupunkia (nykyisin Jasło, Puolan alueella), vuonna 1854-56,. Tämä oli pieni laitos eikä silloin ollut vielä todellista kysyntää jalostetulle öljylle. Kun Łukasiewiczin öljylamppu tuli suositummaksi, jalostustoimintakin kasvoi kyseisellä alueella. Maaöljystä tehty polttoöljy korvasi eläinrasvan ja traanin eli valaanrasvan.
Ensimmäinen laajempi jalostamo avattiin Ploieștissa, Romaniassa vuonna 1856. Tälle öljyntuotantoalueelle rakennettiin amerikkalaisten yritysten investointeina useita muitakin jalostamoja.
Edwin Draken historiallisia porauksia elokuussa 1859 Pennsylvanian Titusvillessä (USA) pidetään yleisesti amerikkalaisen öljyteollisuudeen alkuna. USA:n varhaisista öljymiljonääreistä kuuluisin lienee John D. Rockefeller.
Neste Oilin (entinen NESTE Oy) Naantalin jalostamo käynnistyi 1957 ja Porvoon jalostamo käynnistyi 1966.
Jalostusprosessi[muokkaa]
Suolanpoisto[muokkaa]
Öljynjalostuksen ensimmäinen vaihe on suolanpoisto. Raakaöljy sisältää hiilivetyjen lisäksi vettä, suoloja ja kiinteitä epäpuhtauksia kuten hiekkaa. Jalostusprosessin kannalta ongelmallisimpia ovat suolat, koska ne muodostavat happoja, jotka syövyttävät prosessilaitteistoja. Suolat poistetaan lisäämällä esilämmitettyyn 120-130 C asteiseen öljyyn voimakkaasti sekoittaen vettä ja seos ohjataan sen jälkeen korkeajännitteiseen sähkökenttään, jossa pienet suolan keränneet vesipisarat yhtyvät suuremmiksi ja painuvat astian pohjalle. Myös erilaiset kiinteät epäpuhtaudet kulkeutuvat tähän pohjalietteeseen.
Öljyn tislaus[muokkaa]
Öljyn sisältämät eri hiilivety-yhdisteet saadaan erilleen jakotislauksella, koska näillä aineilla on erilainen kaasuuntumislämpötila. Öljyn tislauksessa kuumennettu öljy pumpataan tislaustorniin, jonka pohjalla on alle 400 °C krakkautumisen estämiseksi ja huipulla n. 20°C ja mahdollisimman alhainen paine. Tällaisessa tornissa on useita eri lämpötiloissa olevia tasoja, joille tiivistyvät ne hiilivedyt, joiden kaasuuntumislämpötila on korkeampi kuin tuon tason lämpötila. Tornin pohjalta kuumista alueesta saadaan ulos pohjaöljy, josta voidaan tehdä bitumia ja sen avulla asfalttia, väliotoista raskasöljy, kevytöljy ja raakabensiini. Kylmimmästä huipusta tulevat ulos kaasumaiset aineet kuten etaani ja butaani.
Ennen kuin oli opittu hyödyntämään öljyntislausta, raakaöljyä käytettiin sellaisenaan höyrykoneissa, öljy- ja kaasumoottoreissa sekä lamppuöljynä. Tämä oli kuitenkin vaarallista, sillä raakaöljystä muodostui sen lämmetessä paljon kaasumaisia hiilivetyjä jotka aiheuttivat räjähdyksiä. Nykypäivänä jalostamoissa on varoventtiilijärjestelmä, joka purkaa paineiden noustessa "soihtuun" (liekki, joka palaa joka jalostamolla tolpan nokassa).
Rikinpoisto[muokkaa]
Tislauksessa syntyneitä tuotteita parannetaan poistamalla niistä rikki, joka palaessaan muodostaisi rikkihappoa savukaasun vesihöyryn kanssa syövyttäen kattiloita ja savupiippuja sekä happamoittaen ympäristöä. Rikinpoisto tehdään korkeassa vetypaineessa (30-100 bar) tietyssä lämpötilassa katalysaattorikemikaalin avustuksella. Rikkiyhdisteet muuttuvat tällöin rikkivedyksi. Samalla hiilivetyjen kaksoissidokset hydrautuvat kemiallisesti stabiileimmiksi. Reaktiotuotteesta erotetaan jäännösvety ja rikkivety, jotka pestään DEA:lla (DiEtyyliAmiinilla), minkä jälkeen öljy voidaan tislata uudelleen.
Krakkaus[muokkaa]
Krakkausprosessissa öljyn hiilivetyjä pilkotaan pienemmiksi. Krakkauksen tarve riippuu raakaöljyn laadusta (mitä raskaampaa, sitä enemmän krakataan) ja siitä, mitä lopputuotteita jalostamo haluaa pääasiassa tuottaa. Tuotantopaikan mukaan raakaöljy voi koostua pitkistä hiilivedyistä ja hiilivetyrenkaista ollen olemukseltaan rasvamaista tai se voi olla ohutta ja juoksevaa. Krakkausprosesseja on useita erilaisia ja niiden avulla saadaan öljystä haluttuja lopputuotteita. Krakkauksen jälkeen öljy tislataan uudelleen jakeiden erottamiseksi.
Lämpökrakkauksessa käytetään suuria lämpötiloja, joissa hiiliatomien väliset sidokset hajoavat vapaa radikaali -mekanismilla. Reaktioita voidaan säädellä esimerkiksi painetta muuttamalla. Lämpökrakkausta on käytetty 1910-luvulta lähtien.
Katalyyttisessä krakkauksessa reaktion syntymiseen käytetään jotakin katalyyttiä. Menetelmää käytettiin kaupallisesti ensi kerran 1930-luvulla. Siinä syntyvien tuotteiden oktaaniluku on korkeampi kuin lämpökrakkauksessa.
Leijukatalyyttinen krakkaus (engl. fluid catalytic cracking, FCC) on hiilivetyjen krakkausprosessi öljynjalostuksessa. Prosessin korkeassa, noin 500 celsiusasteen lämpötilassa ja 1,5 baarin paineessa kemiallisessa reaktorissa katalyytin vaikutuksen alaisena raakatislausyksiköstä tulevan tyhjiökaasuöljyn raskaat hiilivedyt muuntuvat kevyiksi. Krakkautuneet kaasut johdetaan reaktorista tislauskolonniin ja tislataan tuotteiksi, kuten bensiinin sekoitusaineiksi ja polttoöljyksi
Lopputuotteiden parantaminen[muokkaa]
Tislauksesta saadaan kaasumaisia tuotteita, joista on polymeroitavissa katalyyttien avulla nestemäisiä polttoaineita, kuten bensiiniä ja nestekaasua. Tämä prosessin lopputuotteena saadaan aikaan korkeaoktaanista bensiinikomponenttia. Erilaisten öljytuotteiden ominaisuuksia ja viskositeettia säädetään sekoittamalla eri prosessivaiheista saatuja laatuja.
Lähteet[muokkaa]
http://www.nesteoil.fi/default.asp?path=35,52,62,6691 Öljynjalostuksen perusteet
http://www.oil.fi/fi/oljytuotteet/oljynjalostus
http://www.tat.fi/aarre/oljyn-jalostus/
