GELENEKSEL ENERJİ KAYNAKLARI - Deneme Sınavı - 6

Coğrafi konumu nedeniyle önemli bir enerji geçiş ülkesi olan Türkiye, nispeten yüksek nüfusu ve büyüyen ekonomisi sayesinde bölgesinde önemli bir enerji tüketicisi haline gelmiştir. Batman Rafinerisi ülkemizde ilk kurulan rafineridir.

Günümüzde otomobillerin büyük bölümünde benzinli motorlar kullanılmaktadır. Benzin kalitesini belirleyen en önemli parametre oktan sayısıdır. Oktan sayısının artması benzinin verimli yandığının bir göstergesidir. Petrol rafinerisinin günlük hayatta en
çok karşılaştığımız ürünlerinden olan benzin içerdiği oktan sayısına göre normal benzin, orta dereceli ve süper benzin olarak sınıandırılır. Normal benzin oktan
sayısı 85 ile 88 arasında, orta dereceli benzinin ise oktan sayısı 88 ila 90 arasındadır. Yüksek kaliteli benzinin ise oktan sayısı 90’dan yüksektir.

Rafineriye gelen ham petrol, öncelikle ham petrol depolama tanklarına alınır. Daha sonra petrol bünyesinde bulunan tuzun giderilmesi için tuz gidericilere gönderilir. Buradan çıkan ham petrol ön ısıtıcılardan geçirilerek ısıtılır ve rafinerilerin en temel ünitesi olan damıtma kolonuna alınır. Kolondan çıkan ana ürünler farklı rafineri süreçlerinde işlenerek son ürünlere dönüştürülür.

Atmosferik damıtma kolonunun üst kısmından gaz ürünler alınır. Bu bölümden alınan kısımdan benzin elde edildiğinden, ham benzin olarak adlandırılır. Orta bölümden ise gaz yağı, jet yakıtı, hafif dizel ve ağır dizel üretilecek kısım elde edilir. Alt bölümden dip ürün denilen ağır gaz oil, 538°C üstü sıcaklıklarda ise ham petrolden geriye kalan ağır kısım elde edilir.

Isıl parçalama süreci, ham petrol içerisindeki distilasyon ile elde edilen ağır bölümün daha küçük molekül ağırlık ürünlere parçalanması sağlanır. Katalitik parçalama süreci, yüksek molekül ağırlıklı hidrokarbon bileşiklerinin daha küçük molekül ağırlıklı, yüksek değerli hidrokarbonlara katalizör katılmasıyla dönüştürülmesini sağlar. Reforming süreci, benzin yapısının yeniden şekillendirilerek, kalitesinin arttırılması sürecidir. Hidrojenleme süreçleri olefinlerin doyurulması, kükürtlü, azotlu bileşiklerin, koku, renk ve yapışkan özellikli yapıların giderilmesi için kullanılır. İzomerizasyon süreci, katalitik ortamda, kapalı formülü aynı ancak yapısı dallanmış bileşik elde edilmesidir.

Rafineri, ham petrolün çeşitli işlemlerden geçirilerek günlük hayatımızda kullandığımız ürünlere dönüştürüldüğü tesistir. İzomerleşme, katalitik ortamda, kapalı formülü aynı ancak yapısı dallanmış bileşik elde edilmesidir. Reforming, benzin yapısının yeniden şekillendirilerek, kalitesinin arttırılması sürecidir. Parçalanma, yüksek sıcaklıklarda kaynayan uzun zincirli, düşük değerli hidrokarbonların kimyasal yapıları, ısının etkisiyle değiştirilerek, gerçekleşen bağ kırılmaları ile küçük molekül yapılı hidrokarbonlara dönüştürülmesine denilmektedir. Özütleme, bir çözücü içinde çözünen katı ya da sıvıdan bir maddenin çıkarılması olarak tanımlanır.

Petrol rafinerilerinde üretilen sıvı ürünler, nafta, gaz yağı, benzin, fuel oil, jet yakıtı, dizel, benzin yağı, yağlama yağları gibi ürünlerdir. LPG ise gaz formundadır.

Petrol rafinerilerinde üretilen katı ürünler, vaks, asfalt ve petrol kokudur. Nafta ise sıvı formda bir petrol ürünüdür.

Ham petrolün işlenmesiyle elde edilen en yüksek miktardaki ürün %42,7 orana sahip olan benzindir. Dizel %27,4, hafif fuel oil %3,1, jet yakıtı %5,8, asfalt %3,9 oranında elde edilmektedirler.

Rafinasyon işlem basamakları sırasıyla, depolama - ön ısıtma - tuz giderme - ham petrol damıtma ve rafineri süreçleri olarak verilebilir.

Dünya üzerinde 150’den fazla farklı tipte ham petrol bulunur. Ham petrol ağır ve hafif sınıf olmak üzere ikiye ayrılabilir. Ağır sınıf ham petrol daha çok uzun karbon zincirli ağır hidrokarbonları içermektedir. Ağır ham petrol daha ucuzdur ve bol bulunur.

Ülkemizde ilk kurulan rafineri, Batman rafinerisidir. Sonrasında ise sırasıyla İzmit, İzmir ve Kırıkkale rafinerileri faaliyete açılmıştır.

Rafinerilerde gaz ve hafif ürünlerin elde edilmesi sırasında kullanılan üniteler, bütan ayırıcı, propan ayırıcı, etan ayırıcı ve nafta parçalayıcıdır.

Ayırma işleminden sonra gerçekleşen izomerleşme süreci, diğer seçenekte verilen süreçlerden daha önce gerçekleşmektedir.

Reforming işleminden sonra gerçekleşen ısıl parçalanma süreci diğer seçenekte verilen süreçlerden daha önce gerçekleşmektedir.

Ham petrol damıtma kolonu alt ürünü içindeki yağlama yağları ve vaks bileşikler ayrıldıktan sonra, geriye büyük ölçüde asfalt esaslı maddeler içeren ağır, siyah bir karışım kalır. Büyük moleküllü ağır hidrokarbonlar bulunduran bu karışım 200-280°C sıcaklıktaki hava ile temas ettirilerek oks­itleme reaksiyonları ile asfalt üretimi yapılır.

Petrol rafinerisinde hafif hidrokarbonları kazanma sürecinde başlıca iki gaz ürün elde edilir. Bunlar:
- Yakıt gazı: metan (CH4), etan (C2H6) karışımıdır.
- Sıvılaştırılmış petrol gazı (LPG) (liquified petroleum gas) : propan (C3H8), bütan (C4H10) karışımıdır.

Nafta: Ham petrolün atmosferik koşullarda damıtılması sırasında elde edilen sıvı hidrokarbon karışımlarından oluşan bir ara üründür. Nafta kimyasal olarak parafinik, naftenik ve aromatik hidrokarbonlardan oluşur. Nafta içeriğinde yaklaşık olarak C5–C11 karbon sayısı aralığında hidrokarbonlar bulunur ve kaynama sıcaklığı 49-204°C aralığındadır. Genellikle yoğunluğu daha düşük olan nafta daha yüksek parafin içeriğine sahiptir. Daha yoğun nafta ise naftenler ve aromatiklerce daha zengindir.  Asfalt: Petrolden elde edilen çok büyük karbon sayısına sahip siyah ürünlerdir.

Ham petrol bünyesinde bulunan kaynama noktası düşük olan uçucu hidrokarbon bileşikler normal koşullarda dahi kolayca buharlaşabilmektedir. Ham petrolün ve petrol ürünlerinin depolanması sırasında
buharlaşma nedeniyle kayıplar meydana gelir. Bu kayıplar hem rafinerideki kütle denkliği hem de çevrenin korunması açısından önemlidir.

Hidrojenle parçalanma oldukça esnek bir süreçtir. Özellikle düşük kükürt içerikli ve yüksek kalitede orta dereceli yakıt üretimi için uygun ara ürün elde edilebilir. Ayrıca akışkan yataklı katalitik parçalama gibi diğer dönüşüm teknolojileri ile entegre edilebilir.  Yüksek sıcaklıklarda kaynayan uzun zincirli, düşük değerli hidrokarbonların kimyasal yapıları, ısının etkisiyle değiştirilerek, gerçekleşen bağ kırılmaları ile küçük molekül yapılı hidrokarbonlara dönüştürülmesine genel olarak parçalanma (cracking) denir. Özütleme (Ekstraksiyon): Bir çözücü içinde çözünen katı ya da sıvıdan bir maddenin çıkarılması olarak tanımlanır. Nafta, kaliteli benzin üretimi için, benzin değerini arttırma
işlemlerine alınır. Bu süreç, benzin yapısının yeniden şekillendirilerek, kalitesinin arttırılması sürecidir (reforming). Nelson Kompleksitesi: Bir birim ham petrolün rafineride yüksek değerli son ürüne dönüşme oranını göstermektedir.