Διυλιστήριο πετρελαίου

Το διυλιστήριο πετρελαίου είναι βαρεία εγκατάσταση βιομηχανικής επεξεργασίας στην οποία υφίσταται επεξεργασία αργό πετρέλαιο και διυλίζεται σε άμεσα χρησιμοποιήσιμα προϊόντα όπως νάφθα, βενζίνη, καύσιμο ντίζελ, άσφαλτος, πετρέλαιο θέρμανσης, κηροζίνη και υγραέριο. Τα διυλιστήρια πετρελαίου είναι τυπικά μεγάλα, εκτεταμένα βιομηχανικά συγκροτήματα με εκτεταμένες σωληνώσεις που μεταφέρουν ρευστά μεταξύ μεγάλων μονάδων χημικής επεξεργασίας. Τα διυλιστήρια πετρελαίου χρησιμοποιούν υψηλή τεχνολογία και μπορούν να θεωρηθούν ως τύποι χημικών εγκαταστάσεων. Η τροφοδοσία του αργού (ακατέργαστου) πετρελαίου υφίσταται επεξεργασία τυπικά από μια εγκατάσταση παραγωγής πετρελαίου. Υπάρχει συνήθως μια δεξαμενή καυσίμου στο διυλιστήριο πετρελαίου ή κοντά σε αυτό για αποθήκευση του εισερχομένου αργού πετρελαίου καθώς και των χύμα υγρών προϊόντων.

Το διυλιστήριο πετρελαίου θεωρείται ως βασικό τμήμα της καθετοποιημένης πετρελαϊκής βιομηχανίας.

Λειτουργία

Το ακατέργαστο αργό πετρέλαιο δεν είναι γενικά χρήσιμο σε βιομηχανικές εφαρμογές, αν και "ελαφρύ, γλυκό" (με χαμηλό ιξώδες, χαμηλό θείο) αργό πετρέλαιο έχει χρησιμοποιηθεί άμεσα ως καύσιμο για την παραγωγή ατμού για την προώθηση υπερωκεάνιων πλοίων. Τα ελαφρύτερα στοιχεία, όμως, σχηματίζουν εκρηκτικούς ατμούς στις δεξαμενές καυσίμων και είναι συνεπώς επικίνδυνα, ειδικά σε πολεμικά πλοία. Τα εκατοντάδες είδη διαφορετικών ενώσεων υδρογονανθράκων στο αργό πετρέλαιο διαχωρίζονται στο διυλιστήριο σε συστατικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν άμεσα ως καύσιμα, λιπαντικά και ως πρώτες ύλες για πετροχημικές διεργασίες που παράγουν προϊόντα όπως πλαστικά, απορρυπαντικά, διαλύτες, ελαστομερή καθώς και ίνες, όπως νάιλον και πολυεστέρες.

Πετρελαϊκά ορυκτά καύσιμα καίγονται σε μηχανές εσωτερικής καύσης για να παράσχουν την απαραίτητη ενέργεια για πλοία, αυτοκίνητα, κινητήρες αεροσκαφών, χορτοκοπτικά, αλυσοπρίονα και άλλα μηχανήματα. Τα διαφορετικά σημεία βρασμού επιτρέπουν στους υδρογονάνθρακες να διαχωρίζονται με απόσταξη. Επειδή τα ελαφρύτερα υγρά προϊόντα είναι σε μεγάλη ζήτηση για χρήση σε μηχανές εσωτερικής καύσης, ένα σύγχρονο διυλιστήριο μετατρέπει βαρείς υδρογονάνθρακες και ελαφρύτερες αέριες ενώσεις σε αυτά τα υψηλότερες αξίας καύσιμα.

Το πετρέλαιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί με διάφορους τρόπους, επειδή περιέχει υδρογονάνθρακες ποικίλων σχετικών μοριακών μαζών, μορφών και μεγεθών όπως αλκάνια, αρωματικοί υδρογονάνθρακες, κυκλοαλκάνια (ή ναφθένια), αλκίνια, αλκαδιένια, και αλκίνια. Ενώ τα μόρια στο αργό πετρέλαιο περιλαμβάνουν διάφορα άτομα όπως θείο και άζωτο, οι υδρογονάνθρακες είναι η πιο συνηθισμένη μορφή μορίων, που είναι μόρια ποικίλων μεγεθών και πολυπλοκότητας αποτελούμενα από άτομα  υδρογόνου και άνθρακα. Οι διαφορές στη δομή αυτών των μορίων είναι η αιτία για τις διαφορετικές φυσικές και χημικές ιδιότητες και αυτή η ποικιλία είναι που κάνει το αργό πετρέλαιο χρήσιμο σε μια ευρεία περιοχή διαφόρων εφαρμογών.

Μόλις διαχωριστεί και καθαριστεί από προσμίξεις και ακαθαρσίες, το καύσιμο ή το λιπαντικό μπορεί να πωληθεί χωρίς περαιτέρω επεξεργασία. Μικρότερα μόρια, όπως ισοβουτάνιο και προπίνιο ή βουτένια, μπορούν να ανασυνδυαστούν για να καλύψουν ειδικές απαιτήσεις αριθμού οκτανίου με επεξεργασίες όπως αλκυλίωση, ή λιγότερο συχνά, διμερισμού. Ο αριθμός οκτανίου της βενζίνης μπορεί επίσης να βελτιωθεί με καταλυτική αναμόρφωση, η οποία περιλαμβάνει την αφαίρεση υδρογόνου από υδρογονάνθρακες για την παραγωγή ενώσεων με υψηλότερο αριθμό οκτανίου όπως αρωματικοί υδρογονάνθρακες.  Ενδιάμεσα προϊόντα, όπως αεριέλαια, μπορούν να υποστούν περαιτέρω επεξεργασία για να διασπαστεί ένα βαρύ με ενώσεις μεγάλης αλυσίδας πετρέλαιο σε ελαφρύτερο με μικρές αλυσίδες, με διάφορες μορφές πυρόλυσης όπως ρευστή καταλυτική πυρόλυση, θερμική πυρόλυση και υδρογονοπυρόλυση. Το τελικό βήμα στην παραγωγή βενζίνης είναι η ανάμειξη των καυσίμων με διαφορετικό αριθμό οκτανίων, τάση ατμών και άλλων ιδιοτήτων για να καλύπτουν τις προδιαγραφές του προϊόντος.

Τα διυλιστήρια πετρελαίου είναι μεγάλης κλίμακας εγκαταστάσεις, που επεξεργάζονται περίπου από 100.000 μέχρι εκατοντάδες χιλιάδες βαρέλια αργού πετρελαίου την ημέρα. Λόγω της υψηλής χωρητικότητας, πολλές από τις μονάδες λειτουργούν συνεχώς, σε σταθερή κατάσταση ή σχεδόν σταθερή κατάσταση για μήνες έως χρόνια. Η υψηλή χωρητικότητα κάνει πολύ επιθυμητή τη βελτιστοποίηση και τον προηγμένο έλεγχο της διεργασίας.

Κύρια προϊόντα
Τα πετρελαϊκά προϊόντα ομαδοποιούνται συνήθως σε τρεις κατηγορίες: ελαφρά αποστάγματα (υγραέριο, βενζίνη, νάφθα), μεσαία αποστάγματα (κηροζίνη, ντίζελ), βαριά αποστάγματα και υπόλειμμα (βαρύ καύσιμο έλαιο, λιπαντικά λάδια, κερί, άσφαλτος). Αυτή η κατηγοριοποίηση βασίζεται στον τρόπο απόσταξης του αργού πετρελαίου καθώς και στον τρόπο διαχωρισμού σε κλάσματα όπως στο παραπάνω διάγραμμα.
Υγραέριο (LPG)
Βενζίνη
Νάφθα
Κηροζίνη και σχετικά καύσιμα αεριωθουμένων
Καύσιμο ντίζελ
καύσιμα έλαια
Λιπαντικά
Κερί παραφίνης
Άσφαλτος και πίσσα
Πετρελαϊκός οπτάνθρακας
Θείο

Τα διυλιστήρια πετρελαίου παράγουν επίσης ποικίλα ενδιάμεσα προϊόντα όπως υδρογόνο, ελαφρείς υδρογονάνθρακες, αναμορφωμένη και πυρολυμένη βενζίνη. Αυτά δεν μεταφέρονται συνήθως, αλλά αναμειγνύονται και επεξεργάζονται παραπέρα επί τόπου. Οι χημικές εγκαταστάσεις είναι συνεπώς συχνά γειτονικές με διυλιστήρια πετρελαίου. Παραδείγματος χάριν, ελαφρείς υδρογονάνθρακες πυρολύονται με ατμό σε εγκατάσταση αιθενίου και το παραγόμενο αιθένιο πολυμερίζεται για να παραγάγει πολυαιθένιο.

Συνηθισμένες μονάδες επεξεργασίας που βρίσκονται σε ένα διυλιστήριο

Η μονάδα αφαλάτωσης αφαιρεί το αλάτι από το αργό πετρέλαιο πριν να μπει στη μονάδα ατμοσφαιρικής απόσταξης.
Η μονάδα ατμοσφαιρικής απόσταξης αποστάζει το αργό πετρέλαιο σε κλάσματα.
Η μονάδα απόσταξης σε κενό αποστάζει παραπέρα τα υπολείμματα μετά την ατμοσφαιρική απόσταξη.
Η μονάδα υδρογονοεπεξεργασίας νάφθας χρησιμοποιεί υδρογόνο για αποθείωση της νάφθας από την ατμοσφαιρική απόσταξη. Η νάφθα πρέπει να υδρογονοεπεξεργαστεί πριν αποσταλεί στη μονάδα καταλυτικής αναμόρφωσης.
Η μονάδα καταλυτικής αναμόρφωσης χρησιμοποιείται για να μετατρέψει τα μόρια της περιοχής βρασμού της νάφθας σε αναμόρφωμα με υψηλότερα οκτάνια. (Το αναμόρφωμα έχει υψηλότερο περιεχόμενο αρωματικών και κυκλικών υδρογονανθράκων). Ένα σημαντικό παραπροϊόν της αναμόρφωσης είναι η απελευθέρωση υδρογόνου κατά τη διάρκεια της καταλυτικής αντίδρασης. Το υδρογόνο χρησιμοποιείται είτε από την υδρογονοεπεξεργασία ή από την υδρογονοπυρόλυση.
Η υδρογονοαποθείωση αποθειώνει αποστάγματα (όπως το ντίζελ) μετά την ατμοσφαιρική απόσταξη.
Η μονάδα ρευστής καταλυτικής πυρόλυσης (FCC) αναβαθμίζει βαρύτερα κλάσματα σε ελαφρύτερα, πιο πολύτιμα προϊόντα.
Η μονάδα υδρογονοπυρόλυσης χρησιμοποιεί υδρογόνο για να αναβαθμίσει βαρύτερα κλάσματα σε ελαφρύτερα, πιο πολύτιμα προϊόντα.
Η μονάδα ιξωδόλυσης αναβαθμίζει βαριά υπολειμματικά προϊόντα με θερμική πυρόλυση σε ελαφρύτερα, πιο πολύτιμα προϊόντα με μειωμένο ιξώδες.
Η μονάδα οξείδωσης μερκαπτανών κατεργάζεται υγραέριο, κηροζίνη ή καύσιμο αεροσκαφών οξειδώνοντας μερκαπτάνες σε οργανικά δισουλφίδια.
Υπάρχουν εναλλακτικές διεργασίες για αφαίρεση μερκαπτανών, π.χ. καυστική πλύση.
Στη διεργασία της μονάδας οπτανθρακοποίησης πολύ βαριά υπολειμματικά προϊόντα μετατρέπονται σε βενζίνη και ντίζελ, αφήνοντας πετρελαϊκό οπτάνθρακα (κωκ) ως υπολειμματικό προϊόν.
Η μονάδα αλκυλίωσης χρησιμοποιεί θειικό οξύ ή υδροφθορικό οξύ για να παραγάγει ενώσεις με υψηλά οκτάνια για ανάμειξη με βενζίνη.
Η μονάδα διμερισμού μετατρέπει αλκένια σε ενώσεις ανάμειξης με βενζίνη υψηλότερων οκτανίων. Παραδείγματος χάριν, τα βουτένια μπορούν να διμεριστούν σε ισοοκτένια που στη συνέχεια μπορούν να υδρογονωθούν για να σχηματίσουν ισοοκτάνιο. Υπάρχουν επίσης άλλες χρήσεις για τον διμερισμό. Η παραγόμενη βενζίνη μέσα από διμερισμό είναι υψηλά ακόρεστη και έντονα δραστική. Τείνει να σχηματίσει αυθόρμητα κόμμεα. Για αυτόν τον λόγο το απόβλητο από τον διμερισμό χρειάζεται να αναμειχθεί στη δεξαμενή της τελικής βενζίνης αμέσως ή να υδρογονωθεί.
Η μονάδα ισομερείωσης μετατρέπει γραμμικά μόρια σε διακλαδισμένα μόρια με υψηλότερα οκτάνια για ανάμειξη στη βενζίνη ή τροφοδοσία σε μονάδες αλκυλίωσης.
Η μονάδα ατμοαναμόρφωσης παράγει υδρογόνο για υδρογονοεπεξεργασία ή υδρογονοπυρόλυση.
Τα δοχεία αποθήκευσης υγραερίου αποθηκεύουν προπάνιο και παρόμοια αέρια καύσιμα σε ικανή πίεση για να τα διατηρήσει σε υγρή μορφή. Αυτά είναι συνήθως σφαιρικά δοχεία ή οριζόντια δοχεία με στρογγυλεμένα άκρα.
Οι δεξαμενές αποθήκευσης αποθηκεύουν αργό πετρέλαιο και έτοιμα προϊόντα, συνήθως κυλινδρικά, με κάποιο είδος ελέγχου εκπομπής ατμών και περιβάλλονται από μια χωμάτινη αναβαθμίδα για να κρατάει τις πιτσιλιές.
Οι επεξεργασίες αμίνης και Κλάους, καθώς και η επεξεργασία αερίου ουράς μετατρέπουν υδρόθειο με υδρογονοαποθείωση σε στοιχειακό θείο.
Βοηθητικές μονάδες όπως πύργοι ψύξης κυκλοφορούν νερό ψύξης, λέβητες δημιουργούν ατμό και συστήματα αέρα περιλαμβάνουν πνευματικά χειριζόμενες βαλβίδες ελέγχου και έναν ηλεκτρικό υποσταθμό.
Η συλλογή απόνερων και τα συστήματα επεξεργασίας αποτελούνται από διαχωριστές API, επίπλευση με διαλυμένο αέρα και παραπέρα μονάδες επεξεργασίας όπως μία βιοεπεξεργασία ενεργής ιλύος για να κάνει το νερό κατάλληλο για επαναχρησιμοποίηση ή διάθεση.
Μονάδες εξευγενισμού διαλυτών χρησιμοποιούν διαλύτες όπως κρεσόλη ή φουρφουράλη για να αφαιρέσουν ανεπιθύμητες, κυρίως αρωματικές ενώσεις από το απόθεμα λιπαντικών ή ντίζελ.
Μονάδες αποκήρωσης διαλύτη αφαιρούν τις βαριές κηρώδεις ενώσεις κηρώδους βαζελίνης από τα προϊόντα απόσταξης κενού.

Διάγραμμα ροής τυπικού διυλιστηρίου

Η παρακάτω εικόνα είναι ένα σχηματικό διάγραμμα ροής επεξεργασίας ενός τυπικού διυλιστηρίου πετρελαίου που δείχνει τις ποικίλες διεργασίες μιας μονάδας χημικής εγκατάστασης και τη ροή των ενδιάμεσων προϊόντων ρευμάτων που συμβαίνει μεταξύ της εισερχόμενης τροφοδοσίας αργού πετρελαίου και των τελικών προϊόντων. Το διάγραμμα απεικονίζει μόνο μία από τις κυριολεκτικά εκατοντάδες διαφορετικές διαμορφώσεις ενός διυλιστηρίου πετρελαίου. Το διάγραμμα επίσης δεν περιλαμβάνει οποιεσδήποτε από τις συνηθισμένες εγκαταστάσεις διυλιστηρίου που παρέχουν άλλες εγκαταστάσεις όπως ατμό, νερό ψύξης και ηλεκτρικό ρεύμα, καθώς και δεξαμενές αποθήκευσης για το τροφοδοτούμενο ακατέργαστο πετρέλαιο, για τα ενδιάμεσα προϊόντα και τα τελικά προϊόντα.

Υπάρχουν πολλές ρυθμίσεις διεργασιών που είναι διαφορετικές από τις απεικονιζόμενες. Παραδείγματος χάριν, η μονάδα απόσταξης σε κενό μπορεί επίσης να παραγάγει κλάσματα που μπορούν να εξευγενιστούν σε τελικά προϊόντα όπως: λάδι αξόνων που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία υφασμάτων, ελαφρύ έλαιο μηχανημάτων, λάδι κινητήρων και διάφορους κηρούς.

Η μονάδα απόσταξης του αργού πετρελαίου
Η μονάδα απόσταξης του αργού πετρελαίου (CDU) είναι η πρώτη μονάδα επεξεργασίας ουσιαστικά σε όλα τα διυλιστήρια πετρελαίου. Αυτή αποστάζει το εισερχόμενο αργό πετρέλαιο σε διάφορα κλάσματα διαφορετικών περιοχών βρασμού, που καθεμιά τους επεξεργάζεται παραπέρα σε άλλες μονάδες επεξεργασίας του διυλιστηρίου. Η CDU αναφέρεται συχνά ως η μονάδα ατμοσφαιρικής απόσταξης επειδή λειτουργεί σε ελαφρά μεγαλύτερη πίεση από την ατμοσφαιρική πίεση.

Παρακάτω είναι ένα σχηματικό διάγραμμα ροής μιας τυπικής μονάδας απόσταξης αργού πετρελαίου. Το εισερχόμενο αργό πετρέλαιο προθερμαίνεται ανταλλάσσοντας θερμότητα με κάποιο από τα θερμά, αποσταγμένα κλάσματα και άλλα ρεύματα. Στη συνέχεια αφαλατώνεται για να αφαιρεθούν τα ανόργανα άλατα (κυρίως το χλωριούχο νάτριο).

Μετά την αφαλάτωση, το αργό πετρέλαιο θερμαίνεται παραπέρα ανταλλάσσοντας θερμότητα με κάποιο θερμό απεσταγμένο κλάσμα και με άλλα ρεύματα. Έπειτα θερμαίνεται σε έναν φούρνο σε μια θερμοκρασία περίπου 398 °C και παροχετεύεται στον πυθμένα της αποστακτικής μονάδας.

Η ψύξη και η συμπύκνωση του πύργου απόσταξης της κορυφής απόσταξης παρέχεται μερικώς με ανταλλαγή θερμότητας με το εισερχόμενο αργό πετρέλαιο και μερικώς από έναν αερόψυκτο ή υδρόψυκτο συμπυκνωτή. Πρόσθετη θερμότητα αφαιρείται από την αποστακτική στήλη με ένα σύστημα άντλησης όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα.

Όπως φαίνεται στο διάγραμμα ροής, το κορυφαίο κλάσμα απόσταξης από την αποστακτική στήλη είναι νάφθα. Τα κλάσματα αφαιρούνται πλευρικά από την στήλη απόσταξης σε διάφορα σημεία μεταξύ της κεφαλής και του πυθμένα της στήλης και λέγονται πλευρικά κλάσματα. Καθένα από τα πλευρικά κλάσματα (δηλαδή, η κηροζίνη, ελαφρύ αεριέλαιο και βαρύ αεριέλαιο) ψύχεται ανταλλάσσοντας θερμότητα με το εισερχόμενο αργό πετρέλαιο. Όλα τα κλάσματα (δηλαδή , η νάφθα κορυφής, τα πλευρικά κλάσματα και το υπόλειμμα του πυθμένα) στέλνονται σε ενδιάμεσες δεξαμενές αποθήκευσης πριν να επεξεργαστούν παραπέρα.

Ειδικά τελικά προϊόντα

Αυτά απαιτούν την ανάμειξη διάφορων πρώτων υλών, κατάλληλων προσθέτων, παροχή βραχυχρόνιας αποθήκευσης και προετοιμασία για μαζική φόρτωση σε φορτηγά, φορτηγίδες, πλοία και τρένα:
Αέρια καύσιμα όπως προπάνιο, αποθηκεύονται και στέλνονται σε υγρή μορφή κάτω από πίεση με ειδικά οχήματα στους διανομείς.
Λιπαντικά (παράγονται ελαφριά λάδια μηχανών, λάδια κινητήρων και γράσα (λιπαντικά), προσθέτοντας σταθεροποιητές ιξώδους όταν απαιτείται), συνήθως αποστέλλονται χύμα σε εκτός έδρας εγκαταστάσεις συσκευασίας.
κηροί (παραφίνη), χρησιμοποιούνται, μεταξύ άλλων, στη συσκευασία κατεψυγμένων τροφίμων. Μπορούν να σταλούν χύμα σε μια τοποθεσία.
Θείο (ή θειικό οξύ), παραπροϊόντα της αφαίρεσης θείου από το πετρέλαιο. Το θείο και το θειικό οξύ είναι χρήσιμα βιομηχανικά προϊόντα. Το θειικό οξύ προετοιμάζεται και αποστέλλεται, συνήθως, ως πρόδρομη ουσία του οξέος ατμίζον θειικό οξύ.
Χύμα πίσσα στέλνεται να συσκευαστεί εκτός έδρας για χρήση σε μόνωση οροφών.
Μονάδα ασφάλτου. Προετοιμάζει την αποστολή ασφάλτου.
Πετρελαϊκός οπτάνθρακας, χρησιμοποιείται σε ειδικά προϊόντα άνθρακα ή ως στερεό καύσιμο.
Πετροχημικά ή πετροχημικές πρώτες ύλες, που στέλνονται συχνά σε πετροχημικές εγκαταστάσεις για παραπέρα επεξεργασία με ποικίλους τρόπους. Τα πετροχημικά μπορεί να είναι αλκένια ή πρόδρομες ενώσεις τους, ή ποικίλοι τύποι αρωματικών πετροχημικών.

Επιλογή τοποθεσίας διυλιστηρίων πετρελαίου

Η αναζήτηση τοποθεσίας για κατασκευή ενός διυλιστηρίου ή μιας χημικής εγκατάστασης πρέπει να λάβει υπόψη τα παρακάτω θέματα:

Η τοποθεσία πρέπει να είναι μακριά από περιοχές κατοικίας.

Πρέπει να υπάρχει κατάλληλη υποδομή για τροφοδοσία των πρώτων υλών και αποστολή των προϊόντων στις αγορές.

Πρέπει να υπάρχει επαρκής ενέργεια για τη λειτουργία της εγκατάστασης.

Πρέπει να υπάρχουν διαθέσιμες εγκαταστάσεις για τη διάθεση των αποβλήτων.

Τα διυλιστήρια που χρησιμοποιούν μεγάλες ποσότητες ατμού και νερού ψύξης χρειάζονται άφθονο νερό. Συνεπώς, τα διυλιστήρια πετρελαίου τοποθετούνται συχνά κοντά σε πλωτά ποτάμια ή σε ακτές, κοντά σε λιμάνια. Μια τέτοια τοποθεσία δίνει επίσης πρόσβαση σε μεταφορές μέσω θαλάσσης ή ποταμού. Τα πλεονεκτήματα της μεταφοράς αργού πετρελαίου με σωλήνες είναι προφανή, και οι εταιρείες πετρελαίου μεταφέρουν συχνά μεγάλες ποσότητες καυσίμων σε τερματικά διανομής με σωλήνες. Οι σωληνώσεις μπορεί να μην είναι πρακτικές για προϊόντα μικρού όγκου, οπότε χρησιμοποιούνται βυτιοφόρα, φορτηγίδες και τρένα.

Οι πετροχημικές εγκαταστάσεις και οι εγκαταστάσεις παρασκευής διαλυτών χρειάζονται χώρο για παραπέρα επεξεργασία μεγάλων ποσοτήτων προϊόντων διυλιστηρίου, ή για την ανάμειξη χημικών προσθέτων με ένα προϊόν στην πηγή παρά σε τερματικά ανάμειξης.

Ασφάλεια και περιβαλλοντικές ανησυχίες

Η επεξεργασία διύλισης απελευθερώνει διάφορα χημικά στην ατμόσφαιρα και μια σημαντική οσμή συνοδεύει την παρουσία ενός διυλιστηρίου. Πέρα από τις επιπτώσεις της ρύπανσης του αέρα, υπάρχουν επίσης  ανησυχίες για τη διάθεση του απόβλητου νερού, για τους κινδύνους βιομηχανικών ατυχημάτων όπως φωτιά και έκρηξη και επιπτώσεις στην υγεία λόγω του βιομηχανικού θορύβου.

Πολλές κυβερνήσεις σε όλον τον κόσμο έχουν νομοθετήσει περιορισμούς στους ρύπους που εκπέμπουν τα διυλιστήρια και τα περισσότερα διυλιστήρια έχουν εγκαταστήσει τον απαιτούμενο εξοπλισμό για να συμμορφώνεται με τις απαιτήσεις των σχετικών περιβαλλοντικών νόμων. Στις ΗΠΑ, υπάρχει ισχυρή πίεση για την αποτροπή ανάπτυξης νέων διυλιστηρίων και κανένα μεγάλο διυλιστήριο δεν έχει κατασκευαστεί από την εγκατάσταση της Marathon Petroleum Company στο Γκάριβιλ της Λουιζιάνας το 1976. Όμως, πολλά υφιστάμενα διυλιστήρια έχουν επεκταθεί στο μεταξύ. Οι περιβαλλοντικοί περιορισμοί και η πίεση αποτροπής κατασκευής νέων διυλιστηρίων μπορεί να έχει συμβάλλει στην αύξηση των τιμών στις ΗΠΑ. Επιπλέον, αρκετά διυλιστήρια (περισσότερα από 100 από τη δεκαετία του 1980) έχουν κλείσει λόγω της παλαίωσης του εξοπλισμού ή/και των συγχωνεύσεων.

Προβλήματα διάβρωσης και αποτροπή

Τα διυλιστήρια πετρελαίου προσπαθούν να ελαχιστοποιήσουν το κόστος. Ένας κύριος παράγοντας που αυξάνει το κόστος είναι η διάβρωση των μεταλλικών μερών που βρίσκονται σε όλη τη διεργασία διύλισης. Η διάβρωση προκαλεί την αστοχία τμημάτων εξοπλισμού και επιβάλλει τον σχεδιασμό συντήρησης του διυλιστηρίου, κατά την διάρκεια της οποίας τμήμα ή όλο το διυλιστήριο πρέπει να κλείσει. Τα άμεσα κόστη τα σχετικά με τη διάβρωση στην πετρελαϊκή βιομηχανία των ΗΠΑ υπολογίζονται σε US$3,7 δισεκατομμύρια ανά έτος.

Η διάβρωση συμβαίνει σε διάφορες μορφές στην επεξεργασία διύλισης, όπως σημειακή διάβρωση από σταγονίδια νερού, ψαθυροποίηση από υδρογόνο και διάβρωση με μηχανική καταπόνηση από επίθεση σουλφιδίων. Από άποψη υλικών, ο κοινός χάλυβας χρησιμοποιείται σε πάνω από 80% των υλικών του διυλιστηρίου, που είναι χρήσιμο λόγω του χαμηλού του κόστους. Ο κοινός χάλυβας αντιστέκεται στις περισσότερες μορφές διάβρωσης, ειδικά από ακαθαρσίες υδρογονανθράκων σε θερμοκρασίες κάτω από 205 °C, αλλά άλλα διαβρωτικά χημικά και περιβάλλοντα αποτρέπουν τη χρήση του παντού. Συνηθισμένα υλικά αντικατάστασης είναι χαμηλά κράματα χάλυβα που περιέχουν χρώμιο και μολυβδαίνιο, με τους ανοξείδωτους χάλυβες που περιέχουν περισσότερο χρώμιο να αντιμετωπίζουν καλύτερα πιο διαβρωτικά περιβάλλοντα. Πιο δαπανηρά υλικά που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι κράματα νικελίου, τιτανίου και χαλκού. Αυτά συνήθως κρατιούνται για τις πιο προβληματικές περιοχές όπου ακραίες υψηλές θερμοκρασίες και/ή πολύ διαβρωτικά χημικά είναι παρόντα.

Η διάβρωση αντιμετωπίζεται με ένα σύνθετο σύστημα παρακολούθησης, προληπτικών επισκευών, και προσεκτικής χρήσης υλικών. Οι μέθοδοι παρακολούθησης περιλαμβάνουν και ελέγχους εκτός λειτουργίας που λαμβάνονται κατά τη διάρκεια της συντήρησης και παρακολούθηση εν λειτουργία. Οι έλεγχοι εκτός λειτουργίας μετρουν τη διάβρωση αφού έχει συμβεί, λέγοντας στον μηχανικό πότε πρέπει να αντικατασταθεί μια συσκευή με βάση τις πληροφορίες του ιστορικού που έχει συλλέξει. Αυτό αναφέρεται ως προληπτική διαχείριση.

Τα εν λειτουργία συστήματα είναι μια πιο σύγχρονη εξέλιξη και προσεγγίζουν με ριζοσπαστικό τρόπο τη διάβρωση. Υπάρχουν αρκετοί τύποι τεχνολογιών παρακολούθησης της διάβρωσης εν λειτουργία όπως γραμμική αντίσταση πόλωσης, ηλεκτροχημικός θόρυβος και ηλεκτρική αντίσταση. Η παρακολούθηση εν λειτουργία είχε γενικά χαμηλούς ρυθμούς αναφορών στο παρελθόν (λεπτά ή ώρες) και περιοριζόταν από τις συνθήκες της διεργασίας και τις πηγές του σφάλματος, αλλά οι νεότερες τεχνολογίες μπορούν να αναφέρουν ρυθμούς μέχρι δυο φορές το λεπτό με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια (αναφέρεται ως παρακολούθηση πραγματικού χρόνου). Αυτό επιτρέπει στους μηχανικούς της διεργασίας να αντιμετωπίσουν τη διάβρωση ως μια άλλη μεταβλητή της διεργασίας που μπορεί να βελτιστοποιηθεί στο σύστημα. Άμεσες αποκρίσεις σε αλλαγές της διαδικασίας επιτρέπουν τον έλεγχο των μηχανισμών διάβρωσης και έτσι μπορούν να ελαχιστοποιηθούν, ενώ μεγιστοποιείται η έξοδος της παραγωγής. Σε μια ιδανική κατάσταση έχοντας τις πληροφορίες διάβρωσης εν λειτουργία που είναι ακριβείς και σε πραγματικό χρόνο θα επιτρέψει στις συνθήκες που προκαλούν υψηλούς ρυθμούς διάβρωσης να αναγνωριστούν και να μειωθούν. Αυτό είναι γνωστό ως προγνωστική διαχείριση.

Οι μέθοδοι υλικών περιλαμβάνουν την επιλογή του κατάλληλου υλικού για την εφαρμογή. Σε περιοχές ελάχιστης διάβρωσης, προτιμώνται φθηνά υλικά, αλλά όπου μπορεί να συμβεί άσχημη διάβρωση, πρέπει να χρησιμοποιούνται πιο ακριβά υλικά αλλά με μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Άλλες μέθοδοι υλικών έρχονται με τη μορφή προστατευτικών εμποδίων μεταξύ διαβρωτικών ουσιών και του μεταλλικού εξοπλισμού. Αυτές μπορεί να είναι είτε μια επένδυση από πυρίμαχο υλικό όπως το τυπικό τσιμέντο Πόρτλαντ ή άλλο ειδικό τσιμέντο με αντοχή στα οξέα που εγχέεται στην εσωτερική επιφάνεια του δοχείου. Διατίθενται επίσης λεπτές στρώσεις πιο ακριβών μετάλλων που προστατεύουν πιο φθηνά μέταλλα κατά της διάβρωσης χωρίς να απαιτείται πολύ υλικό.

Ιστορικό

Το πρώτο διυλιστήριο παγκοσμίως άνοιξε στο Πλοέστι της Ρουμανίας, το 1856-1857, με επένδυση από τις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής. Αφού κατελήφθησαν από τη Ναζιστική Γερμανία, τα διυλιστήρια στο Πλοέστι βομβαρδίστηκαν από τους συμμάχους.

Το διυλιστήριο στο Ρας Τανούρα της Σαουδικής Αραβίας που είναι ιδιοκτησία της Σάουντι Αράμκο ήταν κάποτε το μεγαλύτερο διυλιστήριο στον κόσμο. Για το μεγαλύτερο μέρος του εικοστού αιώνα, το μεγαλύτερο διυλιστήριο ήταν το διυλιστήριο στο Αμπαντάν του Ιράν. Αυτό το διυλιστήριο υπέστη εκτεταμένες ζημιές κατά τη διάρκεια του πολέμου Ιράν-Ιράκ. Το μεγαλύτερο συγκρότημα διυλιστηρίων παγκοσμίως είναι το Τζαμνάγκαρ, που αποτελείται από δύο γειτονικά διυλιστήρια και λειτουργεί από την Reliance Industries Limited στην Ινδία, με συνολική παραγωγική ικανότητα 1.240.000 βαρέλια/ημέρα. Το συγκρότημα Paraguaná Refinery Complex της PDVSA στη Βενεζουέλα με χωρητικότητα 956.000 βαρέλια/ημέρα και το Ulsan της SK Energy στη Νότια Κορέα με 840.000 βαρέλια/ημέρα είναι το δεύτερο και τρίτο μεγαλύτερο διυλιστήριο αντίστοιχα.(Νοέμβριος 2010)

Παραπομπές

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

Interactive map of UK refineries
Searchable United States Refinery Map
Complete, detailed refinery description
Ecomuseum Bergslagen - history of Oljeön, Sweden
Fueling Profits: Report on Industry Consolidation (publication of the Consumer Federation of America)
Price Spikes, Excess Profits and Excuses (publication of the Consumer Federation of America)
Basics of Oil Refining Overview of crude oil refining process
Refining NZ Learning Centre Oil Refinery Process Animations,Videos & 360 Degree Views

Χημικές διεργασίες
Τεχνολογία Πετρελαίου
Απόσταξη