Öljynjalostus

Öljynjalostus on teollinen, öljynjalostamoissa käytetty petrokemiallinen prosessi, jossa raakaöljystä valmistetaan hyödyllisiä öljytuotteita. Öljy 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.Raili Komi (toim.): NESTE-öljystä muoveihin. Neste Oy Helsinki 1982. 

Öljynjalostuksen historiasta
pienoiskuva|Standard Oilin öljynjalostamo Clevelandissa Ohiossa vuonna 1899.

Maailman ensimmäisen öljynjalostamon perusti vuonna 1854-56 Ignacy Łukasiewicz lähelle Jasloa silloiseen Itävalta-Unkariin nykyisen Puolan alueelle. 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. Useita muitakin jalostamoja rakennettiin tälle öljyntuotantoalueelle amerikkalaisten yritysten investointeina ennen kuin Natsi-Saksa toisen maailmansodan aikana otti alueen haltuunsa. 1943 USA:n ilmavoimat pommittivat näitä. Myöhemmin jalostamot on korjattu.

Edwin Draken historiallisia porauksia elokuussa 1859 Titusvillessa Pennsylvaniassa USA pidetään yleisesti öljyteollisuuden alkuna. USA:n varhaisista öljymiljonääreistä kuuluisin on John D. Rockefeller.

Nesteen entinen Neste Oil Naantalin jalostamo käynnistyi 1957 ja Porvoon jalostamo käynnistyi 1966.

Öljynjalostamot eri puolilla maailmaa on rakennettu tuottamaan sijaintialueensa kulutusta vastaavia öljyjalosteita. 1960-luvulla Länsi-Euroopassa eri öljyjalosteiden kulutus kasvoi tasapainoisesti niin, että jalostuksen luonnollinen saantojakautuma eri laatujen tislelaatujen vastasi kulutusta. Yhdysvalloissa tuotettiin runsaasti maakaasua raakaöljyn sivutuotteena. Kaasun hinta oli säännösteltyä ja halpaa, jonka seurauksena sitä käytettiin talojen lämmitykseen ja kaasua riitti myös suurkuluttajille. Raskaampien polttoöljyjen osuus kulutuksesta on siellä jäänyt pieneksi ja joissakin jalostamoissa raskasta polttoöljyä, jonka luonnollinen osuus on noin 50 %, ei tuoteta lainkaan.Öljystä muoveihin sivu 28

Raakaöljyn laatujen vaihtelu
Raakaöljyn laatu vaihtelee huomattavasti tuotantoalueiden mukaan. Öljy voi olla paksua ja puuromaista tai hyvinkin juoksevaa. Tiheys vaihtelee välillä 0,8–0,9 g/cm3.Öljystä muoveihin sivu 20 Tämä vaikuttaa myös "luonnolliseen" saantoon siten, että esimerkiksi Arabian Heavy -laadusta saadaan yli 60 % pohjaöljyä yli 343 °C, hieman yli 20 % keskitisleitä 175–343 °C ja noin 15 % bensiinejä 30–175 °C. Saharan Blend -laatu tuottaa noin 30 % pohjaöljyä, 35 % keskitisleitä ja saman verran bensiinejä.Öljystä muoveihin sivu 24 Myös rikkipitoisuus vaihtelee vähärikkisten laatujen kuten Saharan Blend -laadun 0,1 prosentista venezuelalaisen Boscan-laadun 5,4 prosenttiin.Öljystä muoveihin sivu 25 Raakaöljyn laatuluokka Light Sweet Crude esimerkiksi sisältää vähemmän kuin 0,5 % rikkiä ja sen tiheyttä mittaavan API-asteikon lukema on korkeampi kuin 31,1 °API.

Öljypohjaiset tuotteet
Tislatessa raakaöljystä eroaa muun muassa bensiiniä, etaani- ja butaanikaasua, petrolia, dieselöljyä, raskasta polttoöljyä ja bitumia. Kevyempiä jalosteita, kuten bensiiniä, ei voida toistaiseksi muuttaa raskaammiksi, kuten lentopetroliksi. Siksi pelkän bensiinin tarpeen väheneminen ei vähennä öljyn kulutusta, vaan samaan aikaan kun luovutaan bensiinistä, pitäisi etsiä vaihtoehtoja myös polttoöljyn käytölle, öljypohjaisille muoveille, teiden asfaltoinnille ja lentämiselle. Esimerkiksi lentopetrolia saa raakaöljystä maksimissaan 10 prosenttia. Jalosteiden kuten lentopetroolin määrää voidaan suhteessa lisätä krakkaamalla ja uudelleen tislaamalla.

Jalostusprosessi
Suolanpoisto
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-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
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 kuumasta 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 ja 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
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 dietyyliamiinilla (DEA), minkä jälkeen öljy voidaan tislata uudelleen.

Krakkaus
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 ohutta ja juoksevaa. Krakkausprosesseja on useita erilaisia ja niiden avulla saadaan öljystä haluttuja lopputuotteita. Krakkauksen jälkeen öljy tislataan uudelleen jakeiden erottamiseksi.

Lopputuotteiden parantaminen
Tislauksesta saadaan kaasumaisia tuotteita, joista on polymeroitavissa katalyyttien avulla nestemäisiä polttoaineita, kuten bensiiniä ja nestekaasua. Tämän prosessin lopputuotteena saadaan aikaan korkeaoktaanista bensiinikomponenttia. Erilaisten öljytuotteiden ominaisuuksia ja viskositeettia säädetään sekoittamalla eri prosessivaiheista saatuja laatuja.

Kemianteollisuuden raaka-aineita

Hiilivedyt ovat orgaanisen kemian perusraaka-aineita. Hiilivetyjä ovat muun muassa eteeni, propeeni, bentseeni ja hydroksibentseeni eli fenoli. Hiilivedyistä voidaan edelleen valmistaa lukemattomia uusia yhdisteitä. Niitä käytetään muun muassa reaktioiden lähtöaineina, liuottimina sekä esimerkiksi muovien, maalien ja lääkkeiden raaka-aineina. Orgaanisia hiiliyhdisteitä tunnetaan yli 10 miljoonaa. Niiden valmistuksessa ovat yli 90-prosenttisesti lähtöaineina öljy, maakaasu ja kivihiili.Kide 2: Lukion kemia. 1994. Ismo Kalkku, Helena Kalmi, Jorma Korvenranta.

Kemianteollisuuden kannalta öljyhuippu vaikuttaa öljypohjaisten hiilivetyjen hintaan ja saatavuuteen. Öljyhuipun vuoksi täytyisi löytää vaihtoehtoisia hiilivetyjen lähteitä. Maakaasusta ja kivihiilestä saadaan helposti hiilivetyjä, mutta kaikille fossiilisille polttoaineille yhteistä on ehtyminen. Uusiutuvia hiilivetyjen lähteitä tutkitaan vihreässä kemiassa, jota kutsutaan myös kestäväksi kemiaksi.
Maailman suurimmat öljynjalostamot
Sija YhtiöTuotanto päivässä (barrellia) SijaintiValtio	1. Reliance Industries1 240 000	Jamnagar2. PDVSA940 000Paraguana3. SK Energy850 000Ulsan4. Abu Dhabi National Oil Company817 000Ruwais5. GS Caltex730 000Yeosu6.	S-Oil670 000Ulsan	7.	Exxon Mobil 605 0008. Motiva Enterprises600 250Port Arthur,  Teksas9. Exxon Mobil560 500Baytown,  Teksas10. Saudi Aramco550 000Ras Tanura11. Marathon Petroleum539 000Garyville12. ExxonMobil502 500Baton Rouge 13. NIOC450 000Abadan14. Saudi Aramco405 000Yanbu 15.	Royal Dutch Shell416 000RotterdamLähde:

Katso myös

Öljyntuotanto

Lähteet

*
Luokka:Kemialliset prosessit