RAFİNAJ

Tarih 18 Haziran 2009

RAFİNAJ i. (fr. raffinage, arıtma). Kâ-ğıtç. Kâğıt hamuruna uygulanan son işlem. || Hamura, kâğıt haline gelebilmesi için ge­rekli fiziksel özellikleri kazandırma işlemi.

Rafinaj çok karmaşık bir işlemdir. Kâğıt tabakalarının yapımı sırasında, liflerin bir­birine iyice geçmesi için lif yüzeyinin du­rum ve yapısı değiştirilir. Bu işlem değişik cihazlarda yapılır.)
— Petr. Petrol ürünlerini (yakıt, yağlayıcı v.b.) üretme usullerinin tümü. || Bu usuller­den herhangi biri. Esanl. TASFİYE. Bk. AN­SİKL.
— Şekercilik. Şekere, yeniden eritme, berraklaştırma ve renk giderme işlemlerinin uy­gulanması.
— ANSiKL. Petr. Dönüşüm sanayilerinin en önemlilerinden biri haline gelen petrol rafinaj’ı, herhangi bir ham petrolün bile­şimindeki bütün ürünlerin elde edilmesini sağlar.
Ayrımsal damıtma işlemi üstüne kurulan ilk usuller serisinde, karmaşık hidrokarbon ka­rışımı temel ürünlerine ayrılır. Daha sonra ikinci bir üretim usulüyle, bu ürünlerin ni­telikleri ıslah edilerek saflaştırilir. Nihayet. sentez yoluyle yeni maddeler veya tabiî hal­de ender olarak bulunan, maddeler elde edilir.

• Beyaz ürünlerin rafinajı. Rafineriye tan­ker veya pipeline ile getirilen ham petrol­de tuzlu su vardır; bu tuzlu su, stok hazne­lerinde durultularak veya kimyasal ya da elektrostatik bir işlemle giderilir. Rafinajın temel işlemlerinden ilki ham pet­rolün damıtılmasıdır (topping). İşlem, tab­lalı sütunlarda yapılır, ham petrol kısmen buharlaşarak ayrılır ve sırasıyle gaz, kaba benzin, nafta veya ağır benzin, gazyağı, iki ayrı kalitede gazoil ve fuel-oil denilen bir artık ürün verir.

Kaba benzinde, propan ve bütan gibi hafif hidrokarbonlar vardır ve bu hidrckaıbonlar dengeleme denen yeni bir damıtma işlemiyle ayrılır. Damıtma ve cracking benzinlerinde, kokuları ve aşındırıcı etkileri sebebiyle is­tenmeyen kükürtlü bileşikler (merkaptanlar gibi) bulunur. Bu maddeler bir ayıraçla (sodyum plombit, bakır klorür v.b.) nötürleştirilir veya solutizer kalıtılmış sodyum hidroksitle ortamdan çıkarılır: bu, benzinleri yumuşatma işlemidir.

Nafta’nın ve hattâ bazı ham petrollerden el­de edilen kaba benzinin oktan indisi, mo­dern motorlarda yakıt clarak kullanılmaya­cak kadar düşüktür ve bunlar reforming işlemiyle ıslah edilir. Bu usulde, izopaıafin ve olefin oranını arttırarak bazı molekülle­ri farklı bir şekilde ayrıştırmak ve birleştir­mek için sıcaklık ve basınç etkisinden fay­dalanılır, işlem platin eşliğinde yapılırsa, oktan indisi çok yüksek olan benzen gibi aromatikler elde edilir. Bu katalitik refor­ming, kükürtsüz bir benzin ve hidrojen ba­kımından zengin bir gaz meydana getirir. Gazyağının ana maddesi olan kerozen’de ge­nellikle kötü kokan kükürtlü ürünler ve gazyağını isli yapan aromatikler bulunur; bu aromatikler, kükürt dioksit gibi bir eritici yardımıyle giderilir (Edeleanu usulü). Kükürt oranı çok yüksek ham petrollerden damıtılarak elde edilen gazoil’in dizel mo­torlarında yakıt olarak kullanılmadan önce işlenmesi gerekir. Rafinerilerde, katalitik re-forming’den elde edilen hidrojen kullanıldı­ğı zaman, bu işleme hidrojenle kükürt gi­derme denir.

Cracking, sıvı yakıt oranını azaltarak ben­zin oranını piyasanın ihtiyacına göre arttır­mak imkânı veren mükemmel bir usuldür; 500°C’tan itibaren, ağır hidrokarbonlar ba­sınç veya katalizör etkisiyle ayrılır.
• Gazların işlenmesi. Bu amaçla yapılan ilk işlemde, gazlar sıvılaştırma ve sogurma ile ayrılır ve fırınların ısıtılmasında kullanılan en hafif gazlar tasfiye edilir. Daha sonra, polimerleşme ünitelerinde, propilen ve bu­tilen gibi gaz halindeki olefin sınıfı hidro­karbonlar uygun bir katalizör etkisiyle yeni­den birleştirilerek yüksek kaliteli bir benzin elde edilir. Alkilasyonla (izcoktan sentezi) elde edilen izocktan, nazarî olarak, oktan indisi 100 olan bir benzindir. Bir asidi kata­lizör gibi kullanarak, özellikle cracking gaz­larında bulunan izobütilen, daha çok damıt­ma gazlarında bulunan izobütanla birleştiri­lir. Bu tepkimelere katılmayan hidrokarbon­lar sıvılaştırılmış gazlar halinde toplanır ve basınç altında tüplere konularak, bütan ve propan gazı halinde piyasaya sürülür.
• Benzinlerin hazırlanması. İstenilen oktan indisini ve uçuculuğu elde etmek için temel benzinler (kaba benzin, cracking ve refor­ming benzini, polimerler, alkilat) belli oran­larda karıştırılarak ve kurşun tetraetil (ok­tan indisini arttırmak için), tortu ve renk önleyici maddeler katılarak değişik kaliteli yakıtlar elde edilir.
• Yağların rafinajı. Petrol yağları genellik­le özel ham petrollerden üretilir. Bu amaç­la birinci damıtma tortusu fırınlarda ısıtılır ve güçlü bir vakum altındaki bir veya birkaç tablalı sütunda ayrımsal damıtma işleminden geçirilir. Yağların, üç veya dört kere çekile­rek elde edilen hammaddesine «damıtma ü­rünleri» denir ve viskoziteleri en hafiflerin­den en ağırlarına kadar gittikçe artar. Bu in­dirgeme veya vakum altında damıtma sonun­da, normal bir sıcaklıkta sertleşen bir tortu elde edilir. Damıtma ürünlerinde giderilmesi gereken çeşitli maddeler vardır: parafin (dü­şük sıcaklıklarda yağın akışkan olarak kal­ması isteniyorsa, tasfiye edilmesi gerekir), arematikler, yağın viskozite indisini düşü­ren, yani sıcaklık etkisiyle çok farklı visko­zite değişikliklerine yol açan kararsız bile­şikler. Demek ki her damıtma ürünü, fürfürol veya fenol gibi bir eriticinin etkisine bı­rakılır ve bu etkiyle iki faza ayrılır: birincisi işlenmiş yağ, öbürü de, fuel-oillere katılan veya petrokimyada kullanılan aromatik ve ağır bir alt üründür. Daha sonra, metiletilketon veya propan gibi bir eritici yardımıyle parafini giderilir ve billurlar, işlenmiş yağ
— 10° C veya — 20° C’a doğru soğutulunca ayrılır.
Vakum altındaki döner tamburlarda, sürekli süzme işleminden sonra, parafini gi­derilmiş bir yağ ile yumuşak yağımsı bir pa­rafin veya «gaç» elde edilir. Son işlem, ağır reçinelerin özel topraklarla yüze soğuruldu­ğu renk giderme işlemidir: uygun bir sıcak­lığa kadar ısıtılan yağ hemen toprakla ka­rıştırılır ve «precoat» tipi bir tamburdan sü­zülür. Son zamanlarda, bazı yağlayıcılar için toprakla işleme yerine katalitik hidrojenleme işlemi uygulanır.

Vakum altında damıtma ile bitümlü bir artık ürün elde edilir ve asfaltı tasfiye edile­rek bu üründen yararlanılır: propan gibi bir eritici etkisiyle asfalt çökelir ve geriye as­faltı giderilmiş bir yağ kalır. Bu yağın crac­king işleminden veya damıtma ürünleri­ne uygulanan rafinaj işlemlerinden geçirilmesiyle ağır yağlama yağı veya «bright stock» elde edilir. Nihayet damıtma ürünle­riyle bright stock karıştırılır ve istenilen viskozitede ince yağlar elde edilir; bunlara, kullanılacakları yere göre bazı katkı madde­leri eklenir.

*özel imalâtlar. Büyük fabrikalarda birbi­rinden farklı yüzlerce ürün imal edilir. Ay­rımsal damıtma ve kimyasal temizleme te­sisleri özel benzinlerin ikinci defa damıtıl­ması için gereklidir. Petrokimya her ne ka­dar rafinaja bağlıysa da gene de başlıbaşına bir sanayidir.
Rafinaj sanayii ve petrokimya, yakıt ve kim­yasal madde ihtiyaçlarının her on yılda iki misline çıkması sebebiyle günümüzde çok hızlı bir gelişme temposu göstermektedir.

Kömür azalmakta, nükleer enerji ise şimdi­lik bu ihtiyaçların çok az bir kısmını karşı­lamakta olduğuna göre, bunlar ancak petrol ve tabiî gazlar tarafından karşılanabilir; bu yüzden, bu maddelerin yüzyılın sonuna ka­dar yüzde 15 oranında bir artış göstermesi gerekir. Halen Avrupa’da inşa edilen rafine­riler şu işlemleri yapabilmek üzere tasarlan­mıştır: ham petrolün atmosfer basıncında damıtılması, benzinlerin hidrojenle işlenme­si, yanıcı gazlardan kükürdün çıkarılması, benzinlerin katalitik reformingi, gazoillerdeki ve kerozendeki kükürtün hidrojenle giderilmesi atmosfer basıncında biriken tortu­ların bitüm üretmek için vakum altında da­mıtılması. Bazı büyük rafineriler ayrıca pa­rafinler, yağlama yağları, balmumu ve özel eriticiler üretir.

Bu basitleştirilmiş şema genellikle her türlü ham petrolün işlenmesi­ne yeterlidir. Bununla birlikte, bazen benzin randımanını artırmak için bazı ek usullere başvurmak gerekir. Uygulanan başlıca usul­ler şunlardır: alkilasyon (çok pahalı olan bu metot A.B.D. dışında uygulanmaz ve da­mıtma ile cracking ürünü oıan sıvı gazlar­dan oktan indisi yüksek yakıtlar elde etme­ğe yarar); benzinlerin, gazoillerden veya di­ğer ağır damıtma ürünlerinden itibaren elde edildiği katalitik cracking; ağır fuellerin daha az ağdalı fuellere dönüştürüldüğü vis-breaking*; ortamda hidrojen bulunması sebebiyle, daha ağır herhangi bir petrol ürü­nünün benzin haline dönüştürüldüğü, çok yeni bir usul olan hidrocracking; düz mo­leküllü bir hidrokarbonun, dallı zincirli bir hidrokarbon haline dönüştürüldüğü ve böy­lece yakıtların oktan indisinin büyük ölçü­de ıslah edildiği izomerleşme; artık ürün­lerin kullanıldığı ve cracking ilşeminden ge­çirilen ağır gazoil tipi damıtma ürünlerinin elde edildiği vakum altında damıtma; vakum altında damıtma artıklarının işlendiği ve yağlama yağlarının veya cracking işleminden geçirilen yağların hammaddelerinin elde edildiği propanla asfalt giderme işlemi. Kata­litik reforming, benzinlerin oktan indisini iktisadî bir şekilde yükselterek ve rafinajcılara, uzun bir süreden beri ihtiyaç duy­dukları hidrojeni düşük bir fiyatla sağlaya­rak, rafinaj tekniklerinde gerçek bir devrim yaptı. Katalizör olarak kullanılan platinin alüminyum oksitten bir destek üzerine çö-keltildiği reforming işleminde, bazı naften sınıfı hidrokarbonlar, aşağıdaki örneğe göre
C6H12-> C6H6 + 3H2 sikloheksan benzen hidrojen
hidrojen açığa çıkararak aromatik hidrokar­bonlara dönüşür. Böylece elde edilen önemli miktardaki hidrojen (orta büyüklükteki bir rafineride, günde 10 ton), on yıldan beri uy­gulanan birçok yeni hidrojenleme usulünün geliştirilmesini sağladı: kükürt giderme ve cracking usulleri. İşlenecek üründeki kü­kürtlü bileşiklerin kükürdü, kükürtlü hidro­jen şeklinde ayrılır ve Claus yükseltgeme metoduyle dönüştürülür: H2S + 1/2 O2 ->S + H2O.

Toplanan kükürt ısıtılmış bir de­poda stok edilir ve genellikle sıvı halde, kamyonlarla tüketiciye gönderilir, Kükürtün giderilmesi, sağlık bakımından çok önemli­dir. (Baca ve egzos dumanları v.b.) [L]