ΕΤΚΛ ΕΜΠ. Αργό Πετρέλαιο Χαρακτηριστικά Ιδιότητες. Τεχνολογία Πετρελαίου και. Εργαστήριο Τεχνολογίας Καυσίμων Και Λιπαντικών ΕΜΠ

Transcript

1 Φυσικού Αερίου

2 Σύσταση Αργού Πετρελαίου Σύνθετο Μίγμα Υδρογονανθράκων Περιέχει αέρια διαλελυμένα στα υγρά συστατικά Υδρογονάνθρακες C 1 C 90+ Στοιχειακή Ανάλυση: Αρκετά Ομοιόμορφη Στοιχεία Περιεκτικότητα (% κ.β.) Άνθρακας Υδρογόνο Θείο Άζωτο Οξυγόνο 0.50 Μέταλλα (Fe, V, Ni, κλπ) 0.03

3 Σύσταση Αργού Πετρελαίου (% κ.β.) Σύσταση Μονοπυρηνικά Αρωματικά Μονοκυκλο-παραφίνες (Ναφθένια) Παραφίνες και Ισοπαραφίνες Πολυπυρηνικά Αρωματικά Πολυκυκλο-παραφίνες (Ναφθένια) Θερμοκρασία ( C)

4 Είδη Αργού Πετρελαίου Κατάταξη με Βάση την Περιεκτικότητα σε Παραφίνη και Άσφαλτο Πετρέλαια Παραφινικής Βάσης. Μικρή πυκνότητα. Περιέχουν κυρίως παραφινικούς υδρογονάνθρακες με μικρή αναλογία ναφθενικών και ασήμαντη αρωματικών υδρογονανθράκων. Αποδίδουν μεγάλο ποσοστό λιπαντικών. Πετρέλαια Ασφαλτούχου (Ναφθενικής) Βάσης. Μεγάλη πυκνότητα. Αποτελούνται κυρίως από ναφθενικούς υδρογονάνθρακες, ρ αρκετούς αρωματικούς και λίγους παραφινικούς. Αποδίδουν μικρό ποσοστό λιπαντικών. Πετρέλαια Μικτής Βάσης. Ενδιάμεσες ιδιότητες. Σε ποσοστό 90% περίπου, τα αργά πετρέλαια είναι μικτής βάσης. Υπάρχουν και σπάνιες περιπτώσεις στις οποίες τα αργά πετρέλαια δεν περιέχουν ούτε άσφαλτο ούτε παραφίνη, αλλά αφήνουν υπόλειμμα που αποτελείται από ρητινούχες ουσίες. Κατάταξη με Βάση την Πυκνότητα Χαμηλής Πυκνότητας Υψηλής Πυκνότητας Κατάταξη με Βάση την Περιεκτικότητα σε Θείο Χαμηλού Θείου Υψηλού Θείου

5 Μέθοδοι Χαρακτηρισμού Συντελεστής Χαρακτηρισμού Watson (Watson Characterization Factor, CF) K W 1/3 B T = G όπου: Τ B = μέσο σημείο ζέσης (R) (R = F + 460) G = σχετικό ειδικό βάρος 60/60 F K W = παραφινικής βάσης K W = μικτής βάσης = ασφαλτούχου βάσης K W Δείκτης Συσχετισμού (Correlation Index, CI) CI = G TB όπου: Τ B = μέσο σημείο ζέσης (R) (R = F + 460) G = σχετικό ειδικό βάρος 60/60 F CI 15 παραφινικός χαρακτήρας CI = ναφθενικός ή μικτός χαρακτήρας CI 50 αρωματικός χαρακτήρας Οι παραπάνω δείκτες δίνουν πληροφορίες για: Τα χαρακτηριστικά και την ποσότητα των προϊόντων που λαμβάνονται από ένα αργό πετρέλαιο. Τον τρόπο με τον οποίο πρέπει να γίνει η επεξεργασία του αργού πετρελαίου στο διυλιστήριο.

6 Γενικά Χαρακτηριστικά Αργών Πετρελαίων Ιδιότητες Παραφινικής Βάσης Ασφαλτούχου Βάσης Πυκνότητα Χαμηλή Υψηλή Περιεκτικότητα σε νάφθα Υψηλή Χαμηλή Αντικροτικότητα νάφθας Χαμηλή Υψηλή Οσμή νάφθας Ουδέτερη Όξινη Τάση κηροζίνης για καπνισμό Χαμηλή Υψηλή Αντικροτικότητα ντήζελ Υψηλή Χαμηλή Σημείο ροής λιπαντικών Υψηλό Χαμηλό Περιεκτικότητα σε λιπαντικά Υψηλή Χαμηλή Δείκτης ιξώδους λιπαντικών Υψηλός Χαμηλός

7 Ιδιότητες Αργού Πετρελαίου Πυκνότητα (ASTM D 1298): Πηλίκο μάζας συγκεκριμένου όγκου αργού πετρελαίου προς τον όγκο αυτόν. Μετριέται σε χαμηλή θερμοκρασία και ανάγεται στους 15 C. Χρώμα: Οπτική εκτίμηση. Από ανοιχτό αχυρόχρωμο, μέχρι εντελώς μαύρο. Τάση Ατμών κατά Reid (ASTM D 323): Εξαρτάται από την περιεκτικότητα σε ελαφρούς υδρογονάνθρακες. Κυμαίνεται από ασήμαντη ως αντίστοιχη αυτής των βενζινών. Ενδιαφέρει για λόγους ασφαλείας. Κινηματικό Ιξώδες (ASTM D 445): Μέτρο αντίστασης στη ροή. Μπορεί να είναι από πολύ χαμηλό ως πολύ υψηλό. Σημείο Ροής (ASTM D 97): Η χαμηλότερη θερμοκρασία στην οποία ρέει το πετρέλαιο. Αυξάνεται με την περιεκτικότητα σε παραφίνη. Απόσταξη Αληθούς Σημείου Ζέσης (ASTM D 2892): Μέθοδος προσομοίωσης των συνθηκών που επικρατούν στην αποστακτική στήλη του διυλιστηρίου. Μέσω αυτής γίνεται εκτίμηση της ποσότητας λαμβανόμενων προϊόντων. Απόσταξη ASTM και Απόσταξη Στιγμιαίας Ισορροπίας (EFV) δε συνηθίζονται λόγω μη ικανοποιητικής ακρίβειας. Περιεκτικότητα σε Θείο (ASTM D 4222): Ενδιαφέρει για περιβαλλοντικούς λόγους, λειτουργικούς και λόγους ασφαλείας. Καθορίζει την τιμή του αργού πετρελαίου.

8 Απόδοση Αργού Πετρελαίου σε Προϊόντα Εξαρτάται από τον τύπο του αργού πετρελαίου Έχει μεγάλη σημασία για την κερδοφορία του διυλιστηρίου Τύπος, Προέλευση Αργού Πετρελαίου Απόδοση (% κ.β.) Αέρια, LPG Βενζίνη Κηροζίνη Gasoil Ατμοσφαιρικό Υπόλειμμα Nigerian light, Νιγηρία Ekofisk, Νορβηγία Forties, Μεγάλη Βρετανία Arabian light, Σαουδική Αραβία Alaska, Ηνωμένες Πολιτείες Tia Juana, Βενεζουέλα

9 Απόδοση Αργού Πετρελαίου σε Προϊόντα Η παραγωγή «λευκών» προϊόντων από την απόσταξη αργού πετρελαίου δεν επαρκεί για να καλύψει τις ποσότητες που απαιτεί ηαγορά. Απάντηση στο πρόβλημα δίνουν οι διεργασίες μετατροπής οι οποίες μετατρέπουν μέρος του υπολείμματος της ατμοσφαιρικής απόσταξης σε υψηλότερης αξίας λευκά προϊόντα.

10 Απόσταξη Αργού Πετρελαίου 600 Θε ρμοκρασ σία TBP ( C) Βενζίνη Κηροζίνη Ντήζελ Μαζούτ Λιπαντικά % στο

11 Καμπύλες Απόσταξης Αργού Πετρελαίου Προϊόντων ASTM D86 Μικρός βαθμός κλασμάτωσης 1 θεωρητική βαθμίδα. Αναρροή μόνο λόγω συμπύκνωσης από θερμικές απώλεις Πίεση 1 atm. Μέγιστη θερμοκρασία 350 C ελαχιστοποίηση πυρόλυσης Δυνατότητα μετατροπής σε καμπύλη TBP μέσω συσχετισμών ASTM D1160 Χρησιμοποιείται για την απόσταξη υπολειμμάτων (+350 C) Μικρός βαθμός κλασμάτωσης Συνθήκες: mmhg. Θερμοκρασία ρ έως 540 C (Αντίστοιχη ατμοσφαιρικής πίεσης Δυνατότητα μετατροπής σε ατμοσφαιρική πίεση και σε καμπύλη TBP μέσω συσχετισμών Αληθούς Σημείου Βρασμού (TBP) (ASTM D2892) Προσομοίωση απόσταξης σε διυλιστήριο θεωρητικές βαθμίδες. Πολύ υψηλός ρυθμός αναρροής Πίεση 1 atm. Μέγιστη θερμοκρασία ρ 350 C ελαχιστοποίηση η πυρόλυσης Κλασμάτωση απλής βαθμίδας Συνέχιση απόσταξης σε πολύ χαμηλές πιέσεις: 0.1 mmhg ή χαμηλότερες Χαρακτηρισμός ποιότητας προϊόντων

12 Καμπύλες Απόσταξης Αργού Πετρελαίου 320 Θερμοκρ ρασία ( C) TBP ASTM EFV Ανάκτηση (% κ.ό.) )

13 Ανάλυση Πετρελαίου (Crude Assay) Δείχνει την ποιότητα του κάθε αργού πετρελαίου Βασίζεται στην ποσότητα του πετρελαίου που βράζει σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασιακή περιοχή Δίνει στοιχεία για τις αναμενόμενες αποδόσεις σε προϊόντα της ατμοσφαιρικής απόσταξης και της απόσταξης υπό κενό Διαθεσιμότητα Στοιχείων: Δημοσιευμένα Εργαστηριακός προσδιορισμός για νέους τύπους αργού πετρελαίου Ποιοτικά Χαρακτηριστικά Πυκνότητα και Βάρος API ( API = ) G Περιεκτικότητα σε Θείο Ιξώδες Εξανθράκωμα

14 Διαμόρφωση Στοιχείων Ανάλυσης Πετρελαίου Επεξεργασία δεδομένων σημείου βρασμού Διόρθωση θερμοκρασιών σε πίεση 1 atm Διόρθωση θερμοκρασιών σε βάση TBP Διαμόρφωση των δεδομένων σε συνολική βάση για όλο το αργό πετρέλαιο Καμπύλη Απόδοσης "Σιγμοειδής" καμπύλη απόδοσης σημείου βρασμού Γραμμικοποιημένη βάσει της κατανομής Gauss Σταθερές "προτυποποιημένες" θερμοκρασίες απόληψης Ογκομετρικές αποδόσεις Οι θερμοκρασίες απόληψης αντιστοιχούν στα προϊόντα απόσταξης του αργού πετρελαίου Οι θερμοκρασίες σχετίζονται με την καθαρότητα των συστατικών

15 Δεδομένα Απόσταξης Αργού Πετρελαίου (US Bureau of Mines)

16 Καμπύλη TBP Αργού Πετρελαίου (Ekofisk, Νορβηγία,, Β. Θάλασσα) ) 100 Αθρο οιστική Απ πόδοση (% κ.ό.) Εξομαλυνθείσα Καμπύλη Κλάσματα Απολήψεων 10 Προϊόντα Μέση Αθροιστική Απόληψη (% κ.ό.) )

17 Καμπύλη Πυκνότητας (Ekofisk, Νορβηγία,, Β. Θάλασσα) ) g/ml, 15 C C) Πυ υκνότητα ( 1.1 Εξομαλυνθείσα Καμπύλη Κλάσματα Απολήψεων 1 Προϊόντα Μέση Αθροιστική Απόληψη (% κ.ό.) )

18 Καμπύλη Θείου (Ekofisk, Νορβηγία,, Β. Θάλασσα) ) Θείο (% κ.β.) 0.6 Εξομαλυνθείσα Καμπύλη Κλάσματα Απολήψεων 0.5 Προϊόντα Μέση Αθροιστική Απόληψη (% κ.ό.) )