ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ...1

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ...1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο : ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ 1.1 Ιστορία...5 1.2 Σύσταση φυσικού πετρελαίου...6 1.2.1 Κατηγορίες φυσικού πετρελαίου...7 1.3 Ηλικία...9 1.4 Προέλευση...10 1.4.1 Θεωρία ανόργανης προέλευσης...10 1.4.2 Θεωρία οργανικής προέλευσης...11 1.5 Ιδιότητες φυσικού πετρελαίου 13 1.5.1 Φυσικές ιδιότητες..13 1.5.1.1 Χρώμα..13 1.5.1.2 Ιξώδες...13 1.5.1.3 Τάση ατμών Reid 14 1.5.1.4 Ειδικό βάρος 14 1.5.1.5 Σημείο ροής.15 1.5.1.6 Συντελεστής χαρακτηρισμού.15 1.5.1.7 Δείκτης συσχετισμού..15 1.5.1.8 Ανάλυση μοριακής δομής..16 1.5.1.9 Απόσταξη.16 1.5.1.9.1 Απόσταξη αληθούς σημείου ζέσης T.B.P 16 1.5.1.9.2 Απόσταξη A.S.T.M..17 1.5.1.9.3 Απόσταξη στιγμιαίας ισορροπίας E.F.V...18 1.5.2 Χημικές ιδιότητες 18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο : ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ 2.1 Κατηγορίες διυλιστηρίων...20 2.1.1 Απλά διυλιστήρια...20 2.1.2 Σύνθετα διυλιστήρια...22 2.2 Βοηθητικές εγκαταστάσεις διυλιστηρίου...25 1

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 2.2.1 Καύσιμα...26 2.2.2 Ισχύς.26 2.2.3 Ψύξη.26 2.3 Περιοχή δεξαμενών...27 2.4 Συντήρηση 28 2.5 Κίνδυνοι του διυλιστηρίου...28 2.5.1 Πυρκαγιά.28 2.5.2 Έκρηξη 29 2.5.3 Δηλητηριάσεις 30 2.6 Κατάταξη των διυλιστηριακών διεργασιών...30 2.7 Ελληνικά διυλιστήρια.32 2.7.1 Διυλιστήριο Ασπροπύργου..32 2.7.2 Διυλιστήριο Ελευσίνας..33 2.7.3 Διυλιστήριο Θεσσαλονίκης..34 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο : ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑΥΔΡΟΘΕΙΟΥ 3.1 Γενικά...36 3.1.1 Ιδιότητες...37 3.2 Συμπτώματα υδρόθειου...38 3.3 Τρόποι ανίχνευσης του υδρόθειου στο διυλιστήριο...38 3.3.1 Συσκευές αναρρόφησης με σωληνίσκους.38 3.3.2 Ηλεκτρονικοί ατομικοί ανιχνευτές 43 3.3.3 Μόνιμοι ανιχνευτές συνεχούς ανίχνευσης.43 3.4 Ανίχνευση και διόρθωση διαρροών σε εξοπλισμούς του διυλιστηρίου...43 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο : ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΜΟΝΑΔΑΣ ΑΝΑΚΤΗΣΗΣ ΘΕΙΟΥ 4.1 Εισαγωγή 45 4.2 Διεργασία Claus.46 4.2.1 Επεξήγηση τμημάτων μονάδας Claus 46 4.2.1.1 Απόδοση διαφόρων σταδίων...46 4.2.1.2 Προσδιορισμός απαιτούμενου αέρα...47 4.2.1.3 Λειτουργία κύριου και βοηθητικών καυστήρων.48 4.2.1.4 Καταλυτικοί αντιδραστήρες..49 4.3 Εκπομπές και έλεγχος..49 2

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 4.4 Περιγραφή διαδικασίας και συστήματα ελέγχου...50 4.4.1 Διάγραμμα ροής διαδικασίας..50 4.4.2 Σύστημα ελέγχου όξινων αερίων 54 4.4.3 Σύστημα ελέγχου αέρος...58 4.4.4 Καύση όξινου αερίου αμμωνίας..59 4.4.5 Έλεγχος βοηθητικών καυστήρων...60 4.4.6 Θερμικός οξειδωτής..62 4.5 Σύστημα κράτησης έκτακτου ανάγκης ESD..62 4.6 Διαδικασία κανονικής κράτησης μονάδας ανάκτησης θείου. Απομάκρυνση του θείου από τις κλίνες.64 4.7 Εκκίνηση μονάδας απομάκρυνσης θείου μετά από κράτηση μακράς διαρκείας..67 4.8 Μονάδα Claus και Super Claus, σύστημα κράτησης εκτάκτου ανάγκης..72 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ο : ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 5.1 Εισαγωγή...77 5.2 Επεξεργασία υδατικών αποβλήτων...78 5.3 Έλεγχος ατμοσφαιρικής ρύπανσης...80 5.4 Έλεγχος στάθμης θορύβου...82 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ...83 3

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ 1.1 Ιστορία Το πετρέλαιο δεν είναι γνωστό μόνο σε εμάς, αλλά ήταν γνωστό από τα αρχαία χρόνια από τις απαρχές της ζωής του ανθρώπου. Ο θρύλος λέει, ότι οι πρωτόγονοι άνθρωποι, οι οποίοι ζούσαν νομαδικά στις όχθες της Κασπίας και νοτιότερα της Ερυθράς θάλασσας, έβλεπαν μυστηριώδεις και ασταμάτητες φλόγες να καίγονται στη χερσόνησο. Το πυρ ως γνωστό θεωρούνταν ιερό. Η Παλαιά Διαθήκη αναφέρει εξ άλλου, ότι ο Θεός είπε στο Νώε να κατασκευάσει την κιβωτό και να την επιχρίσει εξωτερικά και εσωτερικά με άσφαλτο. Τα τείχη της Ιεριχούς καθώς και ο πύργος της Βαβέλ, είχαν ως συνδετική ύλη την άσφαλτο αντί τον πυλό. Λέγεται επίσης, ότι η καταστροφή των Σοδόμων και των Γομόρων οφείλεται σε ανάφλεξη αερίων προερχόμενα από πετρελαιοπηγές. Οι Αιγύπτιοι χρησιμοποιούσαν την άσφαλτο για την ταρίχευση των νεκρών, ενώ οι Ερυθρόδερμοι της Βορείου Αμερικής την θεωρούσαν πολύτιμο θεραπευτικό, καθώς και ο Ιπποκράτης και ο Γαληνός. Στην πολεμική τέχνη χρησιμοποιούνταν ως πολεμικό όπλο επίθεσης, το περίφημο υγρό πυρ, το οποίο το χρησιμοποίησαν οι Βυζαντινοί για να αποκρούσουν τις επιδρομές των βαρβάρων από τη θάλασσα. Το υγρό πυρ είχε κατά πάσα πιθανότητα κύριο συστατικό το πετρέλαιο, την ακριβή σύστασή του δεν είναι γνωστή ακόμα και σήμερα. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 5

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ 1.2 Σύσταση Φυσικού πετρελαίου Το φυσικό πετρέλαιο αποτελείται κυρίως από υδρογονάνθρακες μοριακού βάρους κυμαινόμενου από το ελαφρότερο μεθάνιο μέχρι των βαρέων στερεών μορίων που έχουν 80 άτομα άνθρακα. Επίσης περιέχει ενώσεις οξυγόνου, θείου και αζώτου καθώς και ελάχιστα ποσά μεταλλικών ενώσεων, νερού και λευκωματωδών ενώσεων. Μεταξύ των αέριων ενώσεων που εκλύονται από τις πετρελαιοπηγές περιλαμβάνονται ενίοτε άζωτο, διοξείδιο του άνθρακα, υδρόθειο και ήλιο σε σημαντικές περιεκτικότητες. Η περιεκτικότητα του πετρελαίου σε άνθρακα και υδρογόνο κυμαίνονται περίπου στο 84% και 14% αντίστοιχα. Η περιεκτικότητα σε N, S και O του φυσικού πετρελαίου κυμαίνεται συνήθως μεταξύ των ορίων 0,5-7%, 0,1-1% και 0-2% αντίστοιχα. Η περιεκτικότητα ως προς τα αντίστοιχες θειούχες, οξυγονούχες και αζωτούχες μοριακές ενώσεις είναι πολύ μεγαλύτερα και παίζει σημαντικότερο ρόλο για τον εξευγενισμό των προϊόντων του πετρελαίου. Πίν. 1.1: Στοιχειακή ανάλυση φυσικού πετρελαίου. Πάντως έχουν βρεθεί ενώσεις όλων των μετάλλων στα διάφορα φυσικά πετρέλαια και είναι γνωστό ότι μερικές ενώσεις, οι οποίες προέρχονται από το θαλασσινό νερό, βρίσκονται σε μορφή διαλύματος, το οποίο τελικώς έχει σχηματίσει γαλάκτωμα με το πετρέλαιο με την μορφή αλάτων των οργανικών οξέων ή υπό μορφή οξειδίων σε λεπτότερο διαμερισμό ή υπό μορφή συμπλόκων οργανομεταλλικών ενώσεων όπως είναι οι πορφυρίνες. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 6

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ Οι υδρογονάνθρακες που περιέχονται στο φυσικό πετρέλαιο είναι οι παραφινικοί, οι ναφθένια ή ναφθενικοί υδρογονάνθρακες και οι αρωματικοί. Οι κατηγορίες φυσικού πετρελαίου διακρίνονται σε α) παραφινικά β) ναφθενικά ή ασφαλτούχα και γ) μικτής βάσης, ανάλογα του υδρογονάνθρακα που υπερισχύει στο πετρέλαιο. Διευκρινίζεται ότι ακόρεστοι υδρογονάνθρακες δεν υπάρχουν, ή είναι αρκετά σπάνιοι, στο φυσικό πετρέλαιο και η παρουσία αυτών στα προϊόντα του πετρελαίου στην κατεργασία που γίνεται στο διυλιστήριο. Σχ. 1.1: Σύσταση φυσικού πετρελαίου. 1.2.1 Κατηγορίες φυσικού πετρελαίου Παραφίνη καλείται, γενικώς, κεκορεσμένους υδρογονάνθρακες κρυσταλλικής υφής, μεγάλου μοριακού βάρους και χρώματος παραπλήσιο με το λευκό, η οποία είναι στερεή σε συνήθης ατμοσφαιρική θερμοκρασία. Το ασφαλτούχο πετρέλαιο είναι μη κρυσταλλικό στερεό ή ημιστερεά ένωση μελανού ή μελανοκαστανού χρώματος. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 7

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ Πετρέλαια παραφινούχου βάσης. Τα πετρέλαια αυτά χαρακτηρίζονται από μικρό μοριακό βάρος, περιέχουν παραφίνη και ελάχιστη ή και καθόλου άσφαλτο. Περιέχουν κυρίως παραφινικούς υδρογονάνθρακες με μικρή αναλογία ναφθενικών και ασήμαντων αρωματικών υδρογονανθράκων. Ο τύπος του πετρελαίου αυτού αποδίδει μεγαλύτερο ποσοστό ορυκτελαίων. Πετρέλαια ασφαλτούχου βάσης. Αυτά χαρακτηρίζονται από μεγάλο ειδικό βάρος, περιέχουν άσφαλτο και ελάχιστη ή και καθόλου παραφίνη. Αποτελείται κυρίως από ναφθενικούς υδρογονάνθρακες, αρκετούς αρωματικούς και λίγους παραφινικούς. Ο τύπος αυτός αποδίδει μικρό ποσοστό ορυκτελαίων. Πετρέλαια μικτής βάσης. Αυτά έχουν ενδιάμεσες ιδιότητες, δηλαδή περιέχουν και άσφαλτο και παραφίνη. Το 90% των φυσικών πετρελαίων είναι πετρέλαια μικτής βάσης. Υπάρχουν και σπάνιες περιπτώσεις, όπου φυσικά πετρέλαια δεν περιέχουν ούτε άσφαλτο ούτε παραφίνη, αλλά αφήνουν υπόλειμμα που αποτελείται από ρητινούχες ουσίες. Πιν.1.2: Κατηγορίες φυσικού πετρελαίου που λαμβάνονται από διάφορες περιοχές της γης. Η παραπάνω διάκριση ως προς τη βάση των φυσικών πετρελαίων είναι χρήσιμη, διότι αφ ενός μεν είναι χαρακτηριστικό του είδους και της ποσότητας των προϊόντων που λαμβάνονται από αυτό, αφ ετέρου καθορίζει τον τρόπο διύλισης του φυσικού πετρελαίου, ο οποίος είναι άλλος για τα παραφινούχα πετρέλαια και άλλος για τα ασφαλτούχα. Όσον αφορά τον τρόπο διύλισης των φυσικών πετρελαίων μικτής βάσης, αυτός κλίνει προς την ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 8

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ μία ή την άλλη κατεύθυνση αναλόγως του χαρακτήρα του επικρατέστερου συστατικού. Πρέπει να σημειωθεί ότι το φυσικό πετρέλαιο μπορεί να είναι ναφθενικής βάσης ως προς τα ελαφρά του συστατικά και παραφινικής βάσης ως προς τα βαρύτερα συστατικά ή αντιστρόφως. Πιν. 1.3: Γενικά χαρακτηριστικά φυσικού πετρελαίου. 1.3 Ηλικία Αποθέματα πετρελαίου έχουν βρεθεί σε πετρώματα Τριτογενούς περιόδου του Καινοζωικού αιώνα, ηλικία τουλάχιστον 7.000.000 ετών και σε παλαιότερα πετρώματα μέχρι την Κάμβριο περίοδο του Παλαιοζωικού αιώνα, 540.000.000 έτη. Από τα δεδομένα αυτά φαίνεται ότι το πετρέλαιο βρίσκεται και σε παλιότερα πετρώματα από ότι ο άνθρακας, ο οποίος βρίσκεται σε πετρώματα ηλικίας μόνο 340.000.000 χρόνων. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 9

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ 1.4 Προέλευση Έχουν προταθεί δύο ειδών θεωρίες για να εξηγήσουν αφενός την πρώτη ύλη και αφετέρου τον τρόπο με τον οποίο προήλθε το πετρέλαιο. 1.4.1 Θεωρία ανόργανης προέλευσης Η θεωρία αυτή στηρίζεται στο γεγονός ότι με την επίδραση του νερού με ανθρακασβέστιο λαμβάνεται υδρογονάνθρακας ακετυλενίου. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με τη φυσική ύπαρξη μέσα στη γη και άλλων ανθρακομεταλλικών ενώσεων, ιδίως του ανθρακούχου σιδήρου, οδήγησε στην θεωρία της ανόργανης προέλευσης του πετρελαίου. Αλλά οι ανθρακομεταλλικές ενώσεις είναι μάλλον σπάνιες και συναντόνται μόνο σε πυριγενή πετρώματα, ενώ το πετρέλαιο συναντάται σχεδόν αποκλειστικά σε ιζηματογενή πετρώματα. Παρά την εξήγηση ότι τελευταίο μπορεί να οφείλεται στη μετανάστευση του πετρελαίου, η θεωρία των ανθρακομεταλλικών ενώσεων έχει πρακτικώς εγκαταλειφθεί. Η περισσότερο θεωρία ανόργανης προέλευσης που ευσταθεί, είναι ότι ο ατμός από τα ηφαίστεια πέρασε μέσω του άνθρακα ή ανθρακούχας ύλης με αποτέλεσμα την παραγωγή των υδρογονανθράκων. Έχει δειχθεί, πειραματικά, ότι γηγενές αέριο, το οποίο υποβάλλεται σε ραδιενεργή ακτινοβολία μετατρέπεται σε μεγαλύτερα και βαρύτερα μόρια υδρογονάνθρακα παρόμοια με αυτά του πετρελαίου. Το πετρέλαιο, όμως, είναι συχνά οπτικά ενεργός ουσία, η οποία στρέφει το επίπεδο του πεπολωμένου φωτός, φαινόμενο το οποίο παρατηρείται σε ουσίες οργανικής και μόνο προέλευσης. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 10

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ 1.4.2 Θεωρία οργανικής προέλευσης Το γεγονός ότι το πετρέλαιο και το γηγενές αέριο είναι ρευστά και ότι, σε αντίθεση με τον άνθρακα, έχουν την τάση να μεταναστεύουν μακριά από το σημείο που αρχικά σχηματίστηκαν, καθιστά πολύ δύσκολο την εξαγωγή συμπεράσματος, εάν το σημείο που βρέθηκε το πετρέλαιο είναι και το σημείο που αρχικά σχηματίστηκε. Πάντως έχει διαπιστωθεί ότι το πετρέλαιο είναι συνδεδεμένο με τα ιζηματογενή πετρώματα και αυτά είναι συνδεδεμένα με υπολείμματα θαλάσσιων ζωικών και φυτικών οργανισμών. Υπάρχει σήμερα κοντά στην επιφάνεια της θάλασσας ένα στρώμα, το οποίο είναι ευνοϊκό για τη δημιουργία ζωής μιας τάξης οργανισμών, υπό την ονομασία πλαγκτό. Δηλαδή, μονοκύτταροι ζωικοί και φυτικοί οργανισμοί, νύμφες και σπόρια μεγαλύτερων οργανισμών, θαλάσσιοι οργανισμοί σε πηκτή ή άλλη μορφή, και γενικώς οργανισμοί ανίκανοι να κινηθούν ελεύθερα ή γρήγορα. Στο πλαγκτό δε περιλαμβάνονται μεγαλύτερα ψάρια, οι οποίοι μπορούν κατά βούληση να εισέρχονται και να εξέρχονται από το στρώμα του πλαγκτού. Εικ. 1.1: Μικροοργανισμοί που βρίσκονται μέσα στο πλαγκτόν. Η χλωροφύλλη, όπως και στη ξηρά, είναι η χημική βάση της ζωής. Μέρος του πλαγκτού αποτελεί τροφή μεγαλύτερων θαλάσσιων οργανισμών. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 11

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ Όμως ένα μέρος του πέφτει στον πυθμένα της θάλασσας, πεθαίνει λόγω έλλειψης οξυγόνου και σχηματίζει την ύλη του πυθμένα της θάλασσας. Αυτό εξηγεί την παρουσία οργανικών ενώσεων σε ποσοστό 2,5-7% (και σε 23-35% στη Μαύρη θάλασσα) στην ύλη της θάλασσας, η οποία καλείται σαπροπηλό. Το υλικό αυτό αφού δεν καταβροχθίζεται και δεν οξειδώνεται μετατρέπεται τελικά σε πετρέλαιο. Η συμβολή μεγαλύτερων θαλάσσιων οργανισμών στη δημιουργία του πετρελαίου συνίσταται στην πτώση νεκρών ψαριών μέσα στη ύλη, ο θάνατος των οποίων προήλθε από διάφορους λόγους, όπως είναι οι ισχυρές σεισμικές δονήσεις, απότομη μεταβολή της θερμοκρασίας του νερού λόγω σχηματισμού απότομων ρευμάτων κτλ. Η ύλη λοιπόν των θαλασσών που συσσωρεύτηκε κατά τη διάρκεια των γεωλογικών περιόδων αποτέλεσε το υλικό, το οποίο οι δυνάμεις της φύσης μετέτρεψαν σε υγρούς και αέριους υδρογονάνθρακες. Άλλες θεωρίες οι οποίες δέχονται ότι το πετρέλαιο είναι ζωικής ή φυτικής μόνο προέλευσης δεν ευσταθούν σήμερα. Ενώ είναι εξακριβωμένη η πρώτη ύλη από την οποία προήλθε το πετρέλαιο δεν είναι γνωστός ο τρόπος με τον οποίο έγινε ακριβώς η μετατροπή αυτή. Πιστεύεται ότι, κατά τις προσχωματώσεις όσο και κατά τις μετακινήσεις του φλοιού της γης, η αρχική ύλη ενταφιάστηκε με τέτοιο τρόπο που βρέθηκε υπό την επίδραση της θερμοκρασίας και της επίδρασης των υπερκείμενων στρωμάτων και υπέστη απώλεια οξυγόνου και αζώτου, καθώς και εμπλουτισμό σε άνθρακα και υδρογόνο. Σε αυτό πιθανότατα να συνέβαλλε κατά πολύ η μικρή βακτηριακή αποσύνθεση και η ραδιενεργός ακτινοβολία. Εικ. 1.2: Γενικό σχήμα σχηματισμού υδρογονανθράκων οργανικής προέλευσης. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 12

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ Δεν είναι εύκολο να γνωρίσει κανείς τι ακριβώς συνέβη πριν τόσα εκατομμύρια χρόνια και πως ακριβώς προήλθε το πετρέλαιο. Σημειώνεται όμως, ότι η μετατροπή της αρχικής ύλης σε υδρογονάνθρακα δεν πραγματοποιούνταν πάντα. Τα αποθέματα των πισσοσχιστολίθων, τα οποία πιθανώς έχουν παρόμοια προέλευση με τα πετρελαιοφόρα πετρώματα, περιέχουν οργανική ύλη, η οποία δεν υπέστη αποσύνθεση αυτού του είδους. Πάντως για την οργανική προέλευση του πετρελαίου, της οπτικής ενεργής ιδιότητάς του, συνηγορεί και η παρουσία και απομόνωση των πορφυρινών ενώσεων και χοληστερόλης και γενικώς ενώσεων συνδεδεμένων με τη ζώσα ύλη. Το ότι η αρχική ύλη μετατράπηκε μέσω της πυρόλυσης σε πετρέλαιο, μέσω θέρμανσης των υπό πίεση ζωικών και φυτικών λιπών με την παραγωγή προϊόντων υδρογονανθράκων, δεν είναι σήμερα παραδεκτή, διότι οι ανώτερες περίπλοκες οργανικές ουσίες αποσυντίθενται σε υψηλότερη θερμοκρασία. 1.5 Ιδιότητες φυσικού πετρελαίου 1.5.1 Φυσικές ιδιότητες 1.5.1.1 Χρώμα Το φυσικό πετρέλαιο έχει χρώμα το οποίο κυμαίνεται από ανοιχτό αχυρόχρωμο έως εντελώς μαύρο. 1.5.1.2 Ιξώδες Το ιξώδες του πετρελαίου κυμαίνεται από πολύ μικρό μέχρι πολύ μεγάλο. Το πετρέλαιο μπορεί να έχει τη μορφή ενός πολύ λεπτόρευστου υγρού έως ενός πολύ παχύρρευστου ή ακόμη και ημιστερεού σώματος. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 13

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ Διάγραμμα 1.1: Ιξώδες φυσικού πετρελαίου σε συνάρτηση με τη θερμοκρασία. 1.5.1.3 Τάση ατμών Reid Αυτή κυμαίνεται από ασήμαντη έως παραπλήσια αυτής της βενζίνης. Επειδή, όμως, είναι αρκετά σημαντική λόγω των ελαφρών υδρογονανθράκων, το φυσικό πετρέλαιο υπόκειται πάντοτε στους κανονισμούς ασφαλείας, οι οποίοι αφορούν τα εύφλεκτα υγρά, όπως είναι η βενζίνη και άλλα προϊόντα τα οποία έχουν χαμηλό σημείο ανάφλεξης. 1.5.1.4 Ειδικό βάρος Συνήθως το ειδικό βάρος του φυσικού πετρελαίου είναι κάτω της μονάδας. Μεγάλη περιεκτικότητα σε ελαφρά κλάσματα ή σε κεκορεσμένους παραφινικούς υδρογονάνθρακες οδηγεί σε μικρό ειδικό βάρος. Αντίθετα, τα βαριά συστατικά, ναφθενικές, αρωματικές και πολυπυρηνικές ενώσεις οδηγούν σε μεγάλο ειδικό βάρος. Το εμπόριο του φυσικού πετρελαίου γίνεται με βάση την πυκνότητα API. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 14

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ 1.5.1.5 Σημείο ροής Το σημείο ροής βρίσκεται συνήθως κάτω του μηδενός, αλλά υπάρχουν και περιπτώσεις όπου το σημείο αυτό είναι υψηλότερο. 1.5.1.6 Συντελεστής χαρακτηρισμού Ο συντελεστής αυτός παρέχει καλύτερα στοιχεία από την πυκνότητα API για την ναφθενική ή παραφινική βάση των φυσικών πετρελαίων. Ο συντελεστής υπολογίζεται από τον τύπο: K w T S Όπου Τ = μέσο σημείο ζέσης σε βαθμούς Rankine (R = F + 460) S = ειδικό βάρος 60/60 F 1/3 K W = 12.9 12.15 χαρακτηρίζει πετρέλαια παραφινικής βάσης K W = 12.1 11.5 χαρακτηρίζει πετρέλαια μικτής βάσης K W = 11.45 10.5 χαρακτηρίζει πετρέλαια ασφαλτούχου βάσης 1.5.1.7 Δείκτης συσχετισμού Δίνεται από τον τύπο: 48640 CI 473.7* G 456.8 K Όπου Κ = μέσο σημείο ζέσης σε βαθμούς Kelvin (K = o C +273) G = ειδικό βάρος 60/60 F CI 15 σημαίνει παραφινικός χαρακτήρας CI = 15 50 σημαίνει ναφθενικός ή μικτός χαρακτήρας CI > 50 σημαίνει αρωματικός χαρακτήρας ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 15

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ 1.5.1.8 Ανάλυση μοριακής δομής Η μοριακή ανάλυση του πετρελαίου περιέχει 23 άτομα άνθρακα, όπου τα 10 σχηματίζουν αρωματικούς δακτυλίους, 7 παραφινικές αλύσεις και 6 ναφθενικούς δακτυλίους. Περαιτέρω το μόριο περιέχει τρεις δακτυλίους, εκ των οποίων δύο είναι αρωματικοί και ένας ναφθενικός. Εικ. 1.3: Μοριακή δομή φυσικού πετρελαίου. 1.5.1.9 Απόσταξη πετρελαίου. Υπάρχουν τρεις εργαστηριακές μέθοδοι απόσταξης του φυσικού 1.5.1.9.1 Απόσταξη αληθούς σημείου ζέσης T.B.P. Ένα μίγμα υδρογονανθράκων μπορεί να διαχωριστεί πλήρως στα συστατικά του. Ο διαχωρισμός πραγματοποιείται με τη χρησιμοποίηση κλασματήρα πολλών βαθμιδών ισορροπίας και με τη χρησιμοποίηση μεγάλης ποσότητας επαναρροής. Επειδή το απόσταγμα αποτελείται ουσιαστικά από καθαρή ουσία, η θερμοκρασία της κορυφής της στήλης παραμένει σταθερή μέχρις ότι απομακρυνθεί όλο το συστατικό με το χαμηλότερο σημείο ζέσης. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 16

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ Η θερμοκρασία στη συνέχεια αυξάνεται κατακόρυφα μέχρι το σημείο ζέσης του δεύτερου συστατικού και παραμένει σταθερή την απόσταξη του δεύτερου συστατικού. Η διεργασία αυτή επαναλαμβάνεται μέχρι το τέλος της απόσταξης. Διάγραμμα 1.2: Καμπύλη T.B.P. 1.5.1.9.2 Απόσταξη A.S.T.M. Ο τύπος της απόσταξης αυτής είναι η συνήθης εργαστηριακή απόσταξη κατά την οποία υπάρχει μόνο μία βαθμίδα ισορροπίας και δεν υπάρχει σκόπιμος επαναρροή, αν και ένα μικρό ποσοστό συμπυκνώνεται και επιστρέφει μέσα στο υγρό. Κατά την απόσταξη αυτή ο διαχωρισμός είναι φτωχός. Ως εκ τούτο το αρχικό σημείο ζέσης της καμπύλης A.S.T.M. είναι μεγαλύτερο και το τελικό σημείο ζέσης είναι μικρότερο των αντίστοιχων σημείων της καμπύλης T.B.P. για αυτό το υγρό. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 17

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ 1.5.1.9.3 Απόσταξη στιγμιαίας ισορροπίας E.F.V. Η απόσταξη αυτή είναι ίδια στην αρχή με την απόσταξη A.S.T.M. με την διαφορά ότι οι ατμοί και το υγρό διατηρούνται σε επαφή μέχρις ότου ληφθεί ο επιθυμητός βαθμός ατμοποίησης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, ο διαχωρισμός να είναι φτωχότερος από αυτόν της A.S.T.M.. Η καμπύλη E.F.V. παρέχει στοιχεία για τη σχεδίαση των αποστακτικών συσκευών, λόγω του ότι η βιομηχανική απόσταξη του πετρελαίου γίνεται κατά τον ίδιο τρόπο. Υπάρχει εμπειρικός συσχετισμός των καμπύλων T.B.P., A.S.T.M., και E.F.V για ένα μίγμα υδρογονανθράκων. Διάγραμμα 1.3: Συσχέτιση καμπύλων απόσταξης φυσικού πετρελαίου. 1.5.2 Χημικές ιδιότητες Το αργό πετρέλαιο αποτελείται τόσο από ενώσεις υδρογονανθράκων όσο και από ενώσεις που δεν περιέχουν υδρογονάνθρακες, που περιέχουν ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 18

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ θείο, άζωτο, οξυγόνο και διάφορα ίχνη μετάλλων, σε μια ευρεία σειρά συνδυασμών. Τα συστατικά του πετρελαίου μπορούν να ταξινομηθούν σε τέσσερις μεγάλες ομάδες βασιζόμενοι στη διαφορετική διαλυτότητά τους στους οργανικούς διαλύτες. Κορεσμένοι υδρογονάνθρακες: Περιλαμβάνουν τα κανονικά και διακλαδισμένα αλκάνια και κυκλικά αλκάνια, τα οποία κυμαίνονται σε μήκος αλυσίδας από έναν άνθρακα έως και πάνω από 40 άνθρακες. Οι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες είναι συνήθως τα συστατικά που υπάρχουν σε αφθονία στο αργό πετρέλαιο. Αρωματικοί υδρογονάνθρακες: Περιλαμβάνουν τις μονοκυκλικές αρωματικές ενώσεις όπως το βενζόλιο, και τους πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες όπως η ναφθαλίνη, οι οποίοι έχουν δύο ή περισσότερους συζυγείς αρωματικούς δακτυλίους. Οι αρωματικοί υδρογονάνθρακες είναι ιδιαίτερης περιβαλλοντικής σημασίας επειδή είναι πιθανές καρκινογόνες ουσίες ή μπορούν να μετασχηματιστούν σε καρκινογόνες ουσίες από το μικροβιακό μεταβολισμό. Ρητίνες: Περιλαμβάνουν τις πολικές ενώσεις που περιέχουν άζωτο, θείο και οξυγόνο. Αναφέρονται συχνά ως ενώσεις NSO. Ασφαλτένια: Αποτελούνται από τις φτωχά χαρακτηρισμένες ενώσεις υψηλού μοριακού βάρους που περιλαμβάνουν τόσο υψηλού μοριακού βάρους όσο και φτωχά χαρακτηρισμένους υδρογονάνθρακες και NSOs. Τα μέταλλα όπως το νικέλιο, το βανάδιο και ο σίδηρος συνδέονται επίσης με τα ασφαλτένια. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 19

ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ 2.1 Κατηγορίες διυλιστηρίων 2.1.1 Απλά διυλιστήρια Ένα από διυλιστήριο παράγει μόνο βενζίνη, γκαζόϊλ και μαζούτ. Το φυσικό πετρέλαιο διαχωρίζεται μέσω της κλασματικής απόσταξης σε αέριους υδρογονάνθρακες, οι οποίοι χρησιμοποιούνται ως καύσιμο στο διυλιστήριο, σε ελαφρά βενζίνη, νάφθα, γκαζόϊλ και μαζούτ. Με την κατάλληλη επιλογή φυσικού πετρελαίου το παραγόμενο γκαζόϊλ είναι κατάλληλο για χρήση, όπως και το μαζούτ. Η ελαφρά βενζίνη τις περισσότερες φορές πρέπει να περάσει από τη διαδικασία της γλύκανσης. Μετά από τη διαδικασία αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως συστατικό ανάμιξης για την Παρασκευή της βενζίνης, εκτός και αν έχει χαμηλό αριθμό οκτανίου. Η νάφθα έχει χαμηλό αριθμό οκτανίου, περίπου 40, ενώ οι ανάγκες της αγοράς απαιτούν 90. Για το λόγο αυτό η νάφθα υποβάλλεται σε καταλυτική αναμόρφωση με στόχο την αύξηση των οκτανίων της σε 95 έως 102. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 20

ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ Διάγραμμα 2.1: Διάταξη απλού διυλιστηρίου. Το αναμόρφωμα που παράγεται αναμιγνύεται με την ελαφρά νάφθα για την παραγωγή βενζίνης έχοντας την κατάλληλη πτητικότητα και αντικροτικότητα. Ο βαθμός αναμόρφωσης της νάφθα ρυθμίζεται έτσι ώστε με την προσθήκη της επιτρεπόμενης ποσότητας TEL να επιτευχθεί ο απαιτούμενος αριθμός οκτανίου της βενζίνης. Σύμφωνα με τα παραπάνω ένα απλό διυλιστήριο αποτελείται από μία μονάδα ατμοσφαιρικής απόσταξης με το σταθεροποιητή βενζίνης, μία μονάδα γλύκανσης της ελαφράς βενζίνης και μία μονάδα καταλυτικής αναμόρφωσης της νάφθα. Στις εν λόγω διεργασίες θα πρέπει να προστεθεί η μονάδα ανάμιξης κατά την οποία γίνεται η προσθήκη του TEL. Η μονάδα αυτή, λόγω του ότι ο TEL είναι δηλητηριώδες, πραγματοποιείται σε έναν ιδιαίτερο χώρο, στον οποίο ισχύουν αυστηρότατοι κανονισμοί με στόχο τη διαφύλαξη της υγείας του εργατικού προσωπικού. Τα απλά διυλιστήρια είναι συνήθως μικρής ετήσιας δυναμικότητας, περίπου 750.000 1.500.000 τόνων. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 21

ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ Διάγραμμα 2.2: Μονάδες επεξεργασίες φυσικού πετρελαίου απλού διυλιστηρίου. 2.1.2 Σύνθετα διυλιστήρια Ο επόμενος βαθμός περιπλοκής του διυλιστηρίου είναι η προσθήκη μιας μονάδας αποθείωσης του γκαζόϊλ. Η μονάδα αυτή διευρύνει τα όρια εκλογής του προς κατεργασία φυσικού πετρελαίου, διότι λίγα φυσικά πετρέλαια μπορούν να δώσουν κατάλληλο γκαζόϊλ μόνο μέσω απόσταξης. Η εν λόγω μονάδα μειώνει το πραγματικό κόστος του φυσικού πετρελαίου. Το σύνθετο διυλιστήριο παράγει υγραέρια (LPG), όπως είναι το προπάνιο και το βουτάνιο, καθώς και κεροζίνη. Έτσι, προστίθεται ένα νέο πλευρικό κλάσμα στην στήλη απόσταξης καθώς και ο αποπροπανιωτής. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 22

ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ Διάγραμμα 2.3: Διάταξη σύνθετου διυλιστηρίου. Ένα μεγάλο σύνθετο διυλιστήριο περιλαμβάνει περισσότερες μονάδες, οι οποίες αντιπροσωπεύουν περισσότερες διεργασίες μερικές ή όλες εκ των οποίων είναι συνήθεις. Οι διεργασίες αυτές καταγράφονται παρακάτω: Απόσταξη σε κενό. Χρησιμοποιείται για την παρασκευή αφ ενός αποσταγμάτων κατάλληλων ως τροφοδοτική ύλη για την καταλυτική πυρόλυση ή υδρογονοπυρόλυση ή για την κατασκευή λιπαντικών ελαίων και αφετέρου τα υπολείμματα δίνονται για περαιτέρω κατεργασία μέσω εμφύσεως του αέρα για την παραγωγή ασφάλτου. Υδρογονοπυρόλυση. Από την διαδικασία αυτή παράγονται περισσότερα νάφθα μέσω καταλυτικής αναμόρφωσης και περισσότερο γκαζόϊλ. Το μαζούτ που λαμβάνεται έχει λιγότερο ποσοστό θείου. Καταλυτική πυρόλυση. Μέσω της οποίας παράγονται αέρια κατάλληλα για την παρασκευή LPG, ολεφινικοί υδρογονάνθρακες, οι οποίοι αποτελούν την πρώτη ύλη πολλών πετροχημικών, και βενζίνη καλής ποιότητας. Εκχύλιση διαλυτών. Χρησιμοποιείται για τον εξευγενισμό της κεροζίνης και των ορυκτελαίων. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 23

ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ Αποπαραφίνωση. Χρησιμοποιείται για τον εξευγενισμό των ορυκτελαίων, την παραγωγή της ακατέργαστης παραφίνης και την απελαίωση αυτής. Ο περαιτέρω εξευγενισμός της παραφίνης γίνεται μέσω της υδρογόνωσης. Γλύκανση και αποθείωση των καυσίμων αεριοστροβίλων. Αλκαλίωση. Για την συνθετική παρασκευή προϊόντων υψηλού αριθμού οκτανίου χρησιμοποιημένων ως συστατικά αναμίξεως για την παραγωγή βενζίνης. Κατά την αλκαλίωση οι πρώτες ύλες είναι αέρια, τα οποία λαμβάνονται από τα παραπροϊόντα της υδρογονοπυρόλυσης και της πρωτογενούς απόσταξης του φυσικού πετρελαίου. Εκχυλιστική απόσταξη. Κατά τη διαδικασία αυτή η νάφθα διαχωρίζεται στα αρωματικά και παραφινικά συστατικά της. Τα μεν αρωματικά είναι χρήσιμα στη βιομηχανία ή στη παρασκευή βενζίνης με υψηλό αριθμό οκτανίου, ενώ τα παραφινικά είναι χρήσιμα ως ειδικά καύσιμα αεριοθούμενων ή ως τροφοδοτική ύλη της βιομηχανίας των πετροχημικών. Εξευγενισμός των ορυκτελαίων με εκχύλιση. Για την παραγωγή των βασικών ελαίων, και παρασκευή των έτοιμων προϊόντων στην μονάδα ανάμιξης ορυκτελαίων. Τα διαγράμματα των σύνθετων διυλιστηρίων καθίστανται πολύ περίπλοκα. Εάν μάλιστα, το εν λόγω διυλιστήριο είναι συνδεδεμένο με παρακείμενη εγκατάσταση πετροχημικών, το σύνολο του συγκροτήματος καθίσταται αρκετά περίπλοκο και πιθανώς να μην υπάρχει πλήρες διάγραμμα του συνόλου των λειτουργιών. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 24

ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ Διάγραμμα 2.4: Μονάδες επεξεργασίας φυσικού πετρελαίου ενός σύνθετου διυλιστηρίου. 2.2 Βοηθητικές εγκαταστάσεις διυλιστηρίου Το διυλιστήριο χρειάζεται θέρμανση, ψύξη και ισχύ. Τυπικές τιμές ημερησίων αναγκών σε ένα διυλιστήριο μεγάλης δυναμικότητας είναι 1.800 τόνοι καυσίμου, 40 MW ηλεκτρισμού και 750.000 τόνοι νερού ψύξεως. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 25

ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ 2.2.1 Καύσιμα Η κατανάλωση καυσίμων κυμαίνεται μεταξύ 4 10% επί του εισερχόμενου φυσικού πετρελαίου. Η μονάδα ατμοσφαιρικής απόσταξης απορροφά το 1,5-2% του καυσίμου και η θερμική αναμόρφωση το 8-9%. Οι καμινάδες θέρμανσης ή επαναθέρμανσης των διάφορων διεργασιών εκλύουν θερμότητα μέχρι 50x10 6 Kcal/hr. Ως καύσιμο χρησιμοποιείται αυτό που δεν προορίζεται για πώληση, ασταθή ή άχρηστα παραπροϊόντα, περισσεύοντα αέρια και συμπληρωθείσες ποσότητες από το εμπορεύσιμο μαζούτ. 2.2.2 Ισχύς Το διυλιστήριο χρειάζεται ηλεκτρισμό και ατμό. Ο ηλεκτρισμός λαμβάνεται από το δίκτυο της πόλης, αλλά θα πρέπει και το ίδιο το διυλιστήριο να έχει ηλεκτρογεννήτρια για την αντιμετώπιση διακοπών κ.τ.λ. 2.2.3 Ψύξη Η ψύξη των συμπυκνωτών γίνεται μέσω του νερού είτε αυτό είναι πόσιμο ή από ποταμό σε κυκλοφορία μέσω πύργου ψύξης, είτε θαλασσινό το οποίο νερό μετά τη χρήση επιστρέφεται στη θάλασσα. Η δεύτερη περίπτωση συνεπάγεται φθηνότερο και συνήθως ψυχρότερο νερό, αλλά απαιτούνται σωλήνες ανθεκτικού στη διάβρωση γεγονός που διπλασιάζει το κόστος. Η ψύξη μέσω αέρα απαιτεί μεν συμπυκνωτή μεγαλύτερης επιφάνειας, ανεμιστήρα για την αύξηση της ταχύτητας του αέρα, χώρο για την τοποθέτησή του και συνήθως μεγαλύτερο αρχικό κόστος. Εάν όμως λυθούν τα προβλήματα αυτά, το κόστος λειτουργίας είναι μικρότερο και δεν υφίστανται προβλήματα διαρροής ύδατος εντός του καυσίμου. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 26

ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ 2.3 Περιοχή δεξαμενών Το κόστος των δεξαμενών μπορεί να φτάσει ακόμα και το κόστος των λοιπών εγκαταστάσεων του διυλιστηρίου και είναι ζωτικής σημασίας ο κατάλληλος αριθμός και μέγεθος των δεξαμενών. Οι δεξαμενές του φυσικού πετρελαίου υπολογίζονται βάσει του μεγέθους των αφικνούμενων δεξαμενόπλοιων, των δυνατοτήτων εφοδιασμού της αγοράς, της δυναμικότητας των αποστακτικών μονάδων, των ειδών του φυσικού πετρελαίου και ενίοτε βάσει επιτακτικών αναγκών οι οποίες επιβάλλονται από της δημόσιες αρχές της χώρας. Εάν η παραλαβή του φυσικού πετρελαίου γίνεται με σωληνογραμμή, τότε ελαττώνεται ο αποθηκευτικός χώρος Η χωρητικότητα κάθε δεξαμενής μπορεί να φτάσει τους 100.000 τόνους και ο αποθηκευτικός χώρος θα πρέπει να επαρκή για τη λειτουργία του διυλιστηρίου επί ένα μήνα. Όσον αφορά για τον περιφραγμένο χώρο των δεξαμενών αυτός διαχωρίζεται στο χώρο των λευκών προϊόντων (βενζίνης, κεροζίνης, κτλ.) και των μελανών προϊόντων (μαζούτ). Το γκαζόϊλ αν και υπάγεται στην κατηγορία των λευκών προϊόντων αποθηκεύεται στο χώρο των μελανών προϊόντων, διότι δεν είναι εύφλεκτο όπως τα λευκά προϊόντα. Κάθε δεξαμενή έχει το σύστημα μετρήσεως του αποθηκευμένου προϊόντος, την σωλήνωση εισαγωγής, την σωλήνωση εξαγωγής και τον αποστραγγιστικό κρουνό. Ο τελευταίος χρησιμεύει για την απομάκρυνση του νερού το οποίο υπεισέρχεται κατά τον καθαρισμό των σωληνογραμμών και το οποίο καθιζάνει στο πυθμένα της δεξαμενής. Υπάρχουν πολλοί τύποι δεξαμενών, αλλά ο πλέον συνήθης είναι ο τύπος σταθεράς οροφής και ο τύπος πλωτής οροφής. Για τα προϊόντα πετρελαίου μεγάλης τάσης ατμών όπως είναι τα υγραέρια, χρησιμοποιούνται ανθεκτικές δεξαμενές σφαιρικού ή σφαιροειδούς σχήματος. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 27

ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ Εικ. 2.1: Δεξαμενές διυλιστηρίων. 2.4 Συντήρηση Σε κάθε μονάδα διακόπτεται η λειτουργία της κατά τακτά χρονικά διαστήματα ενός έτους ή δύο ετών ή ακόμη και τριών ετών, με σκοπό την επιθεώρηση των τμημάτων της μονάδας. Γίνεται έλεγχος του πάχους των μεταλλικών ελασμάτων μέσω υπερήχων, ή έλεγχος των συγκολλήσεων μέσω απορρόφησης ακτίνων X ή ακτίνων με ραδιενεργά ισότοπα. Φενικά, η συντήρηση ενός διυλιστηρίου θα πρέπει να είναι του τύπου της προδιαγεγραμμένης συντήρησης, ώστε να αποφεύγεται η απρόοπτη διακοπή της λειτουργίας όλης της μονάδας. Οι εχθροί του διυλιστηρίου είναι η διάβρωση των μεταλλικών τμημάτων και η φραγή των σωληνώσεων των θερμαντήρων και εναλλακτών θερμότητας, λόγω απόθεσης στερεών αποθεμάτων. 2.5 Κίνδυνοι του διυλιστηρίου 2.5.1 Πυρκαγιά Παρ ότι το διυλιστήριο χειρίζεται εύφλεκτα προϊόντα, εν τούτοις οι περιπτώσεις πυρκαγιάς ή εκρήξεων είναι σπάνιες. Αυτό οφείλεται στην ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 28

ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ πληθώρα προφυλακτικών μέτρων. Εξ άλλου, σε μία αποστακτική στήλη ημερήσιας δυναμικότητας 15.000 τόνων φυσικού πετρελαίου, κάθε στιγμή η ποσότητα που κατεργάζεται είναι 100-200 τόνους, από τους οποίους μόνο 40 τόνοι είναι σε υψηλή θερμοκρασία. Σε περίπτωση εκρήξεων πυρκαγιάς, το προσωπικό προσπαθεί με ατμό υψηλής πίεσης, η παροχή του οποίου βρίσκεται σε πολλά σημεία, να καταστείλει την πυρκαγιά. Εάν Εάν ο κίνδυνος αυξάνεται αναλαμβάνει η πυροσβεστική υπηρεσία του διυλιστηρίου καθώς και η κρατική πυροσβεστική υπηρεσία. Στην μονάδα κατεργασίας μια πυρκαγιά 20 λεπτών μπορεί να προκαλέσει εκτεταμένες βλάβες στην μονάδα. Το σβήσιμο της φωτιάς στις δεξαμενές αποθήκευσης είναι περισσότερο δύσκολο κι μπορεί να διαρκεί για ώρες και οι προσπάθειες που καταβάλλονται έχουν στόχο τον περιορισμό της επέκτασης της φωτιάς. Εικ. 2.2: Πυρκαγιά σε διυλιστήριο στη Βαγδάτη. 2.5.2 Έκρηξη Η έκρηξη είναι περισσότερο σπάνια από την πυρκαγιά, αλλά όταν συμβεί δεν μπορεί να ελεγχθεί. Μόνο η επανόρθωση των ζημιών είναι ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 29

ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ δυνατόν να γίνει. Αφορά συνήθως την ανάφλεξη πτητικών κλασμάτων, τα οποία βρίσκονται σε κατάσταση ατμών και σχηματίζουν εκρηκτικό μίγμα με τον αέρα. Τα εξαεριστικά των δεξαμενών πρέπει να είναι συνδεδεμένα με αγωγούς μετά του πυρσού, ενός ειδικού καυστήρα, ύψους 50-100 μέτρων, ώστε τα πτητικά συστατικά να μπορούν να καούν σε περίπτωση ανάγκης. Επίσης κατά την διακίνηση των εύφλεκτων υλικών προϊόντων λαμβάνονται ιδιαίτερα προστατευτικά μέτρα για την αποφυγή δημιουργίας σπινθήρα από τη συσσώρευση στατικού ηλεκτρισμού, που δημιουργείται λόγω της τριβής του προϊόντος μετά τοιχώματα των σωληνώσεων. 2.5.3 Δηλητηριάσεις Το δηλητήριο στα διυλιστήρια είναι το υδρόθειο. Υπάρχουν ειδικοί ανιχνευτές, οι οποίοι προειδοποιούν καταλλήλως, όταν η συγκέντρωση του υδρόθειου υπερβεί τα 10 ppm. Στις περιοχές εκείνες που έχουν μεγαλύτερη συγκέντρωση, η είσοδος του προσωπικού γίνεται με μάσκες μέχρις ότου καθαριστή η ατμόσφαιρα. Οι ατμοί των υδρογονανθράκων, σε συγκέντρωση μικρότερη του ορίου ανάφλεξης τους, προκαλούν ευφορία και αναισθησία, εάν η παραμονή του ατόμου στη μολυσμένη ατμόσφαιρα είναι συνεχής. Ο καθαρισμός των δεξαμενών που περιέχουν βενζίνη, υπόκεινται σε αυστηρούς κανονισμούς λόγω των δηλητηριωδών ιδιοτήτων της υπάρχουσας ιλύος ή σκωρίας. Ο θάνατος ανθρώπου, ο οποίος εισέρχεται σε μία τέτοια δεξαμενή χωρίς τήρηση των σχετικών προφυλακτικών μέτρων είναι βέβαιος. 2.6 Κατάταξη των διυλιστηριακών διεργασιών κατηγορίες: Το πλήθος των διυλιστηριακών διεργασιών κατατάσσονται σε τρεις ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 30

ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ Τις πρωτογενείς ή βασικές Τις δευτερογενείς ή τελικές Τις δευτερεύουσες Με τον όρο «πρωτογενείς ή βασικές διεργασίες» εννοούνται αφενός εκείνες δια των οποίων αποχωρίζονται διάφορα κλάσματα από το φυσικό πετρέλαιο ή παρασκευάζονται διάφορες ύλες από αυτό, ή από διάφορα κλάσματα αυτού, τα οποία κλάσματα χρησιμοποιούνται για την παρασκευή των έτοιμων προϊόντων. Οι διεργασίες αυτές μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες, τις φυσικές διεργασίες και τις διεργασίες χημικής μετατροπής. Με τον όρο «δευτερογενείς ή τελικές διεργασίες» δεν εννοούνται διαφορετικές διεργασίες από εκείνες που αναφέρονται στις πρωτογενείς διεργασίες. Εννοούνται εκείνες οι οποίες έχουν προσαρμοσθεί ειδικά για τον εξευγενισμό των πρώτων υλών. Επομένως η αποπαραφίνωση θεωρείται πρωτογενής κατεργασία διότι από αυτή παρασκευάζεται η παραφίνη, αλλά από την άποψη εξευγενισμού ορυκτελαίων θεωρείται δευτερογενής διεργασία γιατί αποβλέπει στον εξευγενισμό της πρώτης ύλης. Η υδρογονοκατεργασία (αποθείωση) είναι μια πρωτογενής διεργασία χημικής μετατροπής, της οποίας γενικό χαρακτηριστικό είναι ότι η διεργασία αυτή γίνεται παρουσία υδρογόνου. Θεωρούμενη, όμως, από άποψη εξευγενισμού της κατεργαζόμενης ύλης θεωρείται ως τελική διεργασία ή δευτερογενής. Όσον αφορά τον όρο «δευτερεύουσες εργασίες» εννοούνται οι διεργασίες εκείνες οι οποίες πολλές φορές είναι απαραίτητες για την παρουσίαση του έτοιμου προϊόντος. Για παράδειγμα, η ανάμιξη των βασικών ελαίων με τα διάφορα πρόσθετα, τα οποία απαιτούνται για να προσδώσουν στο τελικό προϊόν τις αναγκαίες και επιθυμητές βελτιωμένες ιδιότητες, κατατάσσονται στην κατηγορία αυτή. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 31

ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ 2.7 Ελληνικά διυλιστήρια 2.7.1 Διυλιστήριο Ασπροπύργου Το διυλιστήριο Ασπροπύργου είναι σύνθετο και ένα από τα πλέον σύγχρονα στην Ευρώπη. Διαθέτει μεγάλο αριθμό μονάδων διύλισης και μετατροπής με υψηλό δείκτη πολυπλοκότητας αποτελούν το βασικό του πλεονέκτημα. Κύρια μονάδα μετατροπής είναι η μονάδα καταλυτικής πυρόλυσης με ονομαστική δυναμικότητα 45.000 βαρελιών την ημέρα. Η μονάδα κατεργάζεται ατμοσφαιρικό υπόλειμμα και απόσταγμα κενού των μονάδων κενού Ασπροπύργου και Θεσσαλονίκης για την παραγωγή λευκών προϊόντων. Μετά τα εκτενή έργα αναβάθμισης μονάδων και δικτύων διακίνησης, που πραγματοποιήθηκαν το 2004, το διυλιστήριο Ασπροπύργου λειτουργεί από το 2005 εναρμονισμένο πλήρως στις νέες περιβαλλοντικές νομοθετικές ρυθμίσεις και στις σύγχρονες απαιτήσεις ασφάλειας, αυξάνοντας παράλληλα την αποδοτικότητά του. Με τα έργα αναβάθμισης των μονάδων αποθείωσης και αναμόρφωσης νάφθας, είναι σε θέση να παράγει βενζίνη υψηλών οκτανίων με αυστηρές περιβαλλοντικές προδιαγραφές, την οποία προμηθεύει όλη την αγορά. Με τα έργα αναβάθμισης της μονάδας αποθείωσης diesel και των δικτύων διακίνησης είναι σε θέση να παράγει Auto Diesel, το οποίο διακινεί με όλους τους τρόπους προς τους πελάτες. Διαθέτει μεγάλο ιδιωτικό λιμάνι, σύγχρονους σταθμούς φόρτωσης βυτιοφόρων και τρένων, εκτενές δίκτυο διακίνησης αργού από τις εγκαταστάσεις της Πάχης Μεγάρων και αγωγό διακίνησης τελικών και ημικατεργασμένων προϊόντων από και προς το διυλιστήριο Ελευσίνας. Είναι συνδεδεμένο με τον αγωγό διακίνησης καυσίμου προς το αεροδρόμιο «Ελευθέριος Βανιζέλος» έχοντας την κύρια ευθύνη παροχής καυσίμου. Το διυλιστήριο Ασπροπύργου διαθέτει μεγάλη ευελιξία στην παραγωγή, αποθήκευση και διακίνηση όλων των τύπων τελικών προϊόντων. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 32

ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ Εικ. 2.3: Διυλιστήριο Ασπροπύργου σε λειτουργία. 2.7.2 Διυλιστήριο Ελευσίνας Το διυλιστήριο της Ελευσίνας είναι απλό διυλιστήριο ατμοσφαιρικής διύλισης. Διαθέτει συγκρότημα μονάδων αποθείωσης και ανάκτησης θείου και μονάδα υδρογονοαποθείωσης, δυναμικότητας 800.000 τόνων ντίζελ ετησίως. Βασικά του πλεονεκτήματα είναι οι μεγάλοι αποθηκευτικοί χώροι 3.35 εκατ. τόνων αργού πετρελαίου και προϊόντων, το μεγάλο ιδιωτικό λιμάνι, στο οποίο μπορούν ταυτόχρονα να προσεγγίζουν 15 μεγάλα πλοία για φοτροεκφόρτωση πετρελαιοειδών, καθώς επίσης και ο σύγχρονος σταθμός φόρτωσης βυτιοφόρων με 18 νησίδες φόρτωσης. Το διυλιστήριο είναι συνδεδεμένο με αγωγό τόσο με τις εγκαταστάσεις στην Πάχη Μεγάρων όσο και με το διυλιστήριο Ασπροπύργου. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 33

ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ Εικ. 2.4: Διυλιστήριο Ελευσίνας. 2.7.3 Διυλιστήριο Θεσσαλονίκης Το διυλιστήριο Θεσσαλονίκης είναι ατμοσφαιρικής διύλισης και λειτουργεί σε συνδυασμό με τα διυλιστήρια Ασπροπύργου και Ελευσίνας σαν μια ενοποιημένη παραγωγική μονάδα. Διαθέτει μονάδα απόσταξης υπό κενό, μονάδες αποθείωσης, μονάδες αναμόρφωσης και ισομερισμού νάφθας, καθώς και μονάδες υδρογονοαπωθείωσης. Επίσης διαθέτει δύο σταθμούς φόρτωσης βυτιοφόρων αυτοκινήτων με συνολικά 41 θέσεις φόρτωσης. Είναι το μόνο διυλιστήριο που λειτουργεί στη Βόρεια Ελλάδα και έχει τη δυνατότητα κάλυψης τόσο της τοπικής αγοράς όσο και της βαλκανικής ενδοχώρας. Επιπρόσθετα, οι διασυνδέσεις των εγκαταστάσεων Καλοχωρίου και του αγκυροβολίου εκφόρτωσης αργού με τις εγκαταστάσεις Δενδροποτάμου της ΕΚΟ ΑΒΕΕ, αυξάνουν την ευελιξία του διυλιστηρίου στην παραλαβή, αποθήκευση και διακίνηση αργού και προϊόντων πετρελαίου. Στο χώρο του λειτουργούν και μονάδες παραγωγής πετροχημικών. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 34

ΔΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ Εικ. 2.5: Διυλιστήριο Θεσσαλονίκης. Συγκριτικό πλεονέκτημα των τριών διυλιστηρίων αποτελεί το εκτεταμένο δίκτυο αποθήκευσης και διαμονής, συνολικά 6.5 εκατ. m 3 αποθηκευτικοί χώροι, και η χωροταξία τους. Και τα τρία διυλιστήρια είναι συνδεδεμένα μέσω αγωγών με τις γειτνιάζουσες αποθηκευτικές εγκαταστάσεις εταιρειών εμπορίας πετρελαιοειδών. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 35

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΥΔΡΟΘΕΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΥΔΡΟΘΕΙΟΥ 3.1 Γενικά Το υδρόθειο είναι ένας από τους πιο οδυνηρούς και θανάσιμους κινδύνους, είναι πολύ τοξικό θανάσιμο αέριο, η εισπνοή του μπορεί να προκαλέσει θάνατο και σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις μπορεί να επηρεάσει τα μάτια και το αναπνευστικό σύστημα. Όταν ένα άτομο εισπνεύσει υδρόθειο, το αέριο διαμέσου του αναπνευστικού συστήματος περνάει στο αίμα. Ο οργανισμός αντιδρά και διασπά το υδρόθειο, όσο πιο γρήγορα μπορεί σε ακίνδυνες ενώσεις. Αν όμως η ποσότητα του υδρόθειου είναι τόσο μεγάλη ώστε ο οργανισμός να μην μπορέσει να την εξουδετερώσει, το υδρόθειο συγκεντρώνεται στο αίμα και παραλύει μέσω του εγκεφάλου το νευρικό σύστημα που ελέγχει την αναπνοή. Οι πνεύμονες σταματούν και επέρχεται ασφυξία. Το υδρόθειο έχει χαρακτηριστική μυρωδιά αλλά πολύ γρήγορα αναισθητοποιεί την όσφρηση. Για το λόγο αυτό η όσφρηση είναι ένας τρόπος ανίχνευσης του αερίου που δεν πρέπει να εμπιστευόμαστε. Βρίσκεται συχνά στη παραγωγή και διύλιση πετρελαίου με υψηλό ποσοστό θείου. Τα περισσότερα αέρια του διυλιστηρίου περιέχουν υψηλά ποσοστά υδρόθειου και έτσι χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή ώστε να αποφεύγεται η εισπνοή τους. Το υδρόθειο είναι βαρύτερο του ατμοσφαιρικού αέρα (1,17 φορές) σε κανονική θερμοκρασία και γι αυτό τείνει να συγκεντρώνεται σε χαμηλά σημεία σε επικίνδυνες συγκεντρώσεις. Το υδρόθειο είναι πολύ εκρηκτικό, καίγεται με γαλάζια φλόγα και το παράγωγο της καύσης του είναι το διοξείδιο του θείου, επίσης πολύ τοξικό. Διαλύεται εύκολα στο νερό, στην αλκοόλη και στο πετρέλαιο πράγμα που σημαίνει ότι υπολείμματά τους μέσα σε δοχεία ή δεξαμενές μπορούν να ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 36

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΥΔΡΟΘΕΙΟΥ δώσουν μεγάλες ποσότητες υδρόθειου με απλή ανάδευση. Τέλος, αντιδρά με τον σίδηρο του εξοπλισμού, σχηματίζοντας θειούχο σίδηρο, που είναι πυροφορικός. Δηλαδή ερχόμενος σε επαφή με τον αέρα οξειδώνεται απότομα και αυξάνει τη θερμοκρασία αρκετά για να αναφλέξει αέριους υδρογονάνθρακες, που πιθανόν βρίσκονται κοντά. 3.1.1 Ιδιότητες Το υδρόθειο είναι αέριο άχρωμο με δυσάρεστη οσμή. Υγροποιείται στους -60 C και στερεοποιείται στους -80 C. Επίσης και υπό πίεση 17 Atm είναι δυνατή η υγροποίησή του και στους 18 C. Είναι διαλυτό στο νερό και στην αιθυλική αλκοόλη. Πιν. 3.1: Ιδιότητες υδρόθειου ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 37

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΥΔΡΟΘΕΙΟΥ 3.2 Συμπτώματα υδρόθειου Τα οξεία συμπτώματα καταλήγουν σχεδόν πάντα σε άμεση ασφυξία, με φαινομενική αναπνευστική παράλυση. Οξεία δηλητηρίαση μπορεί να συμβεί, ακόμα και με εισπνοή μερικών δευτερολέπτων σε υψηλές συγκεντρώσεις, δημιουργώντας ωχρότητα, σπασμούς, παράλυση και σχεδόν άμεσο χάσιμο των αισθήσεων. Είναι δυνατόν να επέλθει ακόμα και θάνατος από αναπνευστική και καρδιακή παράλυση. Τα λιγότερα σοβαρά συμπτώματα καταλήγουν σε ερεθισμό, σφίξιμο ή τσούξιμο του στήθους και ερεθισμό του δέρματος. Μία συγκέντρωση από μερικά εκατοστά του ένα τοις εκατό πιο υψηλή από αυτή που προκαλεί ερεθισμό, μπορεί να καταλήξει σε θάνατο. Με άλλα λόγια υπάρχει μόνο ένα πολύ στενό περιθώριο μεταξύ αισθήσεων, λιποθυμίας και θανάτου. 3.3 Τρόποι ανίχνευσης του υδρόθειου στο διυλιστήριο 3.3.1 Συσκευές αναρρόφησης με σωληνίσκους Οι ανιχνευτές αυτού του τύπου αποτελούνται από μία συσκευή αναρρόφησης δείγματος αέρα στο άκρο της οποίας προσαρμόζεται ένας σωληνίσκος με χημική ουσία που αντιδρά με το υδρόθειο. Ο αέρας που προσροφάται δια μέσου του σωληνίσκου προκαλεί μεταβολή του χρώματος στην χημική ουσία. Η έκταση της αλλαγής του χρώματος δίνει την συγκέντρωση του υδρόθειου. Φορητός ανιχνευτής αερίων Eagle Σε θέση μέτρησης ο Eagle εμφανίζει τις συγκεντρώσεις των αερίων. Αν η συγκέντρωση ενός αερίου υπερβεί το όριο συναγερμού του αναλυτή τότε αρχίζει να ηχεί δυνατά ένας χαρακτηριστικός ήχος. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 38

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΥΔΡΟΘΕΙΟΥ Συναγερμοί Περιγράφονται οι ακουστικοί και οπτικοί συναγερμοί σε περίπτωση υψηλής συγκέντρωσης αερίου, υπέρβασης κλίμακας, χαμηλής ροής και βλάβης αισθητηρίου. Πρώτο επίπεδο συναγερμού. Αν μια ένδειξη αερίου υπερβεί το πρώτο καθορισμένο όριο συναγερμού τότε εμφανίζεται η λέξη ALM1 στο πεδίο ένδειξης συναγερμού γι αυτό το αέριο και ο βομβητής παράγει ένα χαρακτηριστικό ήχο. Εικ. 3.1: Πρώτο επίπεδο συναγερμού. Δεύτερο επίπεδο συναγερμού. Αν συμβεί υπέρβαση του δεύτερου ορίου συναγερμού έχουμε τα ίδια αποτελέσματα όπως και παραπάνω μόνο που η ένδειξη ALM2 αντίστοιχα. Εικ. 3.2: Δεύτερο επίπεδο συναγερμού. Συναγερμός Stel (μόνο για τοξικά αέρια). Εάν ο μέσος όρος των ενδείξεων ενός τοξικού αερίου για τα τελευταία 15 λεπτά υπερβεί το προκαθορισμένο όριο τότε εμφανίζεται η ένδειξη Stel γι αυτό το αέριο. Εικ. 3.3: Συναγερμός Stel. Συναγερμός TWA (μόνο για τοξικά αέρια). Ισχύουν τα ίδια όπως και παραπάνω μόνο που στη θέση εμφανίζεται η ένδειξη TWA ( time weighted ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 39

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΥΔΡΟΘΕΙΟΥ average). Για την ενεργοποίηση του συναγερμού θα πρέπει ο μέσος όρος των ενδείξεων για τις τελευταίες 8 ώρες να υπερβεί το προκαθορισμένο όριο. Εικ. 3.4: Συναγερμός TWA. Συναγερμός υπέρβασης κλίμακας. Ενεργοποιείται όταν υπάρχει υπέρβαση της κλίμακας του μετρούμενου αερίου με την εμφάνιση αντίστοιχα της ένδειξης OVER. Εικ. 3.5: Συναγερμός υπέρβασης κλίμακας. Συναγερμός χαμηλής ροής. Εάν η ροή του αναλυτή μειωθεί για κάποιο λόγο τότε στην οθόνη εμφανίζεται το μήνυμα FAIL LOW FLOW LEVEL, ο βομβητής παράγει ένα σταθερό ήχο και η αντλία σταματάει την λειτουργία της για προληπτικούς λόγους. Συναγερμός βλάβης αισθητηρίου. Σε περίπτωση που εμφανιστεί πρόβλημα με κάποιο αισθητήριο κατά το ξεκίνημα του οργάνου ή στην κανονική λειτουργία τότε εμφανίζεται το μήνυμα FAIL SENSOR, το αισθητήριο που έχει πρόβλημα εμφανίζεται σε παρένθεση και ο βομβητής παράγει ένα σταθερό ήχο. Εικ. 3.6: Συναγερμός βλάβης αισθητηρίου. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 40

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΥΔΡΟΘΕΙΟΥ Ανανέωση ρυθμίσεων ορίων συναγερμού Κάθε μετρούμενο αέριο περιλαμβάνει ένα χαμηλό και ένα υψηλό όριο συναγερμού. Το όργανο δίνει την δυνατότητα μέσω κάποιων ρυθμίσεων να αλλάξουν τα όρια από χαμηλότερα που ήταν σε υψηλότερα ή το αντίθετο. Τα όρια συναγερμού εμφανίζονται στην οθόνη με την σειρά αυτή: χαμηλό, υψηλό, TWA και STEL. Σύστημα δειγματοληψίας Περιλαμβάνει την αντλία, τα αισθητήρια με τις συνδέσεις, τα εσωτερικά φίλτρα, τον εξωτερικό σωλήνα, το ακροστοιχείο και το φίλτρο αφύγρανσης. Αυτό το σύστημα προμηθεύει με συνεχή ροή αέρα τα αισθητήρια, ενώ διώχνει την υγρασία και την σκόνη. Αιχμές μετρούμενων τιμών Εδώ υπάρχει η ένδειξη της υψηλότερης μετρούμενης συγκέντρωσης από τότε που ξεκίνησε να λειτουργεί το όργανο. Εικ. 3.7: Αιχμές μετρούμενων τιμών. Ενδείξεις TWA / STEL Αυτές οι ενδείξεις εμφανίζονται μόνο στα τοξικά αέρια. TWA: είναι ο μέσος όρος των ενδείξεων για τις τελευταίες 8 ώρες. STEL: είναι ο μέσος όρος των ενδείξεων για τα τελευταία 15 λεπτά. Εικ. 3.8: Ενδείξεις TWA / STEL ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 41

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΥΔΡΟΘΕΙΟΥ Διακόπτης περιορισμού επίδρασης μεθανίου Ο διακόπτης αυτός βρίσκεται στην κύρια ηλεκτρονική κάρτα του οργάνου και χρησιμεύει για να περιορίζει την επίδραση από απόκριση μεθανίου. Ενεργοποίηση / απενεργοποίηση λειτουργίας καθαρού (μηδενικού) αέρα Το όργανο διοχετεύει καθαρό αέρα σε όλα τα αισθητήρια για να εξασφαλιστεί η καλύτερη, ασφαλέστερη και ποιοτικότερη απόδοσή του. Αισθητήρια Αισθητήριο εύφλεκτων αερίων: το αισθητήριο αυτό ανιχνεύει εύφλεκτα αέρια ή ατμούς στην ατμόσφαιρα μέσω ενός καταλυτικού στοιχείου από πλατίνα. Αισθητήριο οξυγόνου: το αισθητήριο αυτό είναι ηλεκτροχημικού τύπου το οποίο αντιδρά με το οξυγόνο της ατμόσφαιρας και παράγει μία τάση ανάλογη με την συγκέντρωση του οξυγόνου. Αισθητήρια τοξικών αερίων: τα αισθητήρια αυτά είναι ηλεκτροχημικού τύπου και μοιάζουν μεταξύ τους. Αντιδρούν με τα αντίστοιχα αέρια στην ατμόσφαιρα με αποτέλεσμα να παράγεται ένα ρεύμα ανάλογο με την συγκέντρωση του αερίου. Αντικατάσταση αισθητηρίων Η αντικατάσταση του αισθητηρίου πρέπει να γίνεται όταν Το όργανο δεν μπορεί να βαθμονομηθεί σωστά Κατά τη διαδικασία ελέγχου μηδενός δεν μηδενίζει η ένδειξη Μετά την αντικατάσταση του αισθητηρίου θα πρέπει να περιμένουμε μισή ώρα μέχρι η ένδειξη να επανέλθει σε φυσιολογικά επίπεδα και στη συνέχεια βαθμονομούμε το όργανο. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 42

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΥΔΡΟΘΕΙΟΥ Βαθμονόμηση Αυτή η ρύθμιση δείχνει πόσο συχνά το όργανο χρειάζεται βαθμονόμηση. Το λιγότερο διάστημα που μπορεί να ρυθμιστεί είναι μία μέρα ενώ το μεγαλύτερο είναι 180 ημέρες. Η βαθμονόμηση πρέπει να γίνεται κατά διαστήματα έτσι ώστε να διασφαλίζεται η καλή του λειτουργία, όπως και μετά από αλλαγή αισθητηρίου. 3.3.2 Ηλεκτρονικοί ατομικοί ανιχνευτές Είναι ανιχνευτές που τοποθετούνται επάνω στα ρούχα. Είναι ρυθμισμένοι να δίνουν ηχητικό και οπτικό σήμα μόλις η συγκέντρωση του υδρόθειου ανιχνεύσει 10 ppm. 3.3.3 Μόνιμοι ανιχνευτές συνεχούς ανίχνευσης Τα συστήματα αυτά αποτελούνται από μόνιμους ανιχνευτές τοποθετημένους σε επιλεγμένα σημεία στο χώρο των μονάδων και από ένα πίνακα ελέγχου των ανιχνευτών στο θάλαμο ελέγχου. Σε περίπτωση που η συγκέντρωση του υδρόθειου υπερβεί την επιτρεπόμενη συγκέντρωση τα συστήματα αυτά έχουν την δυνατότητα να δώσουν οπτικό και ηχητικό σήμα. 3.4 Ανίχνευση και διόρθωση διαρροών σε εξοπλισμούς του διυλιστηρίου Για την διαδικασία μέτρησης στα σημεία του εξοπλισμού που πιθανόν να παρουσιαστεί διαρροή ακολουθούνται τα παρακάτω βήματα: ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 43

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΥΔΡΟΘΕΙΟΥ Βαθμονόμηση οργάνου Πριν ξεκινήσουν οι μετρήσεις ο κάθε αναλυτής πρέπει να βαθμονομείται. Για τα όργανα ανίχνευσης υδρόθειου η βαθμονόμηση μπορεί να γίνεται μια φορά κάθε έξι μήνες. Μετρήσεις εξοπλισμού Βάνες. Η πιο συνηθισμένη πηγή διαρροών στις βάνες είναι η φραγή μεταξύ του στελέχους και του καλύμματος κελύφους. Τοποθετείται ο σωλήνας δειγματοληψίας στην επιφάνεια όπου το στέλεχος βγαίνει από το κέλυφος και ελέγχεται η περιφέρεια του στελέχους. Τέλος εξετάζεται η ευρύτερη επιφάνεια της βάνας από όπου μπορεί να υπάρχει διαρροή. Φλάντζες και άλλες συνδεσμολογίες. Τοποθετείται ο σωλήνας δειγματοληψίας στο έξω χείλος της φλάντζας ώστε να πραγματοποιήσουμε την μέτρηση. Ασφαλιστικά πίεσης. Τοποθετείται ο σωλήνας δειγματοληψίας περίπου στο κέντρο του σημείου αποβολής των αερίων προς την ατμόσφαιρα και πραγματοποιούμε τη μέτρηση. Αποστραγγιστικά και εξαεριστικά. Για ανοιχτά αποστραγγιστικά και εξαεριστικά τοποθετείται ο σωλήνας δειγματοληψίας περίπου στο κέντρο της περιοχής που είναι ανοιχτή στην ατμόσφαιρα. Για καλυμμένα αποστραγγιστικά τοποθετείται ο σωλήνας στην επιφάνεια της καλυμμένης διεπιφάνειας και πραγματοποιείται μια περιφερειακή μέτρηση. Απαερωτές. Τοποθετείται ο σωλήνας δειγματοληψίας περίπου στο κέντρο του ανοίγματος προς την ατμόσφαιρα και πραγματοποιείται η μέτρηση. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 44

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΜΟΝΑΔΑΣ ΑΝΑΚΤΗΣΗΣ ΘΕΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΜΟΝΑΔΑΣ ΑΝΑΚΤΗΣΗΣ ΘΕΙΟΥ 4.1 Εισαγωγή Η μέθοδος Claus ανακαλύφθηκε από τον Carl Friedrich Claus το 1883 αλλά πρώτη εφαρμογή στη βιομηχανία παρατηρείται το 1938. σήμερα χρησιμοποιείται κατά κύριο λόγο από διυλιστήρια, μονάδες άντλησης φυσικού πετρελαίου καθώς επίσης και από μανάδες άντλησης φυσικού αερίου και βασίζεται στην απομάκρυνση του θείου από τα όξινα αέρια με ελεγχόμενη καύση με αέρια. Σκοπός της μεθόδου είναι η μετατροπή του υδρόθειου σε μοριακό θείο. Η μετατροπή του υδρόθειου σε θείο βασίζεται στην ελεγχόμενη καύση με αέρια κατά την οποία το ένα τρίτο του υδρόθειου μετατρέπεται σε διοξείδιο του θείου, το οποίο στη συνέχεια αντιδρά με το εναπομείναν υδρόθειο. Για την υλοποίηση αυτής της μεθόδου απαιτούνται δύο χημικά στάδια: το θερμικό στάδιο και το καταλυτικό. Θερμικό στάδιο Η χημική αντίδραση πραγματοποιείται σε φούρνο: H2S O2 SO2 H2O 2H S SO 3/ 2S 2H O 2 2 2 2 Η παρουσία υδρογονανθράκων στο θερμικό στάδιο δίνει ενώσεις που προκαλούν μαύρισμα του παραγόμενου θείου και μειώνουν την απόδοση του καταλύτη: H / C O H S H O, CO, CO, H, CS, COS, C 2 2 2 2 2 2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 45

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΜΟΝΑΔΑΣ ΑΝΑΚΤΗΣΗΣ ΘΕΙΟΥ Καταλυτικό στάδιο Σε αυτό το στάδιο τα αέρια που δεν αντέδρασαν περνούν πάνω από τον καταλύτη Claus: 2H S SO 3/ ns 2H O 2 2 n 2 n 6, n 8 Τα ανεπιθύμητα καρβουνοσουλφίδια (COS) και διθειάνθρακας (CS 2 ) εξουδετερώνονται στους καταλύτες: CS H O COS H S 2 2 2 COS H O CO H S 2 2 2 CS SO S CO 2 2 2 4.2 Διεργασία Claus 4.2.1 Επεξήγηση τμημάτων μονάδας Claus 4.2.1.1 Απόδοση διαφόρων σταδίων Στο φούρνο αντίδρασης 1 και κατόπιν στον συμπυκνωτήρα 2 σχηματίζεται το 60% του S. Στο φούρνο 2 και κατόπιν στο συμπυκνωτήρα 3 σχηματίζεται επιπλέον 27% S. Στο φούρνο 3 και κατόπιν στο συμπυκνωτήρα 4 σχηματίζεται επιπλέον 7% S. Στο φούρνο 4 και κατόπιν στο συμπυκνωτήρα 5 σχηματίζεται επιπλέον 3% S. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 46

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΜΟΝΑΔΑΣ ΑΝΑΚΤΗΣΗΣ ΘΕΙΟΥ Εικ. 4.1: Διεργασία Claus. 4.2.1.2 Προσδιορισμός απαιτούμενου αέρα Ο αέρας που εισάγεται είναι τόσος ώστε να οξειδώσει όλους τους υδρογονάνθρακες και το 1/3 του H2S. Η κύρια ρύθμιση του αέρα γίνεται μετρώντας την ροή του όξινου αερίου και χρησιμοποιώντας ένα συντελεστή αναλογίας υπολογίζεται η απαιτούμενη ροή αέρα. Υπάρχει και δευτερεύουσα ρύθμιση του αέρα που βασίζεται στη μέτρηση των αερίων στην έξοδο του 5 ου συμπυκνωτή, έτσι ώστε να διατηρείται στο σημείο αυτό ο λόγος H2S / SO2 2 /1. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 47