1. HAMPETROL
Petrol mühendisleri yeni kuyular açılırken sondaj
masraflarını, bunların diğer yeni veya mevcut rezervuarlarla bağlantılarını
incelerler. Bir kuyudan başlangıçta üretilen günlük petrol miktarı, zamanla
kuyu basıncının azalması, kuyuya su birikmesi ve diğer faktörler nedeniyle
azalır. Her kuyunun çalıştırılma masrafları hemen hemen sabit olduğundan bu
gibi durumlarda üretilen her varil için harcanan para artar ve bu değer Pazar
fiyatına eşit olduğunda ‘ekonomik sınır’a erişilmiştir olacağından üretim
durdurulur.
Konvensiyonal petrol rezervlerinden çıkarılan ürün doğal
halde akışkandır, seyreltilmeden pompalanabilir ve standart üretim teknikleri
dışında yöntemlere gerek olmaz; dolayısıyla ekonomik yönden olumlu
rezervlerdir.
Konvensiyonal olmayan petrol rezervleri ise türüne göre
değişen oranlarda daha fazla üretim harcaması gerektirir; bu rezervler üç genel
grupta toplanabilir:
1. Ağır Yağlar: Bu tür kaynaklar, konvensiyonal
rezervlerden alınan hampetrole benzerler, farkı daha kalın olmaları, daha fazla
sülfür ve ağır metal kirlilikleri içermeleridir. İstenmeyen bu özellikler
nedeniyle rafinasyon kademeleri daha fazladır ve dolayısıyla pahalıdır. Örneğin
1.2 trilyon varil dolayındaki Venezüella Orinoco rezervleri bu tür
rezervlerdir.
2. Katran Kumları: Bu tür rezervlerden petrolün elde
edilmesi yüzey kazısı, mayınlama veya uygun bir toplama yöntemiyle yapılır.
Üretim giderleri çok fazla olan bu tür yataklara en iyi bilinen örnek
Kanada’daki Athabasca katran kumlarıdır; tahmin edilen rezervler 1.8 trilyon
varil dolayındadır.
3. Yağ Şeyller: Bu tür yataklardan alınan kaynaklarda
da konvensiyonal petrol yataklarından çıkarılan hampetrole kıyasla çok daha
fazla rafinasyona ve suya gerek vardır.
Her devlet topraklarındaki ‘toplam petrol kaynaklarını
bilmek ister; bunlar, mevcut rezervler, diğer keşfedilmiş kaynaklar ve
gelecekte keşfedilebilecek potansiyel rezervlerdir .Bu nedenle tüm kaynak
miktarlarını kapsayan bir sınıflandırma sistemine gereksinim vardır. Böyle bir
sistem milli kaynakların saptanmasında hayati bir öneme sahiptir ve zaman
içinde periyodik olarak güncelleştirilmelidir. gerekir. Sistem her devletin
veya bölgenin özelliklerine göre tanımlanmalı, aynı zamanda da Uluslar arası
Organizasyonlarca değerlendirilebilecek temelde hazırlanmalıdır. Bu tip bir
sınıflandırma sisteminde önemli kriterler aşağıdaki verilerde oluşabilir.
·
Petrol kaynağı alanının bir bütün olarak
değerlendirilmesi
·
Kaynaklar ve hidrokarbon birikimlerinin
tanımlanmış şartnamelere uygun olarak sıralanması
·
Keşif, geliştirme ve üretim aşamalarını kapsayan
çalışmaların her aşamasında alınan önerilen işler ve alınan kararlar
·
Uzun vadeli bir petrol çalışma programı
hazırlanması
·
Petrol çalışma programının diğer endüstri kollarına
etkisinin değerlendirilmesi
Bir kuyudan yapılan üretim genellikle üç grup altında
toplanır; birincil üretim, ikincil üretim ve üçüncül üretim.
1. Birincil üretimde kuyudaki petrolün örneğin, %A kadarı
elde edilir. Birincil yöntemde petrol, kuyu açıldıktan sonra rezervuardaki
doğal koşullardan yararlanılarak çıkarılır; bunlar, petrol içindeki çözünmüş
gazların neden olduğu gaz iticiliği, rezervuarda bir gaz kep bulunması halinde
oluşan gaz şapkası iticiliği veya su
tabakası tarafından yapılan su iticiliğidir.
2. İkincil üretim metotlarıyla, kuyudaki petrolün %B’sinin
daha elde edilmesi mümkün olur. Birinci üretim teknikleriyle bir yataktaki
petrolün en fazla %75 i kazanılabilir, kalan kısmın da alınabilmesi için
çeşitli araştırmalar yapılmaktadır. Kalan petrol rezervuarın ulaşılamayan
bölgelerindedir ve/veya gözeneklerde kapiler basınç etkisiyle yerleşmişlerdir.
Daha fazla petrol verimi için bazı ek metotlar, EOR ‘Enhanced Oil Recovery’
teknikleri veya birinci üretim tekniklerinin yerini alabilecek ikinci üretim
teknikleri geliştirilmiştir. Ek metotlar maliyeti artıran unsurlar olmasına
karşın rezervuardan alınan petrol miktarını artırması bakımından yaygın olarak
kullanılan yöntemlerdir ve bu metotlarla genellikle orijinal petrolün yaklaşık
olarak %33 kadarı kazanılabilmektedir. EOR teknikleri özellikle eski kuyulardan
petrol üretiminde başarıyla kullanılmaktadır; bunlara ‘ikincil üretim kuyuları’
da denilmektedir.
3. Üçüncül üretim teknikleriyle aynı kuyudan %C kadar daha
petrol elde edilmesi sağlanabilir.
Sonuç olarak aynı kuyudan yapılan toplam üretim % (A+B+C)
dir.
İkincil ve üçüncül üretim teknikleri ‘artırılmış petrol’
anlamına gelen ‘Enhanced Oil Recovery; EOR’ olarak tanımlanır.
Diğer Üretim Teknikleri
Rezervuarlardaki petrolden daha ekonomik ve daha verimli
azami ürün alınabilmesi için yapılan araştırmalar devam etmektedir.
Geliştirilen yeni teknolojiler arasında, yukarıda anlatılan
yöntemlerden başka kimyasal yöntemler, mikrobiyal prosesler, Novel metotlar,
bilgisayar simülasyonları sayılabilir. Günümüzde de sürdürülen çeşitli
projelerle ulaşılamayan petrol ve gaz rezervlerine giriş teknikleri üzerindeki
çalışmalara devam edilmektedir.
Kimyasal metotlar alkali-sörfaktan-polimerler (ASP)
üzerine odaklanmıştır. Bu yöntemlerden biri, rezervuara misel-polimerler
enjeksiyonuna dayanır; bu maddeler suyla hampetrol arasındaki yüzey gerilimi
düşürerek petrolün serbest kalmasını, dolayısıyla kazanımını sağlar. Bu yöntem
rezervuardan alınabilen petrole ilave bir %28 lik artış kazandırır. Kimyasal
metotların ancak ekonomik yönü henüz avantajlı değildir.
Asitlendirme, asitle çözünebilir yapıda olan bir
oluşuma asit injeksiyonu işlemidir; örneğin, karbonat kayaçları gibi. Bu
işlemle mevcut boşluklar genişleyerek oluşumun geçirgenliği artar.
Mikrobiyal prosesler, mikropların hidrokarbonları
fermente etmeleri ve yan ürün olarak petrol oluşumunu artırmayı amaçlar.
Proseste, rezervuar kayacındaki dar ve küçük kanallar tıkanarak petrolün geniş
gözenekli alanlara yönlendirilmesi sağlanır. Mikropların çoğalması ve
performanslarına yardımcı olmak için rezervuara şekerler, fosfatlar veya
nitratlar gibi yiyecekler injekte edilir. Mikropların ürettiği sörfaktanlar ve
karbon dioksit petrolün yer değiştirmesine yardımcı olur. Mikrobiyal
proseslerde fazla enerji harcanmaz ve hampetrolün fiyatı diğer yöntemlerde
olduğu karar etkilenmez.
Yeni metotlar rezervuar kayacının elektrikle ısıtılması,
mikrodalgalarla ısıtılması ve sismik dalga stimulasyonudur (tahrik).
Bilgisayarla rezervuarın simülasyonu (benzeri) yapılarak ne tür
proseslerin uygulanabileceği belirlenir. Geliştirilen donanım ve programlarla
çok hızlı veri toplamak mümkündür.
Saha Prosesleri ve Petrolün Taşınması
Kuyudan çıkarılan hampetrol, gaz ürünler, çeşitli sıvı
fraksiyonlar ve su içeren bir karışımdır. Bu karışıma, petrol sondaj sahası
içinde bazı ayırma işlemleri uygulanarak hampetrol, gaz ve rezervuarda doğal
olarak bulunan zararlı bazı kirlilikler (H2S gibi) ayrılır. Bu
prosesler dehidrasyon (su giderme), sweetening (H2S) uzaklaştırma ve
stabilizasyon (çözünmüş hafif gaz bileşenlerinin ayrılması) işlemleridir.
Elde edilen gaz ve petrol (veya hampetrol de denir) depolanır,
boru hattıyla veya tankerlerle taşınarak rafinerilere gönderilir.
Dünya petrol rezervlerinin çoğu pazar yerinden çok
uzaktadır. Petrolün çıkarıldığı alanlardan rafinerilere taşınması en ekonomik
olarak deniz ve demiryolu tankerleri ve boru hatlarıyla yapılır.
2. DOĞAL GAZ
Doğal gaz elde edildiği haliyle kullanıma verilemez. Ticari
kullanım amaçlı doğal gaz çoğunluğu metan olan ve bir miktar da etan içeren bir
gaz karışımıdır. Hidrokarbon bileşimi ne olursa olsun kuyudan çıkarılan doğal
gaza su buharları ve katı kirlilikleri uzaklaştırmak için ön prosesler
uygulanır.
Ham doğal gaz, petrol kuyularından, gaz kuyularından ve
kondensat kuyularından olmak üzere üç farklı kaynaktan elde edilir ve
kullanıcıya iletilmeden önce bir dizi prosesten geçirilir; bu prosesler
hampetrolün rafinasyonuna kıyasla pek çok yönden daha az karmaşıktır.
Tüketiciye verilen doğal gaz hemen hemen saf metandır. Doğal
gaz atmosferik basınçta –260°F dolaylarına kadar soğutulduğunda sıvılaşır; buna
“Sıvılaştırılmış Doğal Gaz, LNG” denir. LNG özellikle doğal gazın taşınmasında
çok avantajlı bir üründür; 1 hacim sıvı ürün, 600 hacim gaza eşdeğerdir. LNG
elde edilmesi pahalı bir prosestir, ancak sıvılaştırma ve tekrar
gazlaştırılabilme gibi taşımayı kolaylaştıran özellikleri önemli
avantajlarıdır.
Petrol kuyularından alınan doğal gaz rezervuarda hampetrolde
ayrı bir faz halinde (serbest gaz) veya hampetrol içinde çözünmüş (çözünmüş
gaz) olarak bulunur.
2.1. Doğal
Gazın Saflaştırılması
Doğal gaz işleme proseslerinin bazıları üretim kuyusunda
veya kuyunun hemen yanında yapılabilirse de, prosesler esas olarak doğal gaz
üretim bölgesinde kurulmuş olan merkezi proses fabrikalarında yapılır. Düşük
basınçlı boru hatlarınındın oluşan binlerce mil uzunluğundaki hat
sistemleriyle, bir sondaj bölgesindeki,
örneğin 100 kuyunun ham doğal gazı bu fabrikalara taşınır.
Doğal gazın kuru ve kaliteli hale getirilmesi oldukça
komplekstir; çeşitli safsızlıkların ayrılması ve giderilmesi genellikle dört
temel prosese dayanır:
·
Yağ ve kondensat uzaklaştırma
·
Su uzaklaştırma
·
Doğal gaz sıvılarını uzaklaştırma
·
Sülfür ve karbon dioksit uzaklaştırma
Bu dört prosese ilaveten kuyu başlarına veya yakınına
ısıtıcılar ve sıyırıcılar yerleştirilerek çekilen gazın sıcaklığının belirli
sınırlar altına düşmesi önlenir. Bunun nedeni, düşük sıcaklıklarda, doğal gazda
bulunabilecek az miktardaki su ile katı veya yarı-katı doğal gaz hidratların
oluşmasına engel olmaktır; bu hidratlar biraraya toplanarak gazın akışını
engeller veya bozarlar. Doğal gaz >%4 (mol) azot içerir. Nitrojen-metan
ayırma prosesi oldukça yeni bir teknolojidir; bu nedenle de henüz az sayıda
doğal gaz fabrikasında bulunur.)
a. Yağ ve Kondensat Ayırma
Farklı coğrafik bölgelerden çıkarılan kuru doğal gazların
(bunlara boru hattı kalitesinde gaz denir) birbirleriyle eşdeğer kalitede
olmalarına karşın, ham doğal gaz bulunduğu bölgelere göre değişik
bileşimlerdedir, dolayısıyla petrolde çözünmüş olarak bulunan doğal gazın
işlenebilmesi ve taşınması için öncelikle içinde çözündüğü petrolden ayrılması
gerekir. Bu işlem genellikle petrol çıkarma sahalarında veya yakınlarında
kurulan sistemlerde yapılır. Ayırma proseslerinde çeşitli teknolojiler ve
değişik ekipmanlar kullanılır.
Hampetrol yeryüzüne çıkarılırken üzerindeki basınç
kalkacağından, gaz ve petrolün birbirlerinden ayrılması oldukça kolaydır. İşlem
basit bir kapalı tanktan oluşan bir konvensiyonal bir separatörde yapılır.
Ayırma hafif (doğal gaz gibi) ve ağır hidrokarbonların (petrol) gravite
farkıyla gerçekleşir. Bunu takiben gaz ve sıvı fazlar ayrı yollardan gerekli
proseslere verilirler.
Bazı hallerde gaz ve sıvı fazların ayrılması için, örneğin
“Düşük Sıcaklık Separatörü” gibi, özel ekipmanlara gerek olur. Böyle ayırmalar,
hafif petrol veya kondensat yanında yüksek basınçlı gazların üretildiği
kuyularda uygulanır. Ayırma işleminde önce normal bir separatöre giren ıslak
doğal gaz bir ısı değiştirici yoluyla hafifçe soğutulur, bir yüksek basınçlı
sıvı fazla çarpıştırılarak yol alır (bu sırada gazdaki bazı sıvı fraksiyonlar
ayrılır) ve bir genleştirici mekanizmadan geçerek düşük sıcaklık separatörüne
gönderilir. Gazın aniden genişlemesiyle separatörün sıcaklığı düşer ve gaz
bağlı olduğu sıvı bileşiklerden ayrılır. Sıvı kısımlar ayrılır, kuru gaz tekrar
ısı değiştiriciden geçirilerek yeni giren ıslak gaz akımını soğuturken kendisi
de ısınır. Separatörün değişik bölümlerinde gazın basıncı değiştirilerek
sıcaklıkları da değiştirmek mümkün olduğundan ıslak gaz akımındaki su ve ağır
bileşikleri yoğunlaştırmak mümkündür. Sıvı petrol fraksiyonlarından gazları
ekstrakt etmek için temel basınç-sıcaklık ilişkisi tersine çalışır.
b. Su Ayırma
Doğal gazda nemin belirli seviyelere indirilmesi hidrat
oluşumuna engel olmak bakımından önemlidir. Hidratlar, gaz boru hatlarındaki
basınç ve sıcaklıklarda hidrokarbon gazları ve su arasında fiziksel-kimyasal
reaksiyonla oluşan beyaz, katı bileşiklerdir.
Ham doğal gazda su serbest sıvı veya buhar halinde bulunur.
Serbest sıvı suyun ayrılması basittir, ancak gaz çözeltisinde bulunan su
buharının uzaklaştırması karmaşıktır. Bu “dehidrasyon” işleminde uygulanan iki
proses absorbsiyon veya adsorbsiyon prosesleridir. Su buharının bir dehidrasyon
maddesi ile çekilmesi absorbsiyon, yoğunlaşarak bir yüzey üzerinde toplanması
da adsorbsiyon prosesidir.
b.1. Glikol Dehidrasyon
Bu proseste glikol gibi suya karşı kimyasal ilgisi
(benzerliği) olan bir sıvı desikant (kurutucu) kullanılır; böyle bir madde
ıslak bir doğal gaz akımıyla karşılaştığında akımdaki suyu “çalar”. Proseste
genellikle dietilen glikol (DEG) veya trietilen glikol (TEG) kullanılır. Islak
gaz ve desikant “kontaktör”denilen bir kap içinde birbirleriyle temas ederler.
Suyu absorblayan glikol tanecikleri ağırlaşır ve kontaktörün dibine çökerek
sistemden ayrılır. İçerdiği suyun çoğundan arındırılmış olan doğal gaz akımı
dehidratörden çekilir.
Kontaktör dibinden alınan glikol çözeltisi, suyun 212 0F
ve glikolün 400 0F olan kaynama noktaları arasındaki büyük farklılık
nedeniyle özel bir kapta kaynatılarak suyu kolaylıkla buharlaştırılır ve sonra
tekrar prosese gönderilir.
b.2. Katı Desikant (Kurutucu) Dehidrasyon
Doğal gazdaki su buharının adsorbsiyonla uzaklaştırılmasında
katı-desikant dehidrayon prosesi uygulanır; sistem, katı desikant doldurulmuş
iki veya daha fazla adsorbsiyon kolonundan oluşur. Tipik desikantlar aktif
alumina veya silikajeldir. Islak doğal gaz kolonlara üstten beslenir, desikant
yatağını boydan boya geçer, gaz akımındaki nemin hemen hemen tamamını desikant
tanecikleri üzerinde bırakır ve dipten kuru gaz akımı çıkar. Kullanılmış
desikant yatağından yüksek sıcaklıklara ısıtılmış gaz akımı geçirilerek
desikant rejenere edilir ve tekrar kullanıma alınır. Katı-desikant dehidratörler, glikol
dehidratörlerden daha etkindir; nem miktarını 1 ppm değerine kadar düşürür.
c. Doğal Gaz Sıvılarını (NGL) Ayırma
NLG, doğal gazlardan ve hampetrolde çözünmüş olarak bulunan
gazlardan yoğunlaştırılan, etandan pentanlara kadar olan hidrokarbonlardan
oluşur. Petrol rezervlerinin çoğunda hampetrol içinde çözünmüş doğal gaz
sıvıları (NGL) bulunur. NGL atmosfer basıncında petrolle beraber taşınırlar.
Orta doğudan çıkarılan hampetrollerin hemen hepsinde NGL vardır. Bu gazların en
önemli özelliği yüksek konsantrasyonlarda etan içermesidir; etan, etilen
üretiminde kullanılan önemli bir ham maddedir.
NGL üretim teknolojisi seçilirken genel olarak üç kriter
dikkate alınır:
·
Propan + NGL öncelikli olabilen seçimli proses
·
Etan + NGL öncelikli olabilen seçimli proses
·
C4’ler veya diğer hidrokarbonlar
öncelikli olabilen esnek seçimli proses
Hammadde doğal gazın özellikleri (giriş basıncı, içerdiği CO2,
su veya nem, ağır hidrokarbonlar ve diğer kirlilikler gibi) ile, elde edilecek
sıvı ve gaz ürünlerin türleri, miktarları ve şartnameleri, teknoloji seçiminde
önemli kriterlerdir.
Propan üretim teknolojileri 1950’lerden buyana önemli
değişiklikler ve gelişmeler göstermiştir. İlk kurulan fabrikalarda NGL uygun
bir absorblayıcı yağla (normal şartlar altında) hammaddeden çekilerek alındı,
veya hammadde doğrudan soğutularak ağır sıvı fraksiyonların sıvılaşarak
ayrılmasını (absorbentsiz) sağlandı. 1960’larda absorbsiyon veriminin
artırılması için daha hafif ve soğutulmuş absorblayıcı yağ kullanıldı 1960’lı yıllarda kriyojenik
turbo-genleştiricilerin uygulamaya alınmasıyla yeni bir teknoloji dönemine
girildi.
1970’lerde yüksek verimlerle çalışan Ortloff Engineers, Inc
ve ABB Randall Corporation teknolojileri kullanılmaya başlandı. Bunları kalıntı
refluks sistemli, iki-kolonlu sistemli ve resaykıl split buhar sistemli
prosesler izledi. 1997’de Advanced Extraction Technologies, Inc., solvent
olarak C5+NLG bileşenlerinin kullanıldığı yeni bir solvent-absorbsiyon sistemi
geliştirdi.
Propan ve diğerlerinin elde edildiği proseslerde “iki
kolonlu” kriyojenik prosesler kullanılır; prosesin 1200 psi den büyük giriş
basınçlarında yapılması halinde absorbsiyon proseslerine göre önemli avantajlar
sağlanır. Düşük basınçlı gazlar için absorbsiyon prosesinde ısıtma ve
sıkıştırma için gereken toplam enerji, eşdeğeri kriyojenik proses için
gerekenle aynıdır; absorbsiyon prosesinde daha az sıkıştırma uygulandığından
gereken sıkıştırma gücü düşüktür.
Etan+NLG teknolojileri, propan+NLG teknolojilerinin aksine,
yakıt ekonomileri dikkate alınarak uygulanan proseslerdir. Bazan bir kimyasal
madde üretimi için metanın
saflaştırılması gerektiği hallerde yan ürün olarak elde edilir, veya petrokimya
endüstrisinde etilen üretimi hammaddesi olarak üretilir. Kullanım alanlarına
göre çok farklı etan prosesi dizayn edilir. %60-80 aralığında etan verimi elde
edilmesi için kriyojenik prosesler çok avantajlıdır.
Diğer yandan absorbsiyon proseslerinin, hammadde doğal
gazdaki CO2 miktarına göre absorbent seçme gibi esnekliği vardır.
Her iki prosesin seçiminde de her tür değişken dikkate
alınarak en ekonomik olan tercih edilir.
Doğal gazdan hidrokarbon sıvılar beş farklı prosesle
çekilir; bunlar:
·
Absorbsiyon metodu (BÖLÜM 5.2.3.a)
·
Refrijerasyon (BÖLÜM 5.2.3.b)
·
Kriyojenik genleşme (BÖLÜM 5.2.3.c)
·
Kuru-yatak adsorbsiyonu (BÖLÜM 5.2.3.d)
·
Doğal gaz sıvılarını fraksiyonlama (BÖLÜM
5.2.3.e)
d. Sülfür ve Karbon Dioksit Ayırma (BÖLÜM 4.g)
2.2. Doğal
Gazın Sıvılaştırılması (LNG)
Sıvılaştırılacak doğal gazda katı absorbentler kullanılarak
su buharı 10 ppm, karbon dioksit 100 ppm ve hidrojen sülfür 50 ppm’e düşürülür.
Sıvılaştırma işleminde iki yöntem uygulanır; genleşmeli çevrim prosesi ve
mekanik soğutma çevrimi prosesi.
Genleşmeli çevrimde gazın bir kısmı yüksek geçiş basıncından
düşük basınca genleştirilir, gazın sıcaklığı düşer ve ısı değiştiriciler
vasıtasıyla bu soğuk gaz, gelen gazı soğutur. İşleme metanın sıvılaşma
sıcaklığına ulaşılıncaya kadar benzer şekilde devam edilerek LNG elde edilir.
Sıvılaştırılmış doğal gaz üretiminde mekanik soğutma çevrimi
prosesi daha çok kullanılır. Proseste üç ayrı sıvı soğutucu bulunur; propan,
etilen ve metan; bir kaskad çevrim içindedirler. Bu sıvılar buharlaşırken
gereken ısıyı, sıvılaştırılacak doğal gazdan alırlar. Soğutucu gazlar tekrar
sıkıştırılır, soğutulur ve sıvı soğutucular olarak çevrime geri alınırlar
(Şekil-1).
3. DOĞAL YAPIYI GELİŞTİRME
Petrol, yüzyıllar boyunca olduğu gibi, yer yüzüne geldiği
haliyle kullanılabilir. Oysa modern rafinasyon metotlarıyla doğal yapısı
geliştirilen petrolden çeşitli yakıtlarla aspirinden fermuara kadar çok çeşitli
ürün elde edilebilmektedir.
Doğal gaza uygulanan prosesler oldukça basittir. Bir
“stripping” ünitesi doğal gazdaki metan ve suyu, hidrokarbonları ve mineralleri
ayırır. Çıkan yan ürünler çeşitli proseslerden geçirilerek değişik
endüstrilerde kullanılırlar. Saflaştırılan gaz sıkıştırılarak doğrudan pazara
verilir.
Hampetrolün işlendiği rafineriler daha büyük ve komplekstir,
dönümlerce toprak üzerine kurulur ve binlerce personel çalışır; görünüşü,
baca-gibi kolon dizileri, silindirik kule yapılar, borular ve tüplerin
bağlandığı tuğla yapıların bulunduğu bir labirente benzer. Rafineriler
otomatize edilmişlerdir, zehirli kimyasal maddeleri ve tehlikeli atık maddeleri
kontrol eden ve atık suyu temizleyerek çevre kirlenmesini önleyen sofistike
cihazlarla donatılmışlardır.
Rafineri prosesi hampetrolü hidrokarbon bileşenlerine ayırır
ve sülfür, nitrojen ve ağır metaller gibi safsızlıkları uzaklaştırır. İlk işlem
fraksiyonlu distilasyondur; değişik hidrokarbonların farklı sıcaklıklarda
kaynaması temeline dayanır. Genellikle, hidrokarbon molekülü ne kadar çok sayıda
karbon atomu içerirse kaynaması ve buharlaşması o kadar yüksek sıcaklıklarda
olur. Bir molekül Metanda 1, benzinde 4-12 ve yağlama yağında 20-40 karbon
atomu vardır.
Fraksiyon kolonu denilen uzun bir kulede hampetrol
kaynayıncaya kadar ısıtılır. Kule içinde aralıklarla yerleştirilmiş yatay
tepsiler bulunur. Kaynayan petrol buharlaşır ve her bir hidrokarbon kendi
kaynama noktasının tam altındaki bir tepsiye kadar yükselir; burada soğur ve
tekrar sıvı hale geçer.
En hafif fraksiyonlar sıvılaştırılmış petrol gazları (propan
ve bütan) ve pertrokimyasallardır. Bundan sonra benzin, gazyağı ve dizel oil
gelir. Daha ağır fraksiyonlar evlerde, fabrikalarda ve gemilerde yakıt olarak
kullanılan yağlardır. Kalanlar, asfaltik maddeler de içeren “residu (kalıntı)”dır.
Bu proses bu noktada tamamlanmıştır, fakat daha fazla
değerli ürün elde etmek için başka proseslerle rafinasyon işlemlerine devam
edilir. Ağır fraksiyonlar, daha hafif fraksiyonlara dönüştürülerek
pertrokimyasal maddeler üretiminde ve petrol endüstrisinin en popüler yakıtı
olan benzin elde etmede kullanılır.
Bazı rafineriler her bir varil (42 galon) hampetrolün
yarısından fazlasını benzine dönüştürür; bu miktar, geçmişte 1 varilden
üretilebile 11 galon benzinle kıyaslandığında, teknolojilerdeki gelişmenin
önemi açıkça görülür. Kraking prosesinde, büyük hidrokarbon moleküllerini,
benzin ve jet yakıtı özelliğindeki daha küçük ve hafif moleküllere parçalamak
için ısı ve basınç uygulandığından proses çoğunlukla, transformasyonla
(değişim) tamamlanır.
Fluid katalitik krakingde yüksek ısı ve basınç ile kimyasal
reaksiyon yaratacak bir katalizör kullanılır;hidrokrakingde, hidrojen
kullanılır.
Hidrokarbon moleküllerinin yeniden-düzenlenmesi
(rearragement) için uygulanan çeşitli rafineri prosesleri vardır; bunlardan
alkilasyon ve polimerizasyon proseslerinde hidrokarbon molekülleri parçalanmak
yerine birleştirilirler. Reformerler ve izomerizasyon üniteleri molekülleri,
kimyasal yapılarını ve büyüklüklerini değiştirmeden yeniden düzenler.
Koklaştırma prosesiyle kalıntılardan basınç altında sert, kömüre-benzer bir
madde elde edilir.
Rafineri proseslerinin son aşaması, güncel performans ve
çevre standartlarına uygun yakıtlar elde etmek için yapılan saflaştırma ve
katkı maddeleri ilavesi işlemleridir. Motorları temizleyici katkı maddeleri ile
oksijen içeriği yüksek alkoller (etanoller) ve eterler (metil tersiyer bütil
eter-MTBE- gibi) ile geliştirilen benzin daha temiz yanar ve atmosfere daha az
karbonlu bileşikler verir. Bu işlemler, otomobil dizaynında yapılan katalitik
konverterler ve diğer değişikliklerle desteklenerek petrol bazlı yakıtların
çevreye olan zararları çok azaltılmıştır; 1960’larda üretilen bir araba, bu
günün arabasından 20 kat daha fazla zararlı atık çıkarmaktaydı.
4. RAFİNERİDEN BİZE
Petrol ürünlerinin taşınmasında kullanılan en yaygın sistem
boru hatlarıdır 1800’lü yılların
başlarında doğal gaz, kuyulardan sokak lambaları ve yakınlarındaki yerleşim
yerlerine, içleri oyulmuş kütüklerle taşınırdı. Amerika’da İlk boru hattı
1885’te yapıldı, 1879’da 110 mile ulaştı, bugün ise 1 milyon milden daha fazla
uzunluktadır. Borular, (yer altına gömülür), hampetrol ve doğal gazı üretim
alanından çapları 2 inc-4 feet
arasındaki rafinerilere ve diğer kullanım alanlarına taşır.
Doğal gaz hacminin küçülmesi için basınçlandırılarak
taşınır. Boru hattı boyunca sürtünme nedeniyle oluşan basınç kaybı, kurulmuş
olan ara istasyonlarda kompresörlerle takviye edilir. Yerleşim mahalleri
yakınına gelen boru hatlarının bazıları “giriş kapısı” denilen alana alınarak
daha küçük borularla evler, okullar, kiliseler ve iş yerlerine “servise”
verilir.
Benzin ve diğer sıvı yakıtlar (ev ısıtma yakıtı ve dizel
yakıtı gibi) kendi boru hatlarından akarlar; saatte 3-6 mil sıvı akışı
sağlayacak düzenli aralıklarla kurulmuş olan pompa istasyonları bulunur. Boru
hatları, aynı anda, birbirini takip eden çok farklı yükler taşır. Yük veya
“yığın (batch) gerekli hallerde küre tanklara yönlendirilerek boru hattından
alınır. Hatlar, domuz (pig) denilen ve bir önceki yükten artakalan kirlilikler,
tortular veya mumsu maddeleri sıyırıp alan mekanik bir malzemeyle temizlenir.
Son 25 yılda çevre bilincinin artmasıyla hidrokarbon
sızıntıları ve kaçaklarını önlemeye yardımcı olacak dizaynlar ve operasyon
değişiklikleri üzerinde yoğun çalışmalar yapıldı.Delik ve sızıntıların
saptanmasında, önceleri, devriye gözlemleri, daha sonra hava basıncı testleri
kullanıldı. Bugün, temizleme malzemesi olarak bilgisayarlı sensörler (pig,
küçük domuzlar) kullanılmaktadır; borulardaki korozyon ve diğer arızalar
kolayca saptanmakta ve borular, delinme aşamasına gelmeden tamir
edilebilmektedir.
Rafineriler ve proses üniteleri yakıtı, güç üniteleri, kimya
fabrikaları ve hava meydanları gibi büyük tüketicilere doğrudan verirler.
Benzin, ev ısıtma yakıtı ve dizel yakıtı ise boru hatları, gemi tankerleri veya
mavnalarla dağıtım terminallerine veya fabrikalara verilerek oralarda geçici
olarak büyük tanklarda depolanır. Dağıtımın son aşamasında ürünler demir
yolları ve tankerlerle dağıtım şirketlerine, satıcılara ve servis
istasyonlarına gönderilir.
Petrol endüstrisinin diğer bir bölümü olan servis
istasyonları da çevre korumaya özen göstermelidir. Toprak ve atık suyun
kirlenmemesi önlenmeli, yer altı depo tankları ve bağlantı boruları korozyona
dayanıklı malzemelerden yapılmalı, delinmeler, yakıt sızıntıları ve yakıt
taşması gibi durumlar izlenmeli ve gerekli durumlarda güvenlik önlemleri ve
ekipman hazır bulunmalıdır. Servis istasyonları hava kirliliğine de dikkat
etmelidir; benzin terminallerden tankerlere, tankerlerden yer altı depo
tanklarına ve buradan pompalarla araçlara verilir.
SAĞLIK VE GÜVENLİK
Petrol ve doğal gaz endüstrisinde çalışan binlerce insan
operasyonların her kademesinde benzer ve/veya farklı tehlikelerle karşı
karşıyadırlar; dolayısıyla sağlık ve güvenlik önlemleri bu endüstrinin en
önemli kriterleridir.
Petrol endüstrisinde karşılaşılabilecek potansiyel
tehlikelerle ilgili olarak her şirket kendi güvenlik programını hazırlamakla
yükümlüdür. Genel bir program aşağıdaki konuları içerir:
·
Genel güvenlik ve sağlık önlemleri
·
Sıcak çalışma işleri; kaynak, kesme, delme,
öğütme, alevlenebilir noktalar ve depolama sırasında alınacak önlemler ve
dikkat edilecek hususlar
·
Hidrojen sülfür gazı ile ilgili bilgilendirme,
temas halinde uygulanması gereken önlemler
·
Sitenin hazırlanması sırasında alınacak önlemler
ve dikkat edilecek hususlar; gömülü boru hatlarının ve kabloların tahrip
olmaması, toksik bitkiler, polenler ve diğer maddelere karşı eğitim
·
Sondaj işlemleri sırasında sondaj donanımını
hazırlanması, yerleştirilmesi ve uzaklaştırılması aşamalarında (donanım
üzerindeki herbir ünite, araç, gereç de dahil olmak üzere), kasalama, kuyu
kontrol, tamamlama, üretim kasasının yerleştirilmesi, kuyunun işlevsel hale getirilmesi
aşamalarında eğitim
·
Her tür servis operasyonları, genel ve kısmi
bakım sırasında yapılacak işler, alınması gereken önlemler konularında kapsamlı
teorik ve uygulamalı eğitim
