1 διύλιση πετρελαίου

Το παραπάνω αποτέλεσμα επιτυγχάνεται με την εφαρμογή τριών διακεκριμένων διεργασιών: της ατμοσφαιρικής απόσταξης του αργού πετρελαίου, του διαχωρισμού των αερίων και των βενζινών και της εν κενώ απόσταξης του ατμοσφαιρικού υπολείμματος. Οι τρεις αυτές διεργασίες αποτελούν συνήθως μια παραγωγική μονάδα, τη λεγόμενη μονάδα διύλισης αργού πετρελαίου. Επειδή το αργό πετρέλαιο περιέχει εκτός από τους υδρογονάνθρακες και άλλες διάφορες ουσίες (θείο, μερκαπτάνες, νερό, οξυγόνο, άζωτο κ.α.) το καθιστούν πρακτικά άχρηστο σε ακατέργαστη μορφή. Αρχικά το αργό πετρέλαιο υφίσταται ειδική κατεργασία για την απομάκρυνση των προσμείξεων του θείου που περιέχει. Η κατεργασία αυτή ονομάζεται αποθείωση του πετρελαίου.

Η αγορά εξάλλου, χρειάζεται ορισμένα πετρελαϊκά υλικά με επακριβώς καθορισμένα χαρακτηριστικά (βενζίνες, κηροζίνη, ντίζελ, μαζούτ, λιπαντικά έλαια) και για το σκοπό αυτό το πετρέλαιο διυλίζεται για να πάρουμε τα τελικά προϊόντα του.

Τα τελικά προϊόντα της διύλισης διακρίνονται σε ενεργειακά (βενζίνες, καύσιμα στροβιλοαντιδραστήρων, ντίζελ και μαζούτ οικιακής χρήσης, βαρέα μαζούτ) και σε μη ενεργειακά (άσφαλτοι, λιπαντικά).

Ό σκοπός ενός διυλιστηρίου πετρελαίου είναι, μέ κλασματική απόσταξη νά διαχωρίση τό αργό πετρέλαιο αρχικά σέ κλάσματα, μέ βάση τήν περιοχή τών σημείων βρασμού κάθε κλάσματος, οπότε σχηματίζονται ενδιάμεσα ακατέργαστα προϊόντα. Τό αργό πετρέλαιο δίνει μετά τό διυλίστήριο, αέριο καύσιμο, υγραέρια, νάφθα, βενζίνη, κηροζίνη, ντίζελ, μαζούτ, Gas oil, άσφαλτος κ.α.

Απόσταξη αργού πετρελαίου

Η απόσταξη είναι μία μέθοδος που χρησιμοποιείται για να διαχωρίσει μίγματα υγρών ή αερίων που έχουν διαφορετικά σημεία βρασμού. Στην πετροχημική βιομηχανία η απόσταξη χρησιμοποιείται για τη διύλιση αργού πετρελαίου.

Το αργό πετρέλαιο προθερμαίνεται στους 400^οC και στη συνέχεια τροφοδοτείται μέσα σε μία στήλη κλασματικής απόσταξης. Κάθε στήλη έχει στρώματα ή «δίσκους» που επιτρέπουν σε βαριά υγρά, τα οποία υγροποιούνται, να βυθίζονται στον πυθμένα της στήλης. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια ποικιλία από σχέδια δίσκων («κάψες», «τζετ» και «διάτρητοι δίσκοι»), αλλά ο καθένας επιτρέπει στους ατμούς, οι οποίοι περνούν προς τα πάνω στη στήλη, να αναμιγνύονται πλήρως.

Η στήλη έχει θερμοκρασιακή βαθμίδα. Το πάνω μέρος (130^οC) είναι ψυχρότερο από τον πυθμένα (530^οC). Καθώς οι ατμοί ανέρχονται μέσα στη στήλη, η θερμοκρασία μπορεί να είναι αρκετά χαμηλή ώστε να συμπυκνωθούν λιγότερο πτητικά μόρια, ενώ τα πιο πτητικά (και μικρότερα) μόρια θα φτάσουν εύκολα στα ψηλότερα τμήματα της στήλης. Έτσι, ο κάθε δίσκος θα περιέχει μίγματα υγρών με περίπου ίδια σημεία βρασμού και ίσες μοριακές μάζες. Αυτά τα «κλάσματα» μπορούν έπειτα να τραβηχτούν έξω και να αποσταχθούν εκ νέου, ώστε να διαχωριστούν τα υγρά συστατικά τους.

Παρακάτω ακολουθούν τα κυριότερα κλάσματα από την πρώτη απόσταξη. Δίνονται τα σημεία βρασμού τους και οι επί τοις εκατό συνεισφορές στο μίγμα.

Αέριο διύλισης, 40^οC, 1-2%

Το αέριο διύλισης αποτελείται από αλκάνια με ένα έως τέσσερα άτομα άνθρακα. Το κυριότερο συστατικό είναι το μεθάνιο. Τα αλκάνια μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καύσιμο ή ως σημείο εκκίνησης για την παραγωγή πετροχημικών.

Νάφθα, 40-220^οC, 15-40%

Η νάφθα και η βενζίνη είναι όροι που περιγράφουν το υγρό μίγμα των υδρογονανθράκων, οι οποίοι περιέχουν ενώσεις C₅ και C₁₀. Η σημαντικότερη εφαρμογή αυτού του κλάσματος γίνεται στη μηχανή εσωτερικής καύσης. Τα αμερικανικά διυλιστήρια χρησιμοποιούν το μεγαλύτερο μέρος του κλάσματος της βενζίνης (ελαφριάς νάφθας) για την ανάμιξή του με έλαια κινητήρων. Η νάφθα είναι το κλάσμα βενζίνης που χρησιμοποιείται στην πετροχημική βιομηχανία για την παραγωγή χημικών ουσιών.

ονομάζεται ή ακατέργαστη βενζίνη πού χρησιμοποιείται ώς πρώτη ύλη στήν βιομηχανία τών πετροχημικών. Ή νάφθα είναι σημαντική πρώτη ύλη γιά τήν παραγωγή αρωματικών υδρογοναθράκων. Από τούς εκατοντάδες υδρογονάθρακες πού δίδει ή βιομηχανία τού πετρελαίου οί περισσότεροι χρήσιμοι γιά τήν παραγωγή πετροχημικών προϊόντων είναι : τό μεθάνιο, τό αιθένιο, τό προπένιο, τό βουτένιο καί τό βενζόλιο. Τό πρώτο ανήκει στήν ομόλογη σειρά τών αλκανίων, τά άλλα ανήκουν στήν ομόλογη σειρά τών αλκενίων, ενώ τό τελευταίο ανήκει στήν ομόλογη σειρά τών αρωματικών υδρογοναθράκων.

Ή βενζίνη είναι μίγμα υδρογοναθράκων μέ 5 έως 12 άτομα άνθρακα στό μόριο των. Οί μέσες ιδιότητες τού μίγματος αυτού πλησιέστερα στίς ιδιότητες τού οκτανίου. Ή βενζίνη χρησιμοποιείται κυρίως ώς καύσιμο στίς μηχανές εσωτερικής καύσεως τών αυτοκινήτων. Τό ποσοστό τής βενζίνης πού παίρνουμε από τό πετρέλαιο είναι πού μικρό (15-30%) καί δέν επαρκεί γιά νά καλύψη τίς ανάγκες τής καταναλώσεως πού αυξάνονται λόγω αυξήσεως τών αυτοκινήτων. Γιά νά αυξηθή ή απόδοση τού πετρελαίου σέ βενζίνη εφαρμόζεται ή μέθοδος τής πυρόλυσης (Cracking process). Ή πυρόλυση σπάει τούς δεσμούς στά μεγάλα μόρια καί επιτρέπει νά σχηματίζονται νέοι δεσμοί στά μικρά μόρια πού παράγονται τύπου βενζίνης. Γιά νά βελτιώσουμε τήν ποιότητα τής βενζίνης, νά αυξήσουμε δηλαδή τόν αριθμό τών οκτανίων, θερμαίνουμε τήν βενζίνη απουσία αέρα οπότε γίνεται αναμόρφωση, δηλαδή υδρογονάθρακες χωρίς διακλαδώσεις μετατρέπονται σέ ισομερείς μέ διακλαδισμένη αλυσίδα. Ισομέρεια ονομάζεται τό φαινόμενο όταν δύο οί περισσότερες ενώσεις έχουν τό ίδιο μοριακό τύπο, αλλά παρουσιάζουν διαφορές στίς ιδιότητές των.

Κηροζίνη, 160-250^οC, 10-15%

Η κυροζίνη αποτελείται κυρίως από υδρογονάνθρακες C₁₁ και C₁₂. Πρόκειται για μία ύλη τροφοδοσίας στην παραγωγή καυσίμων αεριωθουμένων, παραφίνης και παραφινέλαιου για οικιακή χρήση.

Πετρέλαιο εσωτερικής καύσης (ντίζελ), 320-350^οC, 15-20%

Το πετρέλαιο εσωτερικής καύσης (ντίζελ), C₁₃ και C₂₅ υδρογονάνθρακες, χρησιμοποιείται σε μηχανές ντίζελ, όπου τα καύσιμα καίγονται με συμπίεση. Εφαρμόζεται επίσης σε κάμινους θερμάνσεως. Συχνά πυρολύεται για να παράγει μεγαλύτερη ποσότητα βενζίνης.

Υπόλειμμα, άνω των 350^οC, 40-50%

Το υπόλειμμα από την πρώτη κλασματική απόσταξη είναι ένα πολύ σύνθετο μίγμα, το οποίο τροφοδοτείται σε μία δεύτερη στήλη –ένας σωλήνας κενού– για περαιτέρω απόσταξη. Τα δύο κυριότερα κλάσματα που προκύπτουν από αυτό είναι τα λιπαντικά έλαια ή κεριά και η άσφαλτος. Τα κεριά είναι πολύ μαλακά στερεά με αλυσίδες μεταξύ C₂₆ και C₂₈. Με τη βοήθεια ενός κενού δεν είναι απαραίτητες υψηλές θερμοκρασίες και υπάρχει μικρότερη πιθανότητα πυρόλυσης των μακριών αλυσίδων.

Το στερεό που απομένει είναι ένα μη πτητικό υλικό και χρησιμοποιείται για την ασφαλτόστρωση δρόμων και τη στεγανοποίηση υλικών.