Od prawie trzech lat w „Chemii Przemysłowej” publikowane były artykuły ogólnie informujące o wybranych technologiach przemysłu rafineryjno-petrochemicznego. Traktowały one np. o krakingu katalitycznym jako kluczowym procesie rafineryjnym, eterze dimetylowym, odsiarczaniu gazów metodą Clausa, procesach wodorowych w produkcji olejów bazowych oraz rafineryjnych procesach wodorowych.
    W każdej rafinerii stosowany jest określony sposób bezpośredniego integrowania instalacji (wytwórni) schematach technologicznych.

    Wybiera się go, uwzględniając przede wszystkim:
• rodzaj (rodzaje) przerabianej ropy;
• wielkość i potencjalnie możliwą zmienność zapotrzebowania na określone produkty naftowe spełniające wymagania co do składu i właściwości;
• możliwości zaprojektowania zasilania energoelektrycznego rafinerii z zastosowaniem rozwiązań maksymalnie zwiększających pewność ruchową (w warunkach narastającej tendencji do integracji przemysłu rafineryjnego i energetyki);
• możliwości finansowe w zestawieniu z kosztami rozważanych wariantów modernizacyjnych.

Tab. 1. Zmienność koncepcji technologicznych produkcji benzyn wysokooktanowych
* Benzen-toluen-etylobenzen-ksyleny

     Względy ochrony środowiska naturalnego narzucały w kolejnych latach (1975-2011, tab. 1) konieczność dokonywania w rafineriach stosownych zmian technologicznych. 
    Zmiany te przyniosły stopniowo praktycznie całkowite wyeliminowanie z benzyn silnikowych toksycznego ołowiu (tetraetyloołów) oraz rakotwórczego benzenu. W ich miejsce oktanowość wnosiły w coraz większym stopniu benzyny z fluidalnego krakingu katalitycznego i z hydrokrakingu, alkilaty i izomeryzaty, a także półprodukty syntetyczne, np. etery alkilowe. Instalacja komponowania (tzw. blendingu) benzyn zasilana jest przez wiele strumieni wysokooktanowych komponentów napływających z różnych zintegrowanych z nią instalacji rafineryjnych. Aby uzyskać pożądaną jakość i potrzebne wydajności produkowanych gatunków benzyn oraz na bieżąco dostosowywać się do różnych sytuacji eksploatacyjnych rafinerii, a także do zmieniających się oczekiwań rynku – trzeba dysponować precyzyjnymi programami komputerowego sterowania blendingiem. Obejmują one m.in. przetwarzanie danych z ciągłego analizowania składu poszczególnych strumieni komponentów. Powyższą krótką wzmiankę wprowadzono, aby podkreślić, że stosunkowo duże koszty wyposażenia i uruchomienia nowoczesnych instalacji blendingu muszą być jednak ponoszone równolegle do kosztów rozbudowy schematów czy modernizacji. Bez tego nie ma mowy o komponowaniu benzyn lub olejów napędowych (ON), których jakość spełnia wymagania określonych specyfikacji.
    Dążenie do tzw. pogłębiania przeróbki ropy naftowej oraz eliminowania siarki związanej ze średnich i ciężkich frakcji olejowych stymulowało szybkie rozpowszechnianie się procesu hydrokrakingu. Wprowadzenie jego do schematu rafinerii pociąga zwykle za sobą konieczność budowy wytwórni wodoru, której surowcem jest najczęściej wysokometanowy gaz ziemny. Przestaje bowiem wtedy wystarczać wodór z reformingu benzyn (hydrokraking jest bardzo wodorochłonny). Przede wszystkim z tych powodów (koszty inwestycyjne!) proces hydrokrakingu jest brany pod uwagę tylko w dużych rafineriach. I to jedynie wtedy, gdy z analiz bilansowych (w tym bilansów wodoru) i technologicznych oraz ocen ekologicznych i ekonomicznych wynika celowość wprowadzenia do schematu dwóch, zwykle dużych, zintegrowanych instalacji: hydrokrakingu oraz reformingu metanu z parą wodną (wytwórnia wodoru).

Tab. 2. Podstawowe informacje o najważniejszych eterach alkilowych stosowanych jako komponenty wysokooktanowych benzyn nowej formuły

    Można ocenić, że szerzej upowszechniły się inne wodorowe procesy rafineryjne, w których jednocześnie z hydroodsiarczaniem poprawiają się również inne wskaźniki jakościowe wytwarzanych produktów naftowych. I tak, przykładowo, bazowe oleje smarowe otrzymywane są w sekwencjach trzech zintegrowanych procesów wodorowych firmy Chevron (łagodnego hydrokrakingu zwanego Isocrackingiem, Isodewaxingu oraz Hydrofinishingu), charakteryzują się bardzo wysoką jakością. Bywają one nazywane niekonwencjonalnymi – są odporne na utlenianie, bezsiarkowe, mają wskaźnik lepkości ≥ 110 i doskonałe właściwości niskotemperaturowe.
    W nowoczesnych rafineriach spotykana jest coraz częściej integracja polegająca na hydroodsiarczaniu frakcji olejowej z fluidalnego krakingu katalitycznego, nieodzowna w przypadku, gdy ma być ona surowcem wytwórni olefin (pirolizy olefinowej). W procesie pirolizy wytwarza się w przemyśle światowym zasadnią część kluczowych surowców do syntez petrochemicznych: etylenu, propylenu i izobutylenu.
    Integracje technologiczne pomiędzy instalacjami syntez organicznych (petrochemicznych) są bardzo liczne i różnorodne. Należy mocno podkreślić, że wybory określonych procesów i schematów rafinerii oraz zakres, kolejność i czasokres późniejszych modernizacji technologicznych są niezwykle zróżnicowane zależnie od zdolności przerobowej, rodzaju ropy, pożądanej struktury wydajności oraz od zakładanej jakości określonych produktów naftowych, rafinerii, a także od innych uwarunkowań.

Literatura
[1]. E. Grzywa, J. Molenda: Technologia syntez organicznych, tomy 1 i 2. WNT, Warszawa 2008.
[2]. J. Molenda, „Chemia przemysłowa”: a. 2010, 2, 44-48; b. 2008, 6, 33-35; c. 2010, 3, 28-31; d. 2011, 3, 66-69; e. 2009, 4, 45-48.

Autor: Jacek Molenda

Artykuł został opublikowany w magazynie "Chemia Przemysłowa" nr 6/2011

Źródło fot.: Grupa LOTOS S.A.