SVEU
Č
ILIŠTE U ZAGREBU
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije
Zavod za tehnologiju nafte i petrokemiju
Dr. sc. Katica Serti
ć
-Bionda
PROCESI PRERADE NAFTE
Predavanja
Zagreb, 2006.
P
P
R
R
O
O
C
C
E
E
S
S
I
I
P
P
R
R
E
E
R
R
A
A
D
D
E
E
N
N
A
A
F
F
T
T
E
E
-
-
p
p
r
r
e
e
d
d
a
a
v
v
a
a
n
n
j
j
a
a
SADRŽAJ
1. Uvod
1
2. Nafta
3
2.1. Kemijski sastav
3
2.2. Fizikalna svojstva
8
2.2.1. Gusto
ć
a 8
2.2.2. Viskoznost
9
2.2.3. Površinska i me
đ
ufazna napetost
10
2.2.4. Toplinska svojstva
10
2.2.5. Nisko temperaturna svojstva
10
2.2.6. Visoko temperaturna svojstva
11
2.2.7. Opti
č
ka svojstva
12
2.3. Klasifikacija i karakterizacija nafte
13
2.3.1. Empirijska karakerizacija nafte
13
2.3.2. Strukturno-grupna analiza
13
2.4. Pridobivanje, sabiranje i priprema nafte
14
2.5. Transport nafte
15
2.6. Odsoljavanje nafte
16
3. Procesi i proizvodi prerade nafte
18
3.1. Podjela procesa
18
3.1.1. Primarni procesi
18
3.1.2. Sekundarni procesi
19
3.1.3. Procesi obrade
21
3.2. Temeljni proizvodi
23
3.3. Destilacija
25
3.3.1. Atmosferska destilacija
27
3.3.2. Vakuumska destilacija
29
3.4. Toplinsko krekiranje
30
3.4.1. Termodinamika
30
3.4.2. Reakcijski mehanizmi
33
P
P
R
R
O
O
C
C
E
E
S
S
I
I
P
P
R
R
E
E
R
R
A
A
D
D
E
E
N
N
A
A
F
F
T
T
E
E
-
-
p
p
r
r
e
e
d
d
a
a
v
v
a
a
n
n
j
j
a
a
3.9.3. Sirovine i kvaliteta proizvoda
92
3.9.4. Proces
93
3.10. Polimerizacija (oligomerizacija)
95
3.10.1. Termodinamika
96
3.10.2. Katalizatori
96
3.10.3. Reakcijski mehanizam
96
3.10.4. Proces
97
3.11. Hidrodesulfurizacija
99
3.11.1. Termodinamika
99
3.11.2. Katalizatori
100
3.11.3. Reakcijski mehanizmi
100
3.11.4. Proces
102
4. Naftni proizvodi
105
4.1. Motorni benzini
106
4.2. Dieselsko gorivo
112
4.3. Maziva ulja
116
4.3.1. Procesi dobivanja mazivih ulja
117
4.3.2. Osnovna svojstva
121
4.3.3. Aditivi
121
4.3.4. Klasifikacija mazivih ulja
122
5. Oznake
124
6. Literatura
127
P
P
R
R
O
O
C
C
E
E
S
S
I
I
P
P
R
R
E
E
R
R
A
A
D
D
E
E
N
N
A
A
F
F
T
T
E
E
-
-
p
p
r
r
e
e
d
d
a
a
v
v
a
a
n
n
j
j
a
a
1
1.
UVOD
Nafta, kapljevita do polu
č
vrsta prirodna tvar, nalazi se u zemljinoj kori, sastavljena je
pretežito od smjese brojnih ugljikovodika, a uvijek sadrži i sumporove, dušikove i kisikove
organske spojeve te u vrlo malim udjelima teške metale. Naj
č
eš
ć
e je sme
đ
e-zelene do sme
đ
e-
crne boje. Naziv nafta perzijskog je podrijetla, nastao od glagola
nafata
, znojiti se (znoj
zemlje), a
petrolej
, s istim zna
č
enjem, složenica je od gr
č
ke rije
č
i
petros
(kamen) i latinske
rije
č
i
oleum
(ulje).
Od ve
ć
eg broja teorija o postanku nafte, danas se smatra kako je nafta nastala od ostataka
organskih tvari taloženih u zemljinim slojevima, biljnog i životinjskog podrijetla, posebice od
alga i mikroorganizama kao planktona i bakterija koje se vrlo brzo razmnožavaju. Nafta kao
lijek upotrebljavala se od davnih vremena, što je zapisano u jednom od najstarijih
staroegipatskih, farmaceutskih dokumenata
˝
Papirus Ebers
˝
. U sjevernoj Americi skupljali su
je Indijanci na površini zemlje, te je rabili kao univerzalni lijek. Nafta je bila i u XV stolje
ć
u
na popisu lijekova Božidarovi
ć
eve ljekarne u Dubrovniku pod nazivom
˝
Olio petrolio
˝
. Marco
Polo opisao je velike zdence u Azerbajdžanu iz kojih se vadila nafta i upotrebljavala za
lije
č
enje kožnih bolesti i kostobolje. U zadnje vrijeme preradom nafte izoliran je ljekoviti
sastojak naftalan. Me
đ
utim, najzna
č
ajnija primjena nafte zapo
č
inje od sredine XIX stolje
ć
a
kada je usavršen postupak za dobivanje petroleja, dugo vremena upotrebljavanog za rasvjetu.
Pronalaskom motora s unutarnjim izgaranjem krajem stolje
ć
a i razvojem motornih industrija
zapo
č
inje zna
č
ajna primjena naftnih destilata. Destilacijom nafte do 200°C dobiven je benzin,
do 280°C dieselsko gorivo, dok se ostatak, nakon destilacije, upotrebljavao kao loživo ulje, za
proizvodnju parafina, te bitumena.
U povijesti pridobivanja nafte u sjevernoj Hrvatskoj poznato je nekoliko nalazišta od davnina
koja se vezuju za potrese, kopanje bunara i sl. Nalazišta
˝
pakline
˝
(prirodnog bitumena) i
˝
ulja
˝
(nafte) bila su razlogom da se neko naselje, dio zemljišta ili potok nazovu npr. Paklina,
Paklenica, Paklenja
č
a, Uljanik i sl. Naftna groznica kod nas zapo
č
inje osamdesetih godina
XIX stolje
ć
a favoriziranjem doma
ć
e (austrougarske) proizvodnje i prerade nafte, koja je bila
stimulirana visokim uvoznim carinama za naftu.
Nafta se nalazi pretežito u zasebnim ležištima, nastalim pod utjecajem erozijskih procesa
migracijom kroz pukotine iz mati
č
nih u kolektorske stijene. U tim se ležištima, uz naftu nalazi
i zemni plin koji se pretežito sastoji od metana, a sadrži još i plinove i pare viših
ugljikovodika, te sumporovodik, ugljikov dioksid i druge plinove. U zavisnosti o podrijetlu i
P
P
R
R
O
O
C
C
E
E
S
S
I
I
P
P
R
R
E
E
R
R
A
A
D
D
E
E
N
N
A
A
F
F
T
T
E
E
-
-
p
p
r
r
e
e
d
d
a
a
v
v
a
a
n
n
j
j
a
a
3
U tom vremenskom razdoblju cijene nafte su bile vrlo niske: 1.80 USD po barelu nafte (12.58
USD po toni nafte) kao što je Arabian Light, a sredinom 70-tih godina, zbog ekonomski
nepogodne situacije u svijetu, cijena je polako po
č
ela rasti i dostigla vrijednost od 12 USD
(83.88 USD po toni nafte) po barelu. Ve
ć
e cijene nafte zna
č
ajno utje
č
u na racionalnu
potrošnju što je dovelo do inovacija i unaprje
đ
enja postoje
ć
ih procesa, te novih tehnoloških
rješenja. Pove
ć
ana je u
č
inkovitost procesa, posebice procesi reformiranja razvojem novih
selektivnih katalizatora. Razvitkom procesa alkilacije i izomerizacije poboljšana je kvaliteta
nastalih produkata, uz primjenu procesa hidrodesulfurizacije za krajnju doradu. Tako
đ
er, tim
procesima pove
ć
an je prinos benzina sa 20 na 30%, srednjih destilata sa 35 na 40%, a
smanjen udjel teških ulja s 35 na 15%.
Nafta je neobnovljivo, fosilno gorivo i prema tome ograni
č
ene dostupnosti. Me
đ
utim, još
dugo vremena biti
ć
e glavni izvor energije i to otkrivanjem novih izvora, otkrivanjem novih
postupaka va
đ
enja iz postoje
ć
ih izvora i poboljšanim procesima prerade. Potražnja je najviše
usmjerena na lake proizvode (motorna goriva, petrokemijske sirovine, ukapljene plinove) i
neke posebne proizvode (maziva ulja, bitumen). Zbog rastu
ć
e važnosti naftnih proizvoda
budu
ć
a istraživanja kretati
ć
e se u smjeru optimizacije procesa, posebice razvitkom novih,
trajnijih, aktivnijih i selektivnijih katalizatora koji omogu
ć
uju blaže procesne uvjete (tlak,
temperaturu, vrijeme zadržavanja, itd.).
Proces reformiranja ima dvije osnovne funkcije: poboljšanje oktanskog broja i proizvodnja
vodika. Regeneracija unutar ovog procesa omogu
ć
ava ve
ć
u i ujedna
č
eniju proizvodnju tokom
vremena. Koksiranje i visbreaking procesi su niske selektivnosti i zato
ć
e se vremenom
zamijeniti procesima hidrokrekiranja i obrade ostataka vodikom. Procesi alkilacije i
izomerizacije,
č
iji su produkti
˝
idealne
˝
molekule, su procesi budu
ć
nosti. Uvo
đ
enje, posebice
alkilacije, ponekad može biti jako zahtjevan proces. Zamjena teku
ć
ih katalizatora
(fluorovodik i sulfatna kiselina)
č
vrstim katalizatorima poželjno je poboljšanje procesa. Ova
dva procesa kao produkte daju tražene komponente, za razliku od ostalih procesa prerade koji
daju šire frakcije, i time su sli
č
niji procesima dobivanja petrokemijskih proizvoda.
