Olieraffinage

Olieraffinage

Schematische weergave van een destillatietoren. Fracties met een hoog kookpunt condenseren onderin de toren waar de temperatuur het hoogst is en fracties met een laag kookpunt condenseren bovenin de toren.

Raffineren is het bewerken van olie met als doel deze beter bruikbaar te maken voor het beoogde gebruik. Dit artikel behandelt voornamelijk de raffinage van aardolie. Plantaardige en dierlijke oliën worden echter meestal ook geraffineerd om ze geschikt te maken voor consumptie of om er bruikbare grondstoffen aan te onttrekken, de gebruikte chemische en fysische processen verschillen nogal van die bij de raffinage van aardolie gebruikt worden.

Raffinage van aardolie heeft een dubbel doel: brandstof produceren en basischemicaliën produceren. De ruwe olie wordt gescheiden in haar verschillende bestanddelen en gescheiden van onzuiverheden.

Fysische processen

Ontzouten en ontwateren van ruwe aardolie

Ruwe aardolie bevat water, gesuspendeerde vaste stoffen, anorganische zouten en metaalverbindingen. Deze verontreinigingen kunnen corrosie en verstopping van de raffinageapparatuur en vergiftiging van de katalysator voor katalytische processen veroorzaken. Een deel van deze stoffen worden bij de winning al afgescheiden, maar niet alle. Daarom is de eerste stap bij olieraffinage het ontwateren en ontzouten. Dit gebeurt door toevoegen van heet water die de opgeloste stoffen extraheert. De olielaag wordt vervolgens gescheiden van de waterige laag waarna de olielaag wordt geleid naar de destillatietoren.

Destillatie van ruwe aardolie

Elke stof in ruwe olie heeft zijn eigen kookpunt. Daarom wordt de olie verhit tot maximaal ongeveer 350-370°C waarbij de olie overgaat in dampvorm. De oliedampen worden in een destillatietoren geleid. De dampen stijgen op door de destillatietoren en worden tegelijkertijd afgekoeld. De zwaarste stoffen hebben een hoog kookpunt, de lichtere stoffen een laag kookpunt. De zwaardere stoffen zullen dus eerst condenseren. De lichtere stoffen stijgen verder door de toren. Uiteindelijk krijgt men op bepaalde plaatsen in de toren producten die aan de gewenste eigenschappen voldoen.

fractie	temperatuur	C atomen per molecule
gas	<20°C	1-4
lichte nafta	20-80°C	5-6
zware nafta	80-175°C	7-10
kerosine	175-260°C	10-14
Gasolie	220-350°C	9-25
residu	>350°C	>25

Hydrotreating

Onder hydrotreating verstaan we zuivering onder invloed van waterstofgas. Hierbij worden heteroatomen uit de ruwe aardoliefracties verwijderd door een reactie met waterstof waarbij de C-s, C-N en de C-O verbindingen worden gebroken. Het doel van hydrotreating is:

• beschermen van katalysatoren tegen vergiftiging door een heteroatoom bevattende elementen
• verbetering van de naftaeigenschappen
• bescherming van het milieu

vooral gasolie bevat veel zwavel. Indien deze niet wordt verwijderd treedt er luchtvervuiling op met SO₂ dat zorgt voor zure regen. Deze zwavel moet eerst verwijderd worden daar anders een product als bijvoorbeeld nafta onbruikbaar is voor verdere bewerking. De zwavel zit ingebed in zogenaamde thiolgroepen. Door toevoeging van o.a. waterstof en een katalysator wordt de zwavel uit de thiolen gehaald en omgezet in waterstofsulfide dat op zijn beurt weer kan worden verwerkt tot normaal zwavel.

Katalytische reforming

Zie Katalytische reforming voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Katalytische reforming is niet alleen van belang voor de productie van benzines met een hoog octaangetal maar speelt ook een belangrijke rol bij de productie van aromaten voor de chemische industrie. Met behulp van een platinakatalysator worden ketens vertakt of tot cyclische koolwaterstoffen omgezet.

Stookolieconversie

Kraken

Zie Kraken (scheikunde) voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Conventionele raffinaderijen kunnen uitsluitend producten leveren die in de aardolie aanwezig zijn. Het is uitgesloten dat de marktvraag naar die producten precies overeenkomt met deze samenstelling. Er is dus behoefte om de ene fractie om te zetten naar de andere. Meestal gebruikt men omzetting van zware naar lichtere fracties.

polymerisatie en alkylatie

Kraken van zwaardere fracties levert naast lichtere fracties ook gas op. Dit gas is commercieel van minder belang. Daarom worden deze gasvormige koolwaterstoffen gebruik om benzine te produceren.

polymerisatie

Zie Polymerisatie voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Onder invloed van een katalysator worden twee of meerdere olefine moleculen aan elkaar gekoppeld. het bekomen reactieproduct bestaat uit een mengsel van isomeren die slechts 1 dubbele binding bevatten. ze hebben doorgaans een hoger octaangehalte dan paraffinehomologen.

alkylatie

Zie Alkylatie voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Alkylatie is een reactie tussen olefinen en isobutaan tot vorming van sterk vertakte alkanen. de bedoeling is de productie van benzine met een hoog octaangetal uitgaande van laagmoleculaire alkenen en isobutaan.

Mediabestanden

Meer mediabestanden die bij dit onderwerp horen, zijn te vinden op de pagina Oil refinery op Wikimedia Commons.