Dette blogginnlegget undersøker rolig reisen til råolje fra dypet av undergrunnen, der den gjennom raffineringsprosessen omdannes til gass og drivstoff, og blir energien som driver det moderne samfunnet.
Morgensolen titter frem og signaliserer starten på dagen. Du slår på lysene, tar en varm dusj og varmer opp suppe på gasskomfyren til frokost. Mens du skifter til rene klær og går ut, står bilene tett pakket langs de svarte veiene. Det er det kjente morgenscenen vi møter daglig. Likevel, hvis bare én ting skulle forsvinne fra dette bildet, ville all denne rutinen umiddelbart synke inn i mørket. Den ene tingen er olje.
Olje er som livsnerven i det moderne samfunnet. Den driver kraftverk, puster liv i byer, samtidig som den danner asfalten som bygger veiene som forbinder dem. Det som en gang bare var en mørk, tyktflytende væske har blitt forvandlet til lette gasser og klare oljer, som nå strømmer gjennom hvert hjørne av byen. Hvordan ble denne skitne væsken, begravd dypt under jorden, livsnerven som forsyner det moderne samfunnet med energi? Det er «hjertet» i råoljeraffineringsprosessen som gjør dette mulig.
Råolje, petroleum i sin naturlige tilstand, er en blandet væske som inneholder forskjellige hydrokarbonforbindelser med forskjellige molekylvekter. Prosessen med å bearbeide denne råoljen til de forskjellige petroleumsproduktene vi bruker er råoljeraffineringsprosessen. Raffineringsprosessen kan grovt sett deles inn i tre deler.
Den første er toppingsprosessen. Dette er utgangspunktet og fundamentet for hele raffineringsprosessen, som separerer råolje i de ulike komponentene gjennom destillasjon. Kjerneutstyret for denne prosessen er det atmosfæriske destillasjonstårnet. Dette tårnet utfører destillasjon under atmosfæriske trykkforhold og inneholder flere plater, eller brett, installert internt for å la væsken passere gjennom. Råolje som kommer inn i tårnet strømmer nedover langs disse platene, mens høytemperaturgass passerer oppover mellom dem. Gassen overfører varme til de flytende komponentene, noe som får noen til å kondensere og bli flytende. Motsatt fordamper flytende komponenter med lavere kokepunkter som har absorbert varme, og stiger oppover, mens de med høyere kokepunkter strømmer tilbake nedover platene. Gjennom denne gjentatte prosessen akkumuleres den lavestkokende LPG-gassen på toppen av destillasjonstårnet. Når man beveger seg nedover, separeres lettere oljer som bensin, parafin og diesel sekvensielt. Den tyngste, høyestkokende restoljen forblir på bunnen av tårnet.
Det andre trinnet er hydroskimming-prosessen. Produktene som separeres i den foregående toppingsprosessen inneholder store mengder urenheter som svovel og nitrogen, noe som resulterer i lav kvalitet og lav pris. Derfor er en ekstra raffineringsprosess nødvendig for å fjerne disse urenhetene og forbedre drivstoffkvaliteten. Dette kalles hydroskimming-prosessen, eller hydrogenbehandlingsprosessen. Kjernen i denne prosessen er hydrobehandling, eller hydrogenbehandlingsreaksjonen. Dette innebærer å introdusere en katalysator og hydrogengass i hydrokarbonforbindelser for å fjerne urenheter som svovel og nitrogen som var bundet mellom karbonmolekyler. I moderne raffineringsprosesser brukes primært kobolt-molybden- eller nikkel-molybden-seriekatalysatorer. Disse katalysatorene spiller en avgjørende rolle i å forbedre effektiviteten ved fjerning av urenheter og forbedre drivstoffets miljøvennlighet.
Det siste trinnet er krakkingsprosessen. Tungoljen som utvinnes fra bunnen av toppingsprosessen utgjør en betydelig andel og står for omtrent 40–60 % av det totale produktet. Denne tungoljen har imidlertid en ekstremt høy molekylvekt og et for høyt kokepunkt, noe som gjør videre destillasjon vanskelig under atmosfæriske trykkforhold. Urenhetskonsentrasjonen er også høy, noe som resulterer i en økonomisk verdi som er lavere enn råolje. Derfor er det nødvendig med en prosess for å bearbeide denne tungoljen på nytt og produsere ytterligere lettolje. Dette kalles krakkingsenheten, eller oppgraderingsprosessen. Lettolje består av de samme elementene som tungolje, men skiller seg ut ved å ha en enklere molekylstruktur og en mindre molekylvekt. Med andre ord, nedbrytning av de store tungoljemolekylene i mindre fragmenter produserer lettolje. Dette er kjerneprinsippet i oppgraderingsprosessen, og den representative reaksjonen som muliggjør det er hydrokrakking. Når en katalysator og hydrogengass tilføres en polymer hydrokarbonforbindelse under høy temperatur og trykk, trenger hydrogenatomer inn mellom karbonatomene og bryter bindingene. Under denne prosessen brytes de lange karbonkjedene ned, og den tunge råoljemassen separeres i lettere komponenter. Disse lettere komponentene separeres deretter igjen i en destillasjonskolonne, og de gjenværende komponentene brukes til slutt som det primære råmaterialet for asfalt.
Utover dette finnes det diverse hjelpeprosesser innenfor raffineringsoperasjonen. Disse inkluderer HMU-prosessen, som produserer hydrogengassen som kreves for reaksjoner; BTX-prosessen, som produserer aromatiske forbindelser som fungerer som basismaterialer for petrokjemiske produkter; og ALK-prosessen, som produserer råmaterialer for oljetilsetningsstoffer og smøremidler. Disse ulike prosessene er organisk integrert for å danne et enkelt, massivt raffineri. Enheten som er ansvarlig for å designe, drifte og administrere hele dette komplekse og enorme systemet er kjemiingeniøren. Kjemiingeniører designer ikke bare anleggets struktur og fører tilsyn med den daglige driften, men utfører også forskning for å forbedre effektiviteten og utføre kontinuerlig inspeksjon og vedlikehold. Raffinerier kan operere uten avbrudd nettopp fordi kjemiingeniører eksisterer, noe som gjør det mulig for det moderne samfunnet å puste kontinuerlig. Av denne grunn kan ikke raffineringsprosessen stoppe et eneste øyeblikk. Dermed holder kjemiingeniører lysene i raffineringsprosessen brennende sterkt i dette øyeblikket, og lyser stille opp nåtiden og fremtiden til det menneskelige samfunnet.
