Ülkemizde benzin kalitesinin yükseltilme sırası ve mantığı

Thread Content

Ülkemizde benzin kalitesinin yükseltilme sırası ve mantığı. Ülkemizde benzin kalitesinin yükseltilme sırası ve mantığı. Fransız Axens şirketi, katalitik benzin desülfürizasyonu teknolojisi alanında öncü bir konumda bulunmaktadır. Şu ana kadar bu şirket tarafından geliştirilen katalitik benzin seçici hidrojenle desülfürizasyon tekniği (Prime-G+), dünya çapında 230’dan fazla endüstriyel tesisde kullanılmaktadır; bunların 32’si Çin’de yer almaktadır. CDTECH, AXENS, UOP gibi şirketler, bu tür teknolojilerin uluslararası alandaki başlıca tedarikçileridir. Bunlardan CDTECH’in teknolojisi, katalitik damıtma hidrojenasyonu, katalitik damıtma eterleştirme ve doymamış alkenlerin isomerizasyonu gibi patentli işlem birimlerinden oluşmaktadır. Bu teknoloji oldukça gelişmiştir ve en yüksek pazar payına sahiptir; halihazırda 100’den fazla endüstriyel tesis bu teknolojiyi kullanmaktadır. 　　Ülkemizde benzin kalitesinin iyileştirilmesi süreci ve mantığı: 2000 yılı civarında başlayan Çin’deki benzin kalitesi iyileştirme süreci, bugüne kadar on yıldan fazla bir süreyi kapsamıştır. Giderek daha sıkı hale gelen benzin kalite standartları ile Çin’e özgü benzin bileşim oranları, ülke içinde benzin kalitesini artırma teknolojilerinin geliştirilmesini ve endüstriyel uygulamalarının hızlanmasını büyük ölçüde teşvik etmiştir. 2017 yılında Ulusal V benzin standardının tam anlamıyla uygulanmasından önce, geçmişteki benzin kalitesindeki iyileştirmelerin teknolojik gelişimlerini ve piyasa tercihlerini gözden geçirmek, benzinin çeşitli kalite göstergelerinin içsel mantığını analiz ederek ve rafinerilerin kendi işleme süreçlerine dayanarak benzin kalitesindeki iyileştirmelerin sıralamasını belirlemek, şu anki rafineri firmalarının Ulusal V standardına veya gelecekteki daha katı standartlara uyum sağlamak için önceden yapması gereken teknik çalışmalar olabilir:
Birincisi, ülkemizdeki benzin karışımının büyük bir kısmını katalitik benzin oluşturmaktadır. Katalitik benzinin kükürt içeriğinin azaltılması, alken içeriğinin düşürülmesi ve oktan değerinin artırılması, Ulusal IV ve Ulusal V standartlarına uyum sağlamak için ele alınması gereken üç ana konudur.
Ülkemizdeki rafineriler uzun süredir düşük kükürtlü parafin bazlı ağır ham petrol işlemektedir ve ikincil işlemlerde esas olarak katalitik kraking yöntemi kullanılmaktadır; bu durum, ülkemizdeki rafinerilerin ürettiği benzin karışımının Amerika ve Avrupa’daki rafinerilerinkinden oldukça farklı olmasına neden olmaktadır. Amerika’daki rafineri benzin havuzlarında, katalitik benzin, reforme edilmiş yağlar, alkilasyon ve izomerizasyon gibi diğer bileşenler her biri üçte bir oranında yer almaktadır. Avrupa rafinerilerindeki benzin havuzlarında, reforming yoluyla üretilen yakıtın oranı yaklaşık %50, katalitik benzinin oranı ise yaklaşık %30’dur. Alkilasyon ve izomerizasyon gibi diğer yöntemlerle üretilen yakıtlar ise yaklaşık %20’lik bir orana sahiptir. Ülkemizdeki rafineri benzin havuzlarında katalitik benzin %73 oranında yer alırken, rektifikasyon yoluyla elde edilen yağlar ve alkilasyon yağları gibi yüksek oktanlı bileşenlerin toplamı %20’nin altındadır. Benzin havuzundaki kükürt ve olefinlerin büyük bir kısmının katalitik benzinden gelmesi ve katalitik benzinin oktan değerinin 89–91 olup nispeten düşük olması, yerel rafinerilerde katalitik benzinin kükürtten arındırılması ve olefin seviyesinin düşürülmesi konusunda baskıyı artırmakta ve yüksek oktanlı benzin üretimini zorlaştırmaktadır. Rafineri tesislerinin yapısında büyük ölçüde değişiklik yaparak ülkemizin benzin bileşimini Amerika veya Avrupa standartlarına uyumlu hale getirmek, benzindeki olefin ve oktan değeri sorunlarını çözebilse de desülfürizasyon sorunu hâlâ mevcuttur. Ayrıca, reforming yoluyla elde edilen yağ oranındaki artış, benzinin fenol içeriğinin limitlerin üzerine çıkmasına neden olmaktadır ； Aynı zamanda, tesislerin yeni inşası ve yenilenmesi için büyük miktarda sermaye yatırımı gerektiği gibi, yüksek fiyatlı ve hafif ham petrolün uzun vadede istikrarlı bir şekilde temin edilmesi de mümkün değildir; bu durum kaçınılmaz olarak işletmelerin verimliliğini olumsuz etkileyecektir. Uzun vadede, ham petrolün ağırlaşması sorununun giderek artması nedeniyle, yüksek verimli bir ağır yağ/lök yağ derin katalitik dönüşüm tekniği olarak katalitik kraking, ikincil işlemede önemli bir rolünü korumaya devam edecektir. 　　Yukarıdaki faktörler göz önünde bulundurulduğunda, öngörülebilir gelecekte ülkemizin benzin piyasasında katalitik benzinin baskın konumunun temelde değişmesi beklenmemektedir. Katalitik benzinin desülfürizasyonu, alken içeriğinin azaltılması ve benzinin oktan değerinin yükseltilmesi, şu an ve gelecekte ülkemizin benzin kalitesini iyileştirme çabalarının karşılaştığı başlıca zorluklardır. 　　İkinci olarak, onlarca yıldır dünya çapındaki endüstriyel uygulamalar, katalitik benzinin seçici hidrojenle desülfürizasyonunun günümüzde hem yurt içinde hem de yurt dışında katalitik benzin desülfürizasyonu için anahtar teknoloji olduğunu göstermiştir. Fransa’daki Axens şirketi, katalitik benzin desülfürizasyonu alanında öncü bir konumda bulunmaktadır. Şu ana kadar bu şirket tarafından geliştirilen katalitik benzinin seçici hidrojenle desülfürizasyonu teknolojisi (Prime-G+) dünya genelinde 230’dan fazla tesisde kullanılmış olup, bunların 32’si Çin’de yer almaktadır. Bu teknolojinin olefin hidrojenle doyurma oranı çok düşüktür ve oktan değeri az kaybeder ； Aromatik hidrokarbonların doyuma uğrama ve parçalanma reaksiyonları gerçekleşmez, sıvı verimi neredeyse %100’dür ； Uzun süreli çalışmada stabil, katalitik kraking ünitesinin bakım periyodlarına uyumlu ； Kükürt giderme oranı %98’in üzerindedir ve bu da benzinin kükürt içeriğinin 10 ppm olma gereksinimini karşılar. Yerel rafineri işletmeleri arasında, Shandong’daki yerel rafineriler Prime-G+ teknolojisini en çok kullanmaktadır ve bu sayı 17 adettir. Bazı büyük Shandong yerel rafinerilerinde katalitik benzinin kükürt içeriği binlerce ppm seviyesine ulaşmasına rağmen, bu teknoloji kullanılarak verimlilik %99’un üzerinde olacak şekilde ulusal V standartlarına uygun benzin üretilebilmekte ve böylece Pekin-Şanghay bölgesine tedarik edilerek iyi ekonomik faydalar elde edilmektedir. 　　ExxonMobil’in katalitik benzin seçici hidrojenle desülfürizasyon tekniği (Scanfining) ile CDTECH şirketinin katalitik damıtma işlemini birleştiren katalitik benzin hidrojenle desülfürizasyon tekniği (CD Hydro/CD HDS), küresel pazarda birbirine yakın konumdadır; ancak mevcut endüstriyel uygulama performansları, Fransa’daki AXENS teknolojisiyle kıyaslandığında oldukça geridedir. Yurt içinde, Ulusal III standartlarına uygun benzin kalitesinin yükseltilmesi sürecinde, Fushun Petrokimya Araştırma Enstitüsü’nün katalitik benzin seçici hidrojenle desülfürizasyon teknolojisi (OCT serisi) kullanılan rafineriler oldukça fazladır. Sinopec, Ulusal V standartlarına uygun benzin kalitesinin yükseltilmesine yönelik temel teknoloji aracı olarak Amerikan Phillips şirketinin S-Zorb katalitik benzin adsorpsiyon desülfürizasyon teknolojisini satın aldı. Sinopec, sistem içindeki ilgili tasarım ve araştırma birimlerini bu teknolojiyi ve özel adsorbanları öğrenmeleri için görevlendirdi ve şu an bu teknoloji Sinopec’in tüm sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, Beijing Annejie Enerji Teknolojileri Şirketi tarafından geliştirilen ve Ulusal V standardlarını karşılayan katalitik benzin seçici hidrojenle desülfürizasyon teknolojisi, şu an ülke içindeki özel şirketlerde yirmiden fazla ünite olarak kullanılmaktadır. Bunlar arasında milyon tonluk endüstriyel tesisler de bulunmakta olup, bu teknoloji de göz ardı edilemeyecek bir güç olarak görülmektedir. 　　Katalitik benzin kalitesinin iyileştirilmesine yönelik teknolojilerin gelişim tarihine bakıldığında, katalitik benzinin hidrojenle desülfürizasyonu ve oktan değerinin yeniden kazanılması teknolojileri aracılığıyla katalitik benzinin hidrojenle işlenmesi sırasında meydana gelen oktan değeri kaybının giderilmesi mümkün olmamıştır. ExxonMobile’ın Octgain’i, UOP’un ISAL’ı ve ülkemizdeki benzer teknolojilerin küresel ölçekte neredeyse hiç pazar payı yoktur. Fransa’daki AXENS şirketinin teknik uzmanları, 2003 yılındaki NPRA yıllık toplantısında, katalitik benzin desülfürizasyon teknolojisinin iki temel gerekliliği yerine getirmesi gerektiğini belirttiler: Benzin veriminin azalmaması ； İndeks değişmez. Moleküler süzgeç katalizörü kullanılan katalitik benzin hidrojenle desülfürizasyonu – oktan değeri geri kazanım tekniği, reaksiyon mekanizmasındaki temel kısıtlamalar nedeniyle yukarıdaki iki gereksinimi karşılamakta zorlanmaktadır. Bu nedenle, katalitik benzinin oktan değerindeki kaybı nasıl çözeceğimiz, benzin havuzundaki çeşitli bileşenlerin kaynaklarını ve cihazlar arasındaki ilişkileri kapsamlı bir şekilde analiz etmeyi gerektirir. 　　Üçüncüsü, hafif benzinin eterleştirilmesi, ülkemizin benzin bileşimi özelliklerine uygun olan, olgunlaşmış ve uygulanabilir bir teknolojidir. Katalitik benzinde olefin oranını azaltma ve oktan değerini yükseltme teknolojilerinin gelişim alanı sınırlıdır. Kurşunsuz benzin üretiminin ilk aşamasındaki temel hedef, katalitik benzindeki olefin oranını azaltmaktır. Olefin azaltıcı katalizörler ve katalitik kraking işlemleri sayesinde, günümüzde ülke genelindeki çoğu rafineride katalitik benzinin olefin içeriği %30–40 arasında seyretmektedir. Bu durum, rafinerilerin hafif ürün verimlerinin düşmesine, benzinin oktan değerinin azalmasına ve dizel yakıtının oktan değerinin kötüleşmesine neden olmuştur. Uluslararası IV ve V standartlarına uygun benzinler için katalitik kraking işlemlerine ve katalizörlere bağımlı kalınmaya devam edilirse bu sorunlar daha da kötüleşecektir. Piyasadaki yaygın katalitik hafif benzin eterleştirme teknolojilerinin karşılaştırmalı analizi, katalitik hafif benzinin eterleştirilmesinin ardından katalitik ağır benzinle karıştırılmasıyla elde edilen tam fraksiyonlu katalitik benzinde olefin miktarının yaklaşık 10 puan azaldığını ve oktan değerinin 1 birim arttığını göstermektedir. Aynı zamanda, yaklaşık %4’lük metanolün benzin bileşenlerine dönüştürülmesi ve eterleştirme sonrası benzinin buhar basıncının düşmesi sayesinde benzin havuzuna daha fazla yüksek oktanlı hafif hidrokarbon bileşeni eklenebilmekte; bu gibi çeşitli faktörler işletmelerin verimliliğini daha da artırmaktadır. 　　CDTECH, AXENS, UOP gibi şirketler, bu tür teknolojilerin uluslararası alandaki başlıca tedarikçileridir. Bunlardan CDTECH’in teknolojisi, katalitik damıtma hidrojenasyonu, katalitik damıtma eterleştirme ve doymamış alkenlerin isomerizasyonu gibi patentli işlem birimlerinden oluşmaktadır. Bu teknoloji oldukça gelişmiştir ve en yüksek pazar payına sahiptir; halihazırda 100’den fazla endüstriyel tesis bu teknolojiyi kullanmaktadır. CDTECH şirketi, bu teknolojiyi sırasıyla CNPC Nanchong rafinerisi, Golmud rafinerisi ve Ürümqi petrokimya tesislerine devretti. 　　Dört, Benzinin oktan değerini artırmak ve Ulusal V standartları ile gelecekteki daha sıkı benzin kalite standartlarına uyum sağlamak için alkilasyon teknolojisinin geliştirilmesine odaklanmak, aynı zamanda reforming teknolojisinin de dengeli bir şekilde geliştirilmesi gerekmektedir. Ulusal V standartları ve gelecekteki daha sıkı benzin kalite standartları kapsamında, katalitik benzinin derin desülfürizasyonu ve olefin içeriğinin azaltılması, benzinin düşük oktan değeri sorununu daha da artırmıştır. Katalitik benzinin orta bileşenlerinin düşük oktan değeri ise araçların çalışma ve hızlanma performansını olumsuz etkilemektedir. Gelecekte araç motorlarının verimliliği ve emisyonlarına ilişkin gereklilikler, yakıt standartlarının yüksek oktan değerleri sağlarken aynı zamanda daha düşük karbon içeriğine sahip olmasını zorunlu kılmaktadır. Katalitik kraking, uzun vadede ikincil işleme için temel yöntem olarak kalacaktır; bu nedenle yukarıda belirtilen sorunları çözmek için alkilasyon teknolojisinin geliştirilmesine odaklanmak çok önemlidir. Alkilasyon yağının ana bileşenleri, yüksek oktan değerine sahip çok dallı izoalkanlardır; içinde olefin veya aromatik bileşikler bulunmaz, kükürt içeriği düşüktür ve buhar basıncı azdır. Bu özellikleri nedeniyle temiz benzinlerin üretiminde ideal bir karışım bileşenidir. Özellikle katalitik benzinin orta seviye oktan değerini artırmada, benzinin oktan değerlerinin dengeli bir şekilde dağıtılmasında ve geleceğin düşük karbonlu yakıt standartlarının karşılanmasında, alkilasyonla üretilen yağlar, diğer yüksek oktanlı bileşenlerin yerine geçemeyecek bir rol oynamaktadır. Katalitik kraking ünitesi aracılığıyla daha fazla sıvılaştırılmış gaz üreterek daha çok alkilasyon yağı elde edilebilir; aynı zamanda daha fazla propilen de üretilerek benzinin oktan değeri yükseltilebilir ve üniteden elde edilen hafif ürünler artırılabilir. Böylece işletmelerin ekonomik verimliliği artar. Katalitik kraking, ikincil işleme süreçlerinde anahtar bir ünite olarak rolünü daha da güçlendirir. Böylece zorlukları fırsata dönüştürebilir, güçlü yönlerimizi kullanıp zayıf yönlerimizi göz ardı ederek, Çin’in özelliklerine uygun ve geleceğin gelişim yönleriyle paralel olan bir benzin kalite iyileştirme yolunu izleyebiliriz. Katalitik reforming üniteleri yalnızca yüksek oktanlı benzin bileşenleri üretmekle kalmaz, aynı zamanda kimya endüstrisine ham aromatikler de sağlar ve rafineriler için önemli bir hidrojen kaynağıdır. Uluslararası alanda hafif ham petrol kaynaklarının ve yerel düzeyde nafta kaynaklarının kısıtlı olması ile benzin karışımlarındaki benzen içeriğine getirilen sınırlamalar göz önünde bulundurulduğunda, çeşitli faktörlerin dengeli bir şekilde değerlendirilmesi ve imkanlar doğrultusunda reforming teknolojisinin geliştirilmesi gerekmektedir. 　　Yukarıdaki analize dayanarak, benzin havuzunun oktan değerini artırmak için 3–5 yıl süreyle bölge bölge ve aşamalı olarak, benzin havuzundaki alkilasyonla üretilen yakıtın ve reforming yoluyla elde edilen yakıtın oranının şu anki %20’nin altındaki seviyesinden %30’a çıkarılması ve katalitik benzinin oranının ise yaklaşık %60 seviyesine düşürülmesi düşünülebilir. Hafif benzin eterleştirme tekniğinin kullanılması ve benzin havuzunun bileşim yapısının ayarlanması yoluyla, katalitik kraking ünitelerinin alken azaltma kısıtlamaları kademeli olarak ortadan kaldırılır; böylece katalitik kraking ünitelerinin hafif ürünlerin üretimini artırma ve düşük karbonlu alkenlerin daha fazla üretilmesi konusundaki temel rolü en üst düzeye çıkarılır. Düşük değerli karbon dörtlüleri ve metanol kaynakları etkin bir şekilde kullanılarak, yüksek oktanlı ve yüksek standartlardaki benzinlerin üretim oranı daha da artırılır. Dikkatli planlama ve ayrıntılı araştırmalar sayesinde “kalite arttıkça işletmelerin verimliliği de artar” şeklindeki ideal durum gerçekleştirilebilir.