Chen Junwu: Çin’de rafineri katalitik kraking teknolojisinin başlangıcı hikayesi

Birinci aşama: Kendi geliştirme çalışmalarının başlaması ve yabancı teknolojilerin incelenmesi. 1960’ların başında, eski Sovyetler Birliği’nin yardımıyla inşa edilen Lanzhou rafinerisinde kullanılan katalitik kraking tekniği hareketli yatak katalitik krakingiydi; katalizörler hâlâ amorf silikon-alüminyum küreciklerinden oluşuyordu. Oysa Batı’da zaten akışkan yatak katalitik kraking tekniği mevcuttu ve katalizörler mikroküreli moleküler süzgeçlerden oluşuyordu. Hem hafif yağ verimi hem de seçicilik açısından bu teknoloji, Sovyetler Birliği’ndekinden çok daha üstündü. Gördük ki, Sovyet teknolojisi Batı teknolojisinden yirmi yıl gerideydi; bu da Amerika’nın 40’lı yıllarındaki seviyesine denk geliyordu. O dönemde Sovyetler Birliği de daha gelişmiş teknolojilere sahip değildi; onların teknolojisi henüz Amerika’nın 1940’lardaki teknoloji seviyesinin ötesine geçememişti. Dolayısıyla, altmışlı yılların uluslararası ileri teknolojisine nasıl ulaşılacağı, o dönemde ülkenin rafineri endüstrisinin karşılaştığı büyük bir sorundu. O zamanlar yabancı ülkelerin sıradan teknolojileri size satılabilirdi, ancak stratejik olarak ileri teknolojiler asla bize satılmazdı. Amerika Birleşik Devletleri Çin’e teknolojik ambargo uyguladığı için Çin yalnızca kendi başına geliştirme yoluna gitmek zorunda kaldı; yalnızca kendi çabaları ve yenilikleriyle ilerleyebildi. İşte bu, Petrol Bakanlığı’nın 1961 Aralık ayında Pekin’de düzenlediği yeni rafineri teknolojilerinin geliştirilmesine ilişkin bilim ve teknoloji konferansının asıl amacıydı. Ancak, Lanzhou rafinerisinde yaptığımız deneylerin hiçbiri başarılı olmadı; katalizör kaybı çok fazlaydı. Gelişmiş katalitik kraking teknolojilerini incelemek için yurt dışına gitmeyi büyük bir arzuyla bekliyoruz. Tam 1961 yılının sonunda, Petrol Bakanlığımızdan birkaç uzman inceleme yapmak üzere Küba’ya davet edildi. Petrol Bakanlığı yetkilileri Küba’da iki rafineriyi ziyaret etti; biri Amerika tarafından, diğeri ise İngiltere tarafından inşa edilmişti. Bunlar arasında o dönemin en gelişmiş akışkan katalitik kraking ünitesi de vardı; bu teknoloji, Petrol Bakanlığı’nın Xiangshan toplantısında geliştirilmesi kararlaştırılan yeni bir teknolojiydi ve ünite tasarımcısı olarak ben atanmıştım. Petrol Bakanlığı yetkilileri, Küba’ya inceleme yapmanın eşi benzeri görülmemiş bir fırsat olduğunu düşündüler. Küba’daki rafinerilerdeki üst düzey çalışanlar yabancılardı; Küba Devrimi başarılı olduktan sonra bu kişilerin çoğu ülkeden ayrıldı. Küba tarafı bize cömertçe bir sürü bilgi verdi, ama bunları nasıl işleyeceksiniz? Bilgiler sorunları çözmek için verilmiyor; onları kendi anlayabileceğiniz teknolojiye dönüştürmek için büyük çaba sarf etmek gerekiyor. Petrol Bakanlığı yetkilileri, Küba’ya beş farklı alandan uzman teknik personel daha göndermeye kararlı. Ben ise proses mühendisliği alanında çalışıyorum ve ülkemizdeki Fushun tesislerinin tasarımcısıyım; hem ülke içinde mühendislik projeleri geliştirmek hem de yurtdışında incelemeler yapmak gibi önemli bir görev üstleniyorum. Diğer arkadaşlarımız ise ekipman, makine, ölçüm cihazları gibi alanlardan geliyor. Küba’da elde edilen çok sayıdaki fluidize edilmiş katalitik kraking bilgisi, yalnızca fluidize edilmiş katalitik kraking teknolojisiyle ilgili sorunları çözmekle kalmaz, aynı zamanda rafineri işlemlerine ilişkin diğer teknolojileri de kapsar. İnceleme ekibimiz esas olarak katalitik kraking teknolojisine odaklanmış, aynı zamanda normal ve düşük basınçlı distilasyon ile katalitik reforming alanlarındaki teknik bilgileri de göz önünde bulundurmuştur. Yarım yıl içinde bu bilgileri mümkün olduğunca kopyalayarak veya yazılı olarak düzenlemeye çalıştık. O dönemdeki temel sorun, yerel mühendislik tasarımlarını ve ekipman üretimini yönlendirebilmek için işlemler ve ekipmanlarla ilgili sorunları netleştirmekti. Neyse ki Küba’ya giden birkaçımız da görevi üstlendi, görülmesi gereken her şeyi gördü ve not alınması gereken her şeyi not aldı. Bu yüzden geri döndükten sonra Çin’in katalitik kraking teknolojisini sıfırdan, hiç yoktan geliştirmeye başladık. Eylül 1962’den Şubat 1963’e ve Eylül 1964’ten Şubat 1965’e kadar olan iki buçuk yıl boyunca, bu teknolojinin özünü temel olarak kavradık; birçok konuda sadece nasıl yapıldığını değil, aynı zamanda neden yapıldığını da anladık.

İkinci aşama: “Kediye bakıp kopyalamaktan” “kaplana bakıp kopyalamaya” Fushun ve Daqing’de inşa edilen yıllık 600 bin tonluk akışkan katalitik kraking tesisleri “kediye bakıp kopyalama” yöntemiyle inşa edilmiştir. Daha sonra Petrol Endüstrisi Bakanlığı, Shandong’daki Shengli rafinerisinde boyutları iki katına çıkarılmış, yıllık 1,2 milyon tonluk bir akışkan katalitik kraking tesisinin tasarlanıp inşa edilmesine karar verdi; bu da “kaplana bakıp kopyalama” yöntemidir. Bu cihazın tasarımı Pekin Tasarım Enstitüsü tarafından yapıldı, ben ise teknik danışmanlık görevini üstlendim. “Kediye bakıp kaplan çizme” sürecinde sorunlar ortaya çıktı; sorun esas olarak teknik seviyemizin yetersiz olmasından kaynaklanıyor. Kopyalayıp kullanmak mümkün, ancak ölçek iki katına çıkarılıp cihazın kapasitesi de iki katına artırıldığında sorunlar ortaya çıkıyor. Üstelik o dönemde yöneticiler de bazı yenilikler yapılmasını istiyordu; bu koşullar altında tasarladığımız şeylerde biraz sorun oldu. 1967 yılının sonunda, yıllık 1,2 milyon ton kapasiteli fluidize edilmiş katalitik kraking ünitesinde test çalışmaları nispeten sorunsuz ilerledi; ancak katalizörün günlük tüketimi yaklaşık 30 ton seviyesine ulaşınca ünite çalışmayı durdurmak zorunda kaldı. Günde otuz ton katalizörün kaybedilmesi kesinlikle kabul edilemezdi; çünkü o dönemde ülkemizde bu tür katalizörler üzerinde araştırmalar yapılıyordu (bu da “Beş Altın Çiçek” geliştirme projesinin bir parçasıydı), ancak henüz endüstriyel olarak üretilemiyordu. Ülkemizde kullanılanlar ise İngiltere’den ithal edilen 3A mikro küreli moleküler süzgeç katalizörleriydi ve bunların fiyatları da oldukça yüksekti. Bu da, fluidizasyonun temel teorilerini iyi incelememizi ve endüstriyel tesislerde katalizör kaybının nedenlerini bulmamızı gerektirir. Ama bu, herhangi bir araştırma enstitüsünün laboratuvarında yapılabilecek bir şey değil; testlerin büyük endüstriyel tesislerde gerçek ortamda yapılması gerekiyor. Isıl olarak çalışan endüstriyel cihazların rejeneratörlerinin çapı yaklaşık dokuz metredir; laboratuvarlarda olduğu gibi kolayca tekrarlanamaz ve bu nedenle test ve araştırma planlarının iyi hazırlanması gerekir. Özel soruşturma ekibinin başı olarak atanarak, ekipteki kişilerle birlikte birçok kez Fushun ve Daqing’e gidip geldim. Daqing’deki normal işleyişe ait akışkanlaştırma verilerini ve yılda 1,2 milyon ton kapasiteli katalitik kraking ünitesinin rejeneratörlerindeki katalizör yoğunluğu ve dağılımına ilişkin verileri analiz edip karşılaştırdıktan sonra, akışkan yataktaki hava akışının dengesiz olmasının Shengli rafinerisinde katalizör kaybının temel nedeni olduğunu tespit ettik. Endüstriyel tesislerde ortaya çıkan sorunlar, akışkanlaştırma mekanizmalarını teorik olarak daha derinlemesine incelememizi teşvik etti. Önce yıllık 600 bin ton kapasiteli tesisler üzerinde araştırma ve testler yapıldı; testlerden sonra yıllık 1,2 milyon ton kapasiteli büyük tesislerde kısmi testler gerçekleştirildi ve ardından kapsamlı testler yapıldı. Bu süreç defalarca tekrarlandı ve sonunda bazı düzenlilikler tespit edildi; bunlar daha sonra akışkanlaştırılmış katalitik kraking tesislerinin test kuralları ve tasarım standartları haline geldi. Test, daha önce pek anlamadığımız düzenleri ve verileri kavramak içindir; yeni testlerle sürekli yeni veriler elde edilir ve bunlar düzenlendikten sonra daha da ilerleme kaydedilir. Testler o kadar da basit değil; büyük bir reaktör veya rejeneratörün çapı on kat artırıldığında, içindeki zorlukları anlamak da kolay değildir. Hem teorik analiz gereklidir, hem de bazı akışkanlaştırma test teknikleri kullanılmalıdır. Daha sonra rafinerimizin işleme kapasitesi giderek arttı ve 600 bin ton/yıl kapasiteli fluidize edilmiş katalitik kraking ünitesi yetersiz kaldı; bu yüzden kapasitenin 1,2 milyon ton/yıl seviyesine çıkarılması gerekti. Ölçek büyüdükçe, fluidizasyon konusunda kaçınılmaz olarak birçok sorun ortaya çıkar ve bunlar teorik analiz ile test tabanlı teşhis yöntemlerinin birleştirilmesi yoluyla çözülür. Bir dizi test teşhis yöntemi geliştirdikten sonra, endüstriyel tesislerin işletme ve tasarım seviyeleri önemli ölçüde yükseldi ve fluidize edilmiş katalitik kraking tesislerinin tasarım ölçeği de yeni bir seviyeye ulaştı. 1962’de başlayan yıllık 600 bin tonluk yabancı katalitik kraking teknolojisi çalışmaları “kediye bakıp taklit etme” yöntemiyle yapıldı ve 1965’te faaliyete geçti; yıllık 1,2 milyon tonluk katalitik kraking ise “kaplanı taklit etme” yöntemiyle gerçekleştirildi ve 1968’de işletmeye alındı. Bazı sorunlar ortaya çıktıktan sonra sürekli iyileştirmeler yapıldı ve 1969’a gelindiğinde neredeyse tamamen başarıya ulaşıldı; yani biz de “kaplanı taklit etme” yöntemiyle başarılı olduk.

Üçüncü aşama: Tasarım Enstitüsü’nde rafineri deney tesisi kurulması. 1972 yılında Yakıt Kimyasalları Endüstrisi Bakanlığı, rafineri teknolojilerinde yeni işlemler, yeni malzemeler ve yeni ekipmanlar geliştirmek amacıyla Luoyang Tasarım Enstitüsü’nde bir rafineri deney tesisi kurulmasını onayladı. 1975 yılında deneysel tesis inşa edildikten sonra, katalitik kraking alanında bir dizi deney gerçekleştirildi ve mühendislik tasarımı ile teknoloji geliştirmenin sıkı bir şekilde entegre edildiği yeni bir teknolojik yenilik modeli oluşturuldu. 1970’lerden önce, yabancı katalitik kraking ham maddelerine katık olarak fuel oil kullanılmazdı. Çin’in Daqing ham petrolünde katalizör için zararlı olan nikel ve vanadyum içeriğinin çok düşük olduğunu göz önünde bulundurarak, bir deneme tesisinde Daqing’in atmosferik basınçlı fuel oilinin katalitik kraking işlemine dahil edilmesiyle ilgili deneyler yaptık ve ısı alımına gerek kalmadan istikrarlı üretim sağladık. Aynı zamanda, Petrokimya Bilim Araştırma Enstitüsü de Mudanjiang rafinerisinde başarılı bir deney gerçekleştirdi ve böylece katalitik krakingde katranlı ham petrol kullanımına ilişkin yasaklar kaldırılmış oldu. 1983 yılında, Sinopec Grubu’nun öncüsü olan Çin Petrokimya Grubu kuruldu. Ülkemizin rafinasyon teknolojisinin uluslararası öncü seviyelere ulaşması için bir araştırma projesi başlatılmasına karar verildi. Ben ve Akademisyen Min Enze, **“Altıncı Beş Yıllık Plan” kapsamındaki bu projenin katalitik kraking çalışma grubunun başkanı ve yardımcı başkanı olarak görev aldık. Amacımız, Daqing’deki normal basınçlı katran yağlarının katalitik krakingi için yeni işlemler ve yeni tür katalizörler geliştirmektir. Proje konusunu dokuz alt konuya ayırdım ve rejeneratör yatağından ısı alımını, iç bobinler aracılığıyla ısı alımı ile dış ısı alıcıları aracılığıyla ısı alımı olmak üzere iki gruba böldüm (dış ısı alıcıları ise “yukarı akışlı” ve “aşağı akışlı” olarak daha da ayrılır). Dış ısı alıcı yapısının tasarımında, ısı transfer verimliliğini artıran ve ısı alıcı yapısını daha kompakt hale getiren uzunlamasına kanatlı tüp tabanlı yüksek verimli ısı alma çözümünü önerdim. Aynı zamanda, geçmişte hiç yapılmamış olan bazı temel uygulamalı araştırmalar da yürütüldü; örneğin Petrol Üniversitesi’ne yanma dinamiği üzerine araştırmalar yapılması, Çin Bilimler Akademisi Süreç Mühendisliği Enstitüsü’ne ise akışkanlaştırma konusunda araştırmalar yapılması görevleri verildi. 1985 yılında, Daqing normal basınçlı katran yağı katalitik kraking projesi Shijiazhuang rafinerisinde başarıyla gerçekleştirildi. Bu araştırma başarıları, Çin’i katı yakıt katalitik kraking işleme alanında dünya lideri konumuna getirmiştir. Yurtdışındaki katalitik kraking tesislerinde reaktörler ve rejeneratörler her zaman aynı yükseklikte yan yana, farklı yüksekliklerde yan yana ve eş eksenli gibi çeşitli düzenlemelerle yerleştirilmiştir. Oysa Çin’de daha önce inşa edilen katalitik kraking tesisleri tamamıyla aynı yükseklikte yan yana düzenlenmiş tipteydi. Şirketin Baş Mühendisi Jiao Liansheng’in önerisi üzerine, şirketin Luoyang’daki deneme fabrikasında daha az alan kaplayan ve daha esnek çalışabilen eş eksenli katalitik kraking tesisleri geliştirdim. Özellikle valf sistemleri, işlem kontrolü ve iki aşamalı rejenerasyon konularındaki zorlukların üstesinden gelerek yılda 50 bin ton kapasiteli eş eksenli katalitik kraking tesisini devreye aldım. Sinopec tarafından görevlendirilen uzmanlar tarafından yapılan değerlendirmelerin ardından, Chen Daoyi liderliğindeki tasarım ekibine rehberlik ederek Lanzhou’da kapasitesi 10 kat artırılmış, yılda 500 bin ton kapasiteli eş eksenli katalitik kraking tesisinin inşasını sağladım. Bu tesisler 1984 ve 1985 yıllarında sırasıyla **Tasarım Altın Ödülü** ve **Bilimsel ve Teknolojik İlerleme Birinci Ödülü**ne layık görüldü. 1988 yılında, Şanghay Gaoqiao Petrokimya Rafinerisi’nin baş mühendisi Zhu Renyi, Gaoqiao’da yeni inşa edilecek olan 1 milyon ton/yıl kapasiteli katalitik kraking ünitesinin hem eşeksenli ve kompakt olmasını, hem de yanmış yakıt tanklarının verimli bir şekilde yenilenmesini talep etti. Bu meydan okumayı kabul ettik ve yanma tankının üst kısmına büyük delikler içeren bir dağıtım plakası yerleştirilmesi, bu plakanın üzerine de yüksek hızlı türbülanslı yatak konulması şeklinde daha yenilikçi bir çözüm önerdik. Şirketin ekipman araştırma enstitüsünde akışkanlaştırma testleri yapıldı ve bu çözüm Takahashi Petrokimya Şirketi’nin rafinerisinde başarıyla uygulamaya kondu. Günümüzde, işletmelerin üretim süreçlerine göre, yılda 50.000–100.000 ton gibi küçük ölçeklerden yılda 3,5–4 milyon ton gibi büyük ölçeklere kadar esnek bir şekilde akışkan katalitik kraking tesisleri tasarlayabilmekteyiz. Katalitik krakingin mühendislik tasarımı, “benzerini kopyalamaktan” “canlı ve dinamik bir yapıya” kavuşmuştur. Eğer o zamanlar Fushun katalitik kraking ünitesinin geliştirilmesi bir tek çiçeğin açması gibiyse, şimdi ise tüm bahçe muhteşem çiçeklerle dolu. Çin’de akışkan katalitik kraking mühendisliği teknolojisinin geliştiricilerinden biri olarak, Çin’in rafineri teknolojisinin gelişimini ve büyümesini gözlemledim ve bununla son derece gurur duyuyorum.

Chen Junwu’dan öğrenin, petrokimya sektörünün gelişimine katkıda bulunun.

Katalitik kraking konusunda iletişim kurmak için WeChat’te liyubo0818’i ekleyin; böylece ileride daha rahat iletişim sağlayabiliriz. Teşekkürler