P01 De stap na de winning en het transport: Het raffineren

Ruwe olie bestaat uit vijf verschillende scheidbare fracties. De scheiding start door de ruwe olie in een toren op ongeveer 400 °C te brengen, waarna het mengsel gefractioneerd wordt. De lichte moleculen en die met weinig interactiecapaciteiten (van der Waals, Coulomb) komen het hoogst in de toren terecht.

Bij deze gefractioneerde distillatie wordt gebruik gemaakt van geperforeerde platen, waardoor het opstijgend gas voortdurend door de neerdalende vloeistof borrelt. Dit doorborrelingsproces verzekert een zeer goede scheiding. De verschillende fracties kunnen dan op een bepaalde hoogte afgetapt worden. Na de raffinage worden alle fracties ontzwaveld en eventueel verder behandeld in bijkomende raffinages, kraak- en reformeringsinstallaties.


Fractie 1 , heeft een kooktraject dat lager is dan
150 °C. Deze fractie is zeker niet zuiver. Ze bestaat nog eens uit een mengsel van verschillende verbindingen waarin men nog twee subfracties kan onderscheiden: een deel bestaande uit verbindingen die 1 tot 4 koolstofatomen bevatten (gebruikt voor LPG-gas (Liquified Petroleum, een mengsel van butaan en propaan)) en een tweede, bestaande uit verbindingen die 4 tot 12 koolstofatomen bevatten. Dit laatste mengsel vormt de basis voor benzine en bevat ook de naftafractie. Deze nafta zal op zijn beurt gebruikt worden als grondstof voor het kraken en reformeren (zie verder).

Fractie 2, kookt tussen 150 en 240 °C. Ze bestaat uit moleculen met 9 tot 16 koolstofatomen en wordt na verdere raffinage gebruikt als oplosmiddel en als brandstof voor straalvliegtuigen.

Fractie 3, met een kooktraject tussen 240 en 315 °C, bestaat uit moleculen met 15 tot 25 koolstofatomen.
Daaruit worden verder dieselolie (diesel), lichte stookolie en smeeroliën bereid.

Fractie 4, heeft een kooktraject tussen 315 en 375 °C. De moleculen zijn hier al redelijk groot (20 tot meer dan 30 koolstofatomen). Deze fractie wordt gebruikt als zware stookolie (brandstof voor ketels in fabrieken en grote schepen).

Fractie 5, heeft een kookpunt dat hoger is dan 375 °C. Ook hier zijn de moleculen groot (tot meer dan 30 koolstofatomen). Deze vijfde fractie (ongeveer de helft van de ruwe olie !) wordt echter zo optimaal mogelijk benut.

Men poogt om zoveel mogelijk lichtere fracties te verkrijgen uit het distillaatresidu. Daarom wordt dit laatste na de eerste distillatie een tweede keer verwarmd en gedistilleerd. Dit distillaat wordt op zijn beurt katalytisch gekraakt (zie verder) en omgevormd tot benzineen dieselingrediënten. Het nieuw verkregen residu wordt dan nog eens gedistilleerd (maar nu onder verminderde druk) met vorming van zware stookolie als distillaat. Het eindresidu wordt aangewend voor dak- (roofing) en wegbedekking.

Nafta is dus een van de fracties die verkregen wordt bij de raffinage van aardolie. Een deel ervan wordt gebruikt voor de vorming van hoogkwalitatieve benzine; een ander deel is het basismengsel voor het kraken en reformeren.

De ontzwaveling gebeurt door de vorming van waterstofsulfide door omzetting van de zwavel-verbindingen met het tijdens het kraken gevormde waterstofgas.

Na de raffinage worden tal van produkten aan de brandstoffen toegevoegd om die stabieler en beter vloeibaar te maken. Tevens verkrijgen ze hierdoor anticorrosie-eigenschappen en wordt de verbrandingskwaliteit opgedreven.

Bij LPG wordt ethaanthiol als waarschuwend geurmiddel toegevoegd.
In benzine worden de loodhoudende anti-klopverbindingen (zoals tetraethyllood) vervangen door mengsels van tolueen, tert-butylmethylether en ethanol. Er moeten ook anti-neerslagverbindingen toegevoegd worden om de sensoren, kleppen, injectoren en controlesystemen voor vervuiling te vrijwaren. Octadecylamine is zo’n verbinding.
Tertiaire aminen met polyetheenoxideketens houden zowel diesel als benzine vloeibaar, ook bij zeer lage temperatuur. Deze laatste verbindingen maken tevens een snelle fasescheiding met water mogelijk. Om polymerisatie van een aantal brandstofverbindingen (die verstoppingen kunnen veroorzaken) tegen te gaan,
worden er ook anti-oxidantia (b.v. 2,6-di-tert-butyl-pcresol of BHT) bijgemengd.

Bij diesel en lichte stookolie spreekt men niet van het octaangetal ((octaan = C₈H₁₈) maat voor de klopvastheid van benzine. De grootte van het getal komt overeen met het percentage isoöctaan in een kunstmatig brandstofmengsel van n-heptaan en isoöctaan, dat in de motor dezelfde anti-klopeigenschappen bezit als de onderzochte benzine.), maar van het cetaangetal ((octaan = C₁₆H₃₄) getal dat uitdrukt dat een dieselbrandstof, wat betreft ontstekingskwaliteit, zich op dezelfde manier gedraagt als een kunstmatig brandstofmengsel van cetaan en methylnaftaleen).

Normale dieselbrandstof heeft een cetaangetal van ongeveer 40. Dit is equivalent aan een mengsel van
40% n-cetaan in methylnaftaleen. Om het cetaangetal te verhogen voegt men octylnitraat toe. In diesel worden ook biocides (quaternaire ammoniumverbindingen) en dezelfde anti-oxidantia en detergenten als in benzine bijgemengd.
Bariumcarboxylaten verminderen de rookproduktie.
Om de wasstructuur (die bij lage temperatuur ontstaat) te breken, voegt men in de raffinaderij poly-2- penteen toe.

In het geval van kerosine moet men er enkel voor zorgen dat de brandstof zeer zuiver en perfect watervrij is. Vliegtuigen vliegen op grote hoogte bij temperaturen ver beneden het vriespunt; er mag dan ook niets in de brandstof aanwezig zijn dat de leidingen zou kunnen verstoppen.