koolaj

PTE Fizikai Intzet; Krnyezetfizika I. 8. Kolajtermels, felhasznls fizikja; 2011-12, NB

1

8. Elads: Kolajtermels, felhasznls fizikja.

8.1. Kolaj fajtk. Kolaj kitermels. 8.2. Kolajszllts. 8.3. Kolajfinomts. Feldolgozs termkei. 8.4. Kzlekeds. 8.5. A kolaj kitermels s feldolgozs krnyezeti hatsai.

8.1. Kolaj fajtk. Kolaj kitermels.

A kolaj keletkezsrl ma legelfogadottabb elmlet szerint a tengerben elhalt s a fenkre sllyedt llati s nvnyi szervezetek, elssorban egysejt lnyek alkotta iszap a szapropl levegtl elzrtan, mikroorganizmusok hatsra bekvetkez bomlsnak termke. A keletkezett sznhidrognek a fldkregben elvndoroltak, mg a kolajcsapdnak nevezett, megfelel zrrtegek kz nem kerltek. Ezek a kolajtelepek. A kolajcsapdkat fell, gz tnemereszt boltozatos kzetrteg, vagy vetrteg hatrolja.

A magyar kolajvagyont a haznk terlett bort triszkori (200-250 milli v) tenger ledkeinek tulajdontjk. Az ledkes mszk karsztos repedseiben gylt ssze.

A legkiterjedtebb kolajtelepeket a nagy tblk felboltozdsainl lehet tallni: pl. Arab-, szaharai, Volga-Url vidki, szak-Amerikai tblk. A nagy geolgiai trsvonalaknl nagyon nagy mennyisgben gylt meg, sok rtegben: pl. Baku, Kalifornia.

A kolaj elfordulsok legmlyebb hatra 15 km. A fldkregben tallhat kolajtelepek fizikai, kmiai tulajdonsgai nagyon eltrek lehetnek. Lehet egszen vilgos, hgfolys, de fekete, flkemny anyag is. A kolaj szne lehet: fehr, srga, srga, vrsesbarna, barna, zld).

A kolaj viszkozitsa szintn 1-2 nagysgrendet tfog, srsgk: 700-1000 kg/m3. Tbb, mint 75 %-t sznhidrognek alkotjk. A venezuelai kolajoknl ez csak 35-38 %. A sznhidrognek pros szm hidrognt tartalmaz molekulk homolg sornak tagjai molekulaslyuk 16 s 850-900 kztt van. A nylt sznlnc molekulk kzl fleg teltettek (egyenes, vagy elgaz parafinok) fordulnak el: ltalnos kpletk: CnH2n+2, valamint ritkbban a teltetlen nylt lnc sznhidrognek, olefinek. CnH2n.

A vilgpiacon a kolajokat szrmazsi helyk s srsgk alapjn klnbztetik meg. A srsg a feldolgozs lehetsgeire jellemz, minl kisebb a kolaj srsge, annl tbb motorhajtanyagot lehet belle ellltani.

A kolajok a sznhidrogneken kvl mg a kvetkez komponenseket tartalmazhatjk: ss vz kolloid emulzi formjban, oldott gzok, svnyi szennyezsek, szuszpendlt szilrd kolloid rszecskk.

A vz, gz levlaszts utn az olajban tallhat elemek a kvetkezk: Elem Tmegszzalk C 80-88 H 10-14 S 0,01-5,0 N 0,1-1,7 O 0,5-7,0 Fmek (Fe, V, Ni, stb.)


2

Egy-egy olajtartalm rteg vastagsga nhny mtertl, nhny tz mterig terjed. A kolajrteg felett legtbbszr metn tallhat, ezenkvl szndioxid, hidrogn szulfid, nitrogn,

A kolajat legelszr petrleumknt vilgtsra hasznltk nagyobb mennyisgben. A XIX. szzad vgn az elektromossg s a gz megkrdjelezte a kolaj rtkt. A belsgs motorok s a gpkocsi feltallsa robbansszer fejldst eredmnyezett a felhasznlsban. 1870-ben mg csak 1 milli tonnt termeltek a vilgon. 1900-ban viszont mr 20 millit 2001-re pedig az vi 3600 milli tonna (3,6 Gt, a teljes energiafogyaszts fele) kitermelst rte el az emberisg. Nagy felhasznli az egyes hadseregek.

Az OPEC (Organisation of Petroleum Exporting Countries, Olaj Exportl Orszgok Szervezete) llamok a vilg termelsnek tbb, mint a felt szolgltatjk. Az olajvsrls teszi ki a vilgkereskedelem 20 %-t. (Fejld orszgokbl szrmazik 90 % s 70 % a fejlett orszgokba kerl.

Nagy kapacits lelhelyek vannak a Perzsa-blben, Szaud-Arbiban, szak-Afrikban, s Szibriban, tovbb, Nigriban, Venezuelban, Indonziban, Mexikban, Alaszkban, az szaki-tengeren. Folyamatosan kutatjk az j lelhelyeket, amelyek egyre kedveztlenebb adottsgak. (nagyon mly rtegek, nehezen megkzelthet terletek, vastag rtegben tfagyott sarkkri vezetek, kellemetlen trpusi terletek). Remnyt keltek a selfeknek nevezett kontinentlis talapzatok, amelyeket csak 200-300 mter mly tengerek bortjk. (Anglia, Norvgia, Vietnm,..) A vilg olajtermelsnek 30 % szrmazik mr innen. Mindezek azonban jelentsen megnvelik a kitermels s a szllts kltsgeit.

Olajmez ltestsnek programja: Olajmez felmrse. A kitermelsi egytthat szrazfldi mezk esetben 0,3-0,4. Termelsi terv, technolgia megtervezse. Termel kutak kialaktsa. Mezn belli cshlzatok kiptse. Felszni ltestmnyek kiptse. Frsok elvgzse: tlag sebessg 50 m/nap (kutatfrsok 15 km-nl is mlyebbek). Termel kutak ltestse (legmlyebb 9600 m) napi hozamuk: 10-100 tonna/nap. Olajmez tervezett lettartama: 40 v. Mlytengeri kutak (prbafrs 6300 mly vzben 600 mteres behatols). A tengeri kutak nagyon-nagy veszlye a cstrskor kiml kolaj. Finomtk ltestse.

A kitermelsnek hrom szintjt klnbztetik meg: Elsdleges eljrs: amikor az olaj felhajtereje miatt jn a felsznre (gzsapka nyomsa miatt) Msodlagos eljrs: a felhajtert klnbz anyagok benyomsval nvelik. Ilyen a

szndioxid. Harmadlagos eljrs: porzus kzeten bell fokozzk a nyomst. Forr gzzel cskkentik a

kolaj viszkozitst, felleti feszltsgt. Vgl szivattyzssal kell felhozni a kolajat. (15 %).

8.2. Kolajszllts.

Kevs kivteltl eltekintve a kitermelt olaj nem a helysznen kerl felhasznlsra. El kell szlltani azt a fogyaszthoz, ami legtbb esetben valamelyik orszg kolaj-finomtja. A szlltsi mdok kzl az risi tankhajkkal trtn vzi szllts a legolcsbb. Azonban a


3

szrazfldek bels terletein lv olajlelhelyekrl, mint pldul a szibriai lelhelyek, illetve a kiktkbl a finomtkba csvezetken kell elszlltani az olajat.

A tankhajval trtn szlltsnl ngyszer tbbe kerl a csvezetkes szllts. A csvezetkes szllts sszegnek tbb, mint ngyszerese a vasti szllts sszege, mg a vasti szlltsnak kzel ngyszerese a kzti szllts.

Mszaki jellemzs az olajvezetkekrl. Az olajvezetkek 30-120 cm kztti tmrj acl vagy manyag csvekbl vannak sszelltva. Lehetsg szerint a fld fl teleptik ket. Ennek ellenre a fejlettebb, vrosi, vagy krnyezeti szempontbl rzkeny terleteken ltalban a fld al 1 mteres mlysgbe gyazzk ket. Az olajat a vezetk mentn fellltott szivattyllomsok tartjk mozgsban. Az tlagos folysi sebessg 1-6 m/s.

A Bartsg csvezetk (oroszul: , nyeftepravd druzsba) a vilg leghosszabb kolajvezetke (a msodik leghosszabb a Baku-Tbiliszi-Ceyhan csvezetk). Oroszorszgbl halad nyugati irnyba tbb, mint ngyezer kilomtert. Ma az orosz (s kazah) olaj eurpai szlltsainak f artrija Eurpa fel.

A csvezetk a dlkelet-oroszorszgi Szamara vrosnl kezddik, ahol a Nyugat-Szibribl az Uralbl s a Kaszpi-tengertl rkez olajat tplljk bele. A belarusz Mazir vrosnl szaki s dli gra szakad. A Belaruszba lp csvezetk szlltkapacitsa vi 70 milli tonna vente. A dli g Ukrajnba, Szlovkiba, a Cseh Kztrsasgba s Magyarorszgra tart. Az szaki g tszeli Fehroroszorszg megmaradt terleteit, hogy elrje Lengyelorszgot, valamint Nmetorszgot.

Ukrajnban, a magyar s a szlovk hatr kzelben a vezetk kt irnyba gazik el. Az egyik Magyarorszgra halad, a msik Szlovkiba. Ez utbbin kapja az orosz kolajat Csehorszg is. A szlovkiai gon vi mintegy 20 milli tonna kolaj halad t.

A dlrl, Fiumbl rkez Adria vezetk kapacitsa 10 milli tonna. Tbbszr felmerlt, hogy az oroszorszgi kolajszlltsok akadozsa esetn az Adria vezetken megfordthat a szllts irnya (az Adriai-tengerrl ebben az esetben vzi ton szlltott kolaj rkezne), erre azonban mg sohasem kerlt sor.

Az elltsi zavarok thidalsra Magyarorszgnak a Nemzetkzi Energia gynksg elrsai alapjn minimum 90 napos kolajtartalkot kell tartania, a kszletezst az sszes importrt tmrt szervezet, a Kolaj- s Kolajtermk Kszletez Szvetsg (KKKSZ) vgzi.

8.3. Kolajfinomts, feldolgozs termkei

A kolaj feldolgozs sorn ltrehozott termkek: Motorhajtanyagok, Tzelanyagok, Kenyanyagok, Petrolkmiai termkek

A kolajban tallhat vegyletek (nylt sznlnc vegyletek): Parafinok, olefinek, cikoparaffinok, aromsok, egyb. A kolaj vegyleteit, a bellk ellltott termkeknek az eloszlst, s a kolajra vonatkoztatott arnyukat mutatja a kvetkez tblzat:


4

Nv Sznatom szm A termk neve % Parafinokbl C1-C4 gz 4 C5-C12 benzin, petrolter 8 C12-C15 kerozin, 8 C15-C25 gzolaj, 12 >C25 viasz, aszflat. 15 Cikoparaffinokbl ciklohexn, ciklopentn 6 Aromsokbl benzol, toluol, etilbenzol, xilol 40 Egyb 7

A termkek forrpontja s ftrtke: Motorhajtanyagok, (fehrr) Forrpont oC Ftrtk MJ/kg Benzin szikrval gyjt Ott motorok szmra 40-200 43 Petrleum 160-300 40 Gzolaj, kompresszis gyjts Diesel-motorokhoz 200-350 45 Kerozin (specilis petrleum) gzturbink szmra 140-280 60 Ft, tzelolajok 42

Kolaj-finomts A feldolgozs (finomts) els lpsben a vz s a kzettrmelk elklntse leptssel s a gztalants (nagy mennyisg propn-butn gzt nyernek). A folytats a frakcionlt desztillcival trtnik. Ennek sorn egy cskemencben nhny szz fokos hmrskletre hevtik (a benne lev sznhidrognek hbomlsa mg nem kezddik meg), majd a felmelegtett kolajat bevezetik a frakcionl oszlopba (kolonnba). A gzhalmazllapot termkek a torony frakcionl rszben felfel haladnak. A kolajfinomts leglnyegesebb mvelete a frakcionlis desztillci. Ezltal lehet a kolajban lev, klnbz forrspont elemeket egymstl sztvlasztani. A sztvlaszts utn mg ki kell vonni a nem kvnatos szennyez anyagokat, majd adalkokkal javtjk a termk tulajdonsgait.

A desztillci elve A frakcionl oszlop fels rszn a szobahmrskleten is gznem sszetevk (metn,

etn, propn, butn) tvoznak. A toronyban a gzk minden tlcn a folyadkon tbuborkolva szllhatnak felfel. A lefel foly reflux hatsra a magasabb forrspont termkek fokozatosan

cseppfolysodnak, csak a legkisebb forrspont komponensek juthatnak gzhalmazllapotban felfel.

Lefel haladva az egyre magasabb forrspont sszetevk vezethetk el: benzin, kerozin, dzelolaj, kenolajok, ipari olajok.

Legalul a legmagasabb forrspont pakurt vezetik el. A tnyrok kztti fggleges csvek tlfolyk. A folyadkfrakcik egy rsze

visszafolyik az elz tnyrra. Az alacsonyabb forrspont sszetevk gz formjban felfel, az alacsonyabb

forrspontak folyadk formjban lefel ramlanak. Az egyes tnyrokon az sszettel szempontjbl dinamikus egyensly ll be.

Destruktv eljrsok (ms nven krakkols), amelyek sorn nagyobb molekulj komponenseket kisebb molekuljakk alaktanak t. A katalitikus krakkols sorn (zeolitok


5

alkalmazsval) gzolajbl gzok s 40 %-nyi benzin s gyenge gzolaj keletkezik. A hidrokrakkols sorn hidrogn nyoms alatt bontjk a gzolajat.

A maradk Az atmoszfrikus desztillci maradka a pakura. Ezt korbban elssorban ftolajknt eltzeltk. Ma pedig vkuumdesztillcival klnbz kenolajprlatokat lltanak el belle, illetve fehrru gyrtsra hasznljk fel (krakkols, hidrokrakkols, kokszols). A Hord (barrel) a kolaj mennyisgnek mrsre ltalnosan hasznlt rmrtk. 1 barrel = 0,158987 m3 = 158,987146 liter = 34,99089 Imperial gallon = 42 US Gallon (A Titusville melletti frsoknl nem tudtk hova tenni a kitermelt kolajat, ezrt az ott hasznlt 42 gallonos whiskey-s hordkban troltk, s szlltottk.)

8.4. Kzlekeds.

Jrmvek Motor tpus zemanyag Mozdonyok, katonai jrmvek, hajmotorok Dzelmotorok gzolaj Szemlygpkocsik Otto motor benzin Szemlygpkocsik Dzelmotorok gzolaj Replgpek Ottomotor kerozin

8.5. Krnyezeti hatsaik, tengeri balesetek

Az elmlt 20 v sorn tbb mint 200 ris tankhaj s 200 mternl hosszabb kontnerszllt sllyedt el a nylt cenon, (2004.07.04) Az ESA mholdjainak adatait elemezve sikerlt kimutatni, hogy nemcsak a hajszerencstlensgek tllinek kpzeletben lteznek a 20-30 mter magas nylt tengeri hullmok. Az ramlsok furcsa sszjtka nyomn illetve a tarts viharznk alatt keletkez "freak wave" a Fldn brmely rszn keletkezhet. 2000 janurjban a trkorszgi katasztrfa (a Boszporusz torkban ztonyra futott egy tankhaj) szm szerint csak a msodik az elmlt hnapban trtnt tankerbalesetek kztt.

Hivatkozsok:

KF-I-8.1. Kolaj wikipdia http://hu.wikipedia.org/wiki/Kolaj KF-I-8.2. Kolaj lap http://koolaj.lap.hu/ KF-I-8.3. Kolaj szllts, kolajvezetkek http://www.sulinet.hu/tart/fcikk/Kic/0/29531/1 KF-I-8.4. A MOL kolaj- s olajtermk logisztikai tevkenysge

www.mol.hu/repository/168295.pdf

KF-I-8.5. A kolaj vei http://sulinet.hu/tart/fncikk/Kifa/0/12864/olaj.htm


6

Krdsek:

K-I-8.1. Ismertesse a kolaj keletkezsrl ma legelfogadottabb elmlet! K-I-8.2. Hol vannak a Fldn a legkiterjedtebb kolajtelepek? Mely orszgokhoz tartoznak ezek

a terletek? K-I-8.3. Hny szzalkban van sznhidrogn az egyes kolajban? K-I-8.4. Hny kilomter a kolaj elfordulsok legmlyebb hatra? K-I-8.5. Adja meg a kolajban elfordul nylt, teltett, egyenes sznlnc molekulk ltalnos

kplett! K-I-8.6. Melyek a kolajban tallhat elemek s milyen a megoszlsuk? K-I-8.7. Milyen vastagsgak ltalban az olajtartalm rtegek a Fld kzeteiben? K-I-8.8. Milyen felfedezsek eredmnyeztek robbansszer nvekedst a XIX. szzad vgn a

kolaj kitermelsben? K-I-8.9. Hny szzalkt adjk az OPEC (Organisation of Petroleum Exporting Countries, Olaj

Exportl Orszgok Szervezete) llamok a vilg kolaj termelsnek? K-I-8.10. Mely orszgokban, mely fldrszeken tallhatk a Fldn a nagy kapacits kolaj

lelhelyek? K-I-8.11. Milyen lpseket tartalmaz egy olajmez ltestsnek programja? K-I-8.12. Sorolja fel a kolaj kitermelsnek hrom szintjt! K-I-8.13. Milyen mdon lehet a kolajat szlltani s mi a fajlagos kltsgek arnya ezek

kztt? K-I-8.14. Sorolja fel a Bartsg kolaj vezetk legfontosabb mszaki adatait s tvonalt!

Mekkora az ves szlltsi mennyisg rajta? Mi a stratgiai szerepe? K-I-8.15. Mennyi az Adria vezetk kapacitsa, mi lehet a stratgiai szerepe? K-I-8.16. Minimum hny napos kolajtartalkot kell tartania Magyarorszgnak a Nemzetkzi

Energia gynksg elrsai alapjn? Mekkora mennyisg ez? K-I-8.17. Sorolja fel a kolaj feldolgozs sorn ltrehozott fbb termkeket! K-I-8.18. Sorolja fel a kolaj feldolgozsa sorn ellltott specilis termkek esetben milyen

sznatom szm vegyleteket tartalmaznak, s milyen a kolajra vonatkoztatott arnyuk? K-I-8.19. Sorolja fel a kolajbl leprls utn ellltott egyes termk forrpontjt s ftrtkt! K-I-8.20. Sorolja fel a kolaj-finomts fbb lpseit! K-I-8.21. Ismertesse a desztillci elvt, sorolja fel, a kolaj desztilll oszlopon fentrl lefel

haladva milyen frakcik (milyen forrspont komponensek) vlnak ki? K-I-8.22. Mi trtnik a kolaj feldolgozs esetben a destruktv eljrsok sorn? K-I-8.23. Mi a kolaj atmoszfrikus desztillcijnak a maradka, mire hasznljuk fel ezt? K-I-8.24. Hny liter s hny US gallon egy Hord (barrel)? K-I-8.25. Milyen zemanyagokat hasznlnak a mozdonyok, szemlygpkocsik autbuszok,

tehergpkocsik, replgpek? K-I-8.26. Milyen veszlyekkel jr a kolaj szlltsa?

Pcs, 2012. februr 20. Dr. Nmet Bla

koolaj

Documents