Noha számos más anyag is alkalmas lenne nagy mennyiségű üzemanyag előállítására, a kőolaj a favorit, tudniillik kitermelése, szállítása és feldolgozása kifejezetten olcsó. További előnye az igen nagy fűtőérték (egy liter benzin elégetésével elvileg száz liter vizet lehetne felforralni), az automatizálható előállítási folyamat, valamint az egyenletes minőség, ami csak nehezen érhető el a legtöbb más alapanyagból készült nafta esetében. Hátránya, hogy kőolajból csak véges mennyiség áll rendelkezésünkre, azaz előbb-utóbb elfogy, és előtte várhatóan nagyon meg is fog drágulni.
Mi is az a kőolaj, és hol található nagy mennyiségben?
A kőolaj egy sűrű, fekete vagy barna színű folyadék, illetve trutymó, mely úgy képződik, hogy a föld alatt, oxigénszegény környezetben - növényi és állati eredetű - szerves anyagok lebomlanak, majd a nagy nyomás és magas hőmérséklet hatására szénhidrogén-eleggyé alakulnak. A nagy nyomás innen továbbpasszírozza a keletkező anyagot, ami végül egy szivacsos, porózus szerkezetű rétegben gyűlik össze, felette egy át nem eresztő réteggel, ami megakadályozza, hogy az olaj „elszökjön”. Ezt a képződményt nevezik kőolajcsapdának, s egy olajmezőt rendszerint számos ilyen csapda alkot.
A lelőhelyek rétegrendjének alján általában víz található, e felett lebeg az olaj, a legfelső szintet, azaz a gázsipkát pedig rendszerint földgáz tölti ki. A potom egy-két millió évet felölelő képződési folyamatnak minden tényezője fontos, hiszen csak ott található egy helyen sok fekete arany, ahol ezek a feltételek együttesen vannak jelen, és az egyes rétegek viszonylagos nyugalomban töltik az időt. Földtani okok miatt ilyen az arab országok területe, Afrika középnyugati partvidéke, Texas állam, Oroszország egyes régiói, illetve Dél-Amerika, ahol - főleg a tenger alatt - több hatalmas, bár nehezen kitermelhető olajmezőt tártak fel a közelmúltban.
Bár a technológia évről-évre fejlettebb, az olajlelőhelyek kapacitását igazából csak megbecsülni lehet, ráadásul olajtársaságok mérik fel őket, így az adatok többsége szigorúan titkos. Megjegyzendő, hogy a nagy olajcégek manapság már irodáikra sem teszik ki logójukat, ami határtalan népszerűségük, valamint a terroristák és a haragoszöld aktivisták tevékenysége miatt tulajdonképpen érthető is. Kémeink azonban már beépültek, így a cikksorozat következő részében a pénzügyi háttérről is részletesen szót ejtünk majd.
A kőolaj fajtái
A kőolaj összetételét az határozza meg, hogy fő alkotórésze milyen szénhidrogén, így megkülönböztetünk paraffin-, naftén-, aszfalt- és átmeneti bázisú kőolajat. Ez az ásványkincs nyers, ami azt jelenti, hogy különféle anyagok szennyezik, például a tárolókőzet maradványai, kéntartalmú szerves és szervetlen vegyületek, nitrogén- és oxigéntartalmú anyagok, valamint szerves fémvegyületek. Nagy különbségek vannak származási hely szerint is, ezért egy adott tétel megnevezésénél meg szokták nevezni a lelőhelyet, sőt a sűrűséget és a kéntartalmat is.
A világon több „benchmark”, magyarul viszonyítási alapot jelentő kőolajfajta van, az amerikai WTI (West Texas Intermediate), az európai Brent, az arab Dubai, a szingapúri Tapis, valamint nevezetes még az orosz Ural és a mexikói Isthmus. A sűrűséget illetően könnyű (light), közepes (intermediate) és nehéz (heavy) típusokat különböztetünk meg, míg a kéntartalom alacsony (sweet) vagy magas (sour) lehet. Végül ezek alapján alakul ki a teljes név, teszem azt Texas Light Sweet. A sűrűséget számszerűsítve, úgynevezett API-fokban adják meg, de nagyjából igaz, hogy a könnyű kőolaj úszik a vízen, a nehéz pedig lesüllyed.
A kőolaj feldolgozása, finomítása
A kutakból felszínre hozott kútfolyadékot előkezelik, hogy tisztábbá és szállíthatóbbá váljon. A stabilizálás a szeparátorban kezdődik, ahol a kútfolyadékból kivonják a földgázt és a mechanikai szennyeződéseket. Ezután következik a kőolaj- és földgázelőkészítő-üzem, ahol a maradék földgázt és a könnyű benzinrészeket választják le. Az eljárás során a kőolajat 120-150 Celsius fokosra melegítik és a stabilizáló toronyba vezetik. Itt 0,6-0,8 MPa nyomáson kiválnak a könnyű benzinrészek, valamint gázok, és a torony csúcsán keresztül a kondenzátorba érkeznek.
A gázok felül távoznak a kondenzátorból, a benzinrészek pedig cseppfolyósodnak, méghozzá gázbenzinné alakulva, amit később a benzinhez kevernek oktánszámnövelés céljából. A kőolajat magas feszültségű elektromos téren is keresztülvezetik, így a mikroszkopikus méretű vízcseppek egyesülnek és leülepednek. A stabilizációs eljárás során vízgőz is keletkezik, ami a vízben található sókkal sósavat alkot - ezt szintén eltávolítják. Az előkészített kőolajat végül tartályhajókba, csővezetékbe, esetleg uszályokba vagy vasúti kocsikba töltik, majd a finomítóba szállítják.
A MOL százhalombattai finomítója
A nagyjából 2000 futballpályányi területen fekvő Dunai Finomító Budapesttől 25 kilométerre található. A létesítményben 1200 szakember dolgozik, s összesen napi 165 ezer hordó kőolajat dolgoznak fel. Az üzemet csővezeték és vasúti pálya is összeköti a Liszt Ferenc repülőtérrel, leánykori nevén Feriheggyel. A reptéren két hatalmas tartályban tárolják a kerozint, s szinte minden innen induló gépmadarat a Battán kotyvasztott eleséggel táplálnak. A finomító látja el üzemanyaggal a magyarországi kúthálózat csaknem 90%-át is, ezért általában az is tőlük veszi a benzint, aki nem a MOL kútjainál tankol. A Duna partján elterülő komplexum nem az egyetlen MOL-finomító: Sisak, Rijeka, Pozsony és Mantova is otthont ad egy-egy üzemnek, de a cég - összesen 25 millió tonna/éves - feldolgozókapacitásából a 8,1 millió tonnával büszkélkedő battai szörny harapja a legnagyobbat. Az üzembe érkező kőolaj jelentős része Oroszországból, a Barátság kőolajvezetéken érkezik.
A finomítás dióhéjban a következő lépésekből áll: desztilláció, kénmentesítés, konverziós és minőségjavító folyamatok, végül pedig a késztermékek előállítása keveréssel. Az egyes műveleteket tudatmódosító és olvasótizedelő képletek nélkül, ám az eljárások értelmének, céljának kifejtésével mutatjuk be.
Desztilláció: A finomítás során a beérkező kőolajból desztillációval, azaz lepárlással különítik el az eltérő forráspontú frakciókat. A százhalombattai finomítóban három desztillálóüzem működik, az első állomás az elődesztillációs üzem, ahová a kőolaj egy hőcserélősoron felmelegítve érkezik. Itt a könnyebb gázokat, a cseppfolyós propán-butánt és az alacsonyabb forráspontú benzin frakciókat választják le. Az innen kikerülő anyagot nevezik redukált kőolajnak, amelyet csőkemencéken átvezetve melegítenek tovább, majd az atmoszférikus üzemrész következik, ahol benzint, petróleumot és különböző minőségű gázolajakat, közös néven középdesztillátumokat nyernek ki. Ebből a részlegből a pakura kerül további feldolgozásra, ezt vákuum-csőkemencén keresztül szállítják a vákuumdesztillációs üzemrészbe, s gázolajat, illetve különféle minőségű párlatokat választanak le, mielőtt magára maradna az utolsó összetevő, a gudron. A folyamat végén olyan termékeket kapunk, amelyek frakciók szerint elkülönülnek ugyan, de még nem felelnek meg az üzemanyagokra vonatkozó szigorú előírásoknak. Nem szabad elfelejtenünk továbbá, hogy a kőolajnak csak viszonylag kis részéből keletkezett benzin, tehát további cél az értékes anyagcsoportok arányának növelése is.
Kénmentesítés: Mivel a kén az egyes desztillációs termékekben különböző arányban van jelen, a különféle anyagcsoportoknál eltérő módszereket alkalmaznak. Az egyik legkorszerűbb eljárás a hidrogénező típusú technológia, amihez Batta poklában - földgáz bontásával - saját üzem gyártja a hidrogént. A folyamat lényege, hogy az ún. Claus-üzemben a kénvegyületekből kénhidrogén keletkezik, ebből pedig folyékony elemi ként állítanak elő. A kénmentesítés eredményeképpen 10 ppm, azaz tíz milliomodrész alá csökken a termékek kéntartalma, ami egy tonnára vetítve tíz grammot jelent.
Oktánszám és adalékok
A motorbenzinek kompressziótűrését oktánszámmal fejezik ki. Az oktánszám annak az izooktán-n-heptán keveréknek az izooktán-tartalma térfogatszázalékban, melynek kompressziótűrése megegyezik a vizsgált benzinével. Az izooktán kompressziótűrése jó, ezért oktánszámát száznak fogadják el. Az n-heptán kompressziótűrése rossz, ezért oktánszámát nullának tekintik. Vannak olyan anyagok, amelyek kompressziótűrése jobb az izooktánénál, ilyen például a metán, a benzol vagy a toluol, így előfordulhatnak száz feletti oktánszámú üzemanyagok is.Folyamatos fejlesztés
Mindemellett az is érdekes, hogy miként növelik a benzinfrakció részarányát s javítják a benzin minőségét. A konverziós és minőségjavító műveletek lényege, hogy az átalakító folyamatok során megváltozik a molekulák szerkezete, azaz a magas szénatomszámú vegyületek keverékéből értékesebb, alacsony szénatomszámú frakciók jönnek létre. Szintén fontos művelet a benzin vagy dízel forráspontú vegyületek előállítása katalitikus vagy termikus úton. Ez a krakkolás (crack – törni), amikor konyhanyelven szólva a hosszú szénhidrogénláncokat rövidebbekre tördelik. Így növelhető a benzinhozam, valamint biztosíthatók a szabványokban meghatározott szigorú minőségi követelmények.
Hatékony eljárásként tartják számon a reformálást is, melynek során az alacsony oktánszámú paraffinokból magas oktánszámú cikloalkánok képződnek - ennek eredménye az úgynevezett reformált benzin. Hasonlóképpen a minőségjavítás a célja az alkilezéses eljárásnak: itt hidrogén-fluorid katalizátort használnak a telítetlen butánok és az izobután reakciójához. Battán alkalmazzák még az éterezést, amikor növényi eredetű bioetanolt használnak fel a legjelentősebb biobenzin-keverőkomponens, az ETBE (etil-tercier-butil-éter) előállításához. Végül a különböző félkész termékekből és keverőkomponensekből állítják elő az üzemanyagot, amit motorjaink elégetnek. Ehhez csúcstechnológiájú, számítógép-vezérlésű keverőberendezéseket használnak, s mivel nagy mennyiségekkel dolgoznak, igen fontos a precíz adagolás és homogenizálás.
Elhagyva a geológia és kémia világát, cikksorozatunk következő részében a pénzügyekre koncentrálunk. Bemutatjuk a piacon ténykedő cégeket, s utánajárunk, hogy valójában mi befolyásolja az üzemanyagok fogyasztói árát. Tartsatok velünk!