www.rafinericiler.com

1. 1
1.GĐRĐŞ
Đçten yanmalı motorlardan en yaygın olarak kullanılan yakıt benzindir. Son dönemlerde farklı
yakıt alternatifleri oluşmuş olsa da yeterli teknolojinin henüz olmaması ve istenilen işletme
şartlarının oluşturulamaması nedeniyle yakın zamanda bu yakıtların benzinin yerini alması
pek olası gözükmüyor. Fakat karbon emisyon değerlerinin azaltılması amacıyla birçok kurum
ve kuruluş yakıt teknolojileri ve yakıtlar üzerinde çalışmalar yapmakta kısa vadede olmasa da
uzun vadede önemli gelişmelerin olacağını söyleyebiliriz.
Benzinin hammaddesini oluşturan petrol bugün birçok endüstride gerek farklı ürünlerin
hammaddesini oluşturarak gerekse de enerji ihtiyacını karşılamada kullanılarak sanayilerin ve
ekonomilerin en önemli girdilerinden biridir. Petrolün önümüzdeki yıllarda da ülkelerin
kalkınmasında önemini sürdürmesi ve ekonomik politikaları yönlendirmesi beklenmektedir.
Her ne kadar, kısaca hidrokarbon olarak adlandırılan petrol tüketiminin gittikçe artacağı
varsayımı ile dünya rezervlerinin kısa sürede tükenebileceği düşünülmekte ise de, arama
teknolojilerindeki yeni gelişmelerle bu rezervlere yenilerinin katılacağı kuşkusuzdur. Bu
nedenle petrolün daha uzun yıllar başlıca birincil enerji kaynakları olarak dünya ülkelerinin
gündeminde kalacağı yadsınamaz bir gerçektir.
Petrolün dünya ekonomi politikasındaki yeri tartışılmaz bir gerçektir. Kullanım alanının
yaygın olması bu ürüne bağımlılığı arttırmış ve sonuçta hidrokarbon, yerküre içindeki diğer
kaynaklardan ayrılarak stratejik bir konuma gelmiştir.
Tüm bu verilerin ışığında petrol çok dikkatli ve verimli kullanılması gereken bir hammadedir.
Bundan dolayı bu projede petrolle ilgili detaylı bilgileri ve petrolden benzin üretim safhalarını
açıklamak istedim. Đlk bölümde petrolün tarihinden, oluşumundan, üretiminden, yapısından ve
özelliklerinden bahsedeceğim. Đkinci bölümde de petrolden benzin elde etme yöntemlerini
ayrıntılı bir şekilde açıklamaya çalışacağım. Bu süreçlere hemen hemen tüm rafineri süreçleri
dahildir.

2. 2
2.PETROL
2.1.Petrolün Tanımı
Petrol sözcüğü Latince “Petro” (Tas) ve “Oleum” (Yag) birleşmesiyle oluşmuştur. Taşyaği
anlamına gelir. Petrol, başlıca hidrojen ve karbondan oluşan ve içerisinde az miktarda
nitrojen, oksijen ve kükürt bulunan çok karmaşık bir bileşimdir ve yalın bir formulü yoktur.
Normal şartlarda gaz, sıvı ve katı halde bulunabilir. Rafine edilmiş petrolden ayırt etmek için
ham petrol diye isimlendirilen sıvı petrol, ticari açıdan en önemli olanıdır. Gaz halindeki
petrol, imal edilmiş gazdan ayırt etmek için genelde doğal gaz olarak adlandırılır. Yarı katı ve
katı haldeki petrol ise ağır hidrokarbon ve katrandan oluşur. Bu türden petrole, özelliklerine
ve yöresel kullanımlarına bağlı olarak asfalt, zift, katran ve diger isimler verilir. Ham petrol
ve doğal gazın ana bileşenleri hidrojen ve karbon olduğu için “Hidrokarbon” olarak da
isimlendirilirler.
Ham petrol başlıca sıvı hidrokarbonlarla, değişen oranlarda çözünmüş gazlardan, katranlardan
ve katkı maddelerinden oluşur. Ham petrolün fiziksel özellikleri genis sinirlar arasinda
degisir. Çogunlukla hafif (yüksek graviteli) petroller açik kahverengi, sari veya yesil renkli,
agir (düsük graviteli) petroller ise koyu kahverengi veya siyah renklidirler. Yüksek graviteli
petrolün rafinajından çogunlukla benzin, gazyagi ve motorin gibi hafif ve beyaz ürünler,
düsük graviteli petrolün rafinajindan ise daha ziyade fuel oil ve asfalt gibi agir ve siyah
ürünler elde edilir. Dogal gaz hafif hidrokarbonlarin bir karisimi olup, ana bileseni metandir.
Dünya gaz rezervlerinin yaklasik 2/3 ü ham petrolden ayri olarak (non-associated gas)
bulunur. Kalan kismi ise ham petrolle birlikte veya ham petrol içinde çözünmüs halde
(associated-gas) bulunur. Dogal gazin bilesenleri Dünyada çok degisken olmakla birlikte,
degisen oranlarda baslica metan ve etan ile birlikte dogal gaz sivilari (Ngl's) olarak bilinen
propan, bütan ve diger daha agir hidrokarbonlardir. Dogal gaz siklikla isil degerini ve buna
bagli olarak ticari degerini olumsuz etkileyen kükürt ve karbondioksit gibi diger maddelerle
birlikte bulunabilir. Dogal gazin rezervuar sartlarinda gaz halinde olan hafif bir ham petrol
(kondanseyt) ile birlikte bulunmasi ticari degerini arttirir.
2.2.Petrolün Tarihi
Bugün çeşitli kaynaklardan, insanlığın petrolle tanışıklığının ve çeşitli amaçlarla kullanımının
binlerce yıl öncesine kadar uzandığı bilinmektedir. Söz konusu kayıtlardan, MÖ. 3200
yıllarında Mezopotamya’da inşaatçılıkta harç katkı maddesi, gemicilikte yalıtım ve
kalafatlama malzemesi olarak; yine tarihi kayıtlardan M.Ö. 300 yıllarında, Mısır’da
mumyalama işlerinde, asfaltın kullanıldığı öğrenilmektedir.
13. üncü yüzyılın sonlarında yakın ve uzak doğuya seyahat eden Marco Polo, Bakü’ de sıvı
asfaltı tasvir etmiş, uzak doğuda petrolün ufak ölçüde de olsa ticari bir mal gibi muamele
gördüğünü, hatta bu petrolün hayvan derisinden yapılmış tulumlarda taşındığını zikretmiştir.
Öte yandan petrolün yanıcı özelliğinden yararlanma yönündeki kullanımı da çok eskilere
uzanmaktadır. Milattan önce Çin’de, Milattan sonra Roma, Đran ve Yunanistan vb. Ortadoğu

3. 3
ve Avrupa ülkelerinde ham petrolden aydınlanma malzemesi olarak oldukça yaygın bir
şekilde yararlanıldığına ilişkin kayıtlar bulunmaktadır.
Kolay yanma özelliği, bugün olduğu gibi eski çağlarda da, petrolün aynı zamanda bir silah
olarak kullanımını mümkün kılmıştır.
Petrolün, Amerika kıtasının keşfinden önceki sakinleri tarafından da bilindiği bugün yapılan
arkeolojik araştırmalar neticesinde anlaşılmaktadır. Kızılderililerin mabetlerinde yanan
meşalelerin petrolle karışık olduğuna muhakkak nazarı ile bakılmaktadır.
20. yüzyıla damgasını vuran petrolün bir sanayi kolu olarak doğuşu 19 uncu yüzyılın
ortalarına rastlamaktadır. 1800 lü yılların ortalarında Kanadalı Abraham Gesner’in doğal
olarak yeryüzüne sızan petrolden gazyağı rafine edişi, petrol sanayinin doğuşunu
simgelemektedir. Gerçekte gazyağının üretilişi, aydınlanma alanında tam bir devrim olmuş ve
gazyağına kısa sürede büyük talep doğmuştur.
Gazyağının üretilmeye başlanması ile birlikte hızla gelişen ham petrol talebi, doğal olarak
yeryüzüne çıkan petrolün oluşturduğu kaynakların dışında petrol üretilmesi ihtiyacını
doğurmuş ve böylelikle petrol sanayinin yeni bir cephesi ortaya çıkmıştır.
Dünyada ticari amaçlı ilk petrol arama faaliyeti “Pennsylvania Rock Oil Company” isimli bir
şirket tarafından 1850′li yılların sonlarına doğru ABD’nin Pennsylvania eyaletinde
gerçekleştirilmiştir. O yıllarda su pınarlarından habbeler halinde ve tuz kuyularına sızıntı
halinde gelen “Kaya Yağı” olarak adlandırılan petrol, kumaşa emdirilerek toplanıyor ve ilaç
olarak kullanılıyordu. Aynı zamanda aydınlatmada kullanılabileceği biliniyordu. O tarihlerde
nebati yağlardan başka, kömürden elde edilen yağlar ve pahalı tesis gerektiren havagazı
aydınlanmada kullanılıyordu.
Bol miktarda kaya yağı bulunması halinde aydınlatma piyasasında bunu yaygınlaştırarak
Amerika’yı aydınlatmayı ve kendilerini de zengin etmeyi tasarlayan George Bissel ve iki
ortağı, zamanın en yetkili bilim adamlarından Yale Üniversitesinde kimya profesörü
Benjamin Silliman Jr. dan kaya yağının analizini isterler. Amaçları ünlü bir profesörün
vereceği rapor ile kamuyu etkileyerek kurmayı düşündükleri şirkete yeterli parasal kaynak
temin etmekti. Analizler damıtma sonucu çok iyi aydınlatma niteliği olan gaz yağının elde
edilebileceğini gösteriyordu.
Ortaklar bu raporu yayınlayarak büyük ilgi gördüler ve kurdukları “Pennsylvania Rock Oil
Company” adlı şirket için gerekli olan parasal kaynağı temin ettiler. Avukat George Bissel
1856′da New York’ta bir eczanenin vitrininde ilaç olarak satılan kaya yağı şişesinin
üzerindeki etikette tuz sondajı kulelerini gördü. Tuz sondajı Çin’de 1500 seneden beri
kullanılmakta ve 1000 m. derinliğe kadar inilmekte idi. Metot 1830′da Avrupa’ya getirilerek
uygulanmaya başlanmıştı. 1857′de ortaklardan bankacı James Townsend, Edvin L. Drake ile
tanışır ve bu kişi ile kaya yağı hakkında konuşurlar. Demir yollarında kondüktör olarak
çalışmakta olan ve daha önce çok çeşitli işlerde çalışan Drake, tuz sondajı metodu ile petrol
bulma işini becerebileceği kanısına varır ve şirketin hisse senetlerinden bir miktar satın alır.

4. 4
Ortaklar Drake’e Pennsylvania’ya giderek petrollü su kaynağı olan bir araziyi seçerek ruhsatla
kapatmak görevini veririler. Şirket sahipleri Titusville çevresindeki yetkililere yazdıkları
tanıtma mektuplarında önemli kişi görünümü vermesi için Drake’i, Albay Drake olarak
tanıtırlar ve bu çok yararlı olur. Drake Pennsylvania’nın Titusville kasabasında petrol
Deresi’nin (Oil Creek) üzerinde bulunan bir çiftlikte ruhsat alır. Bu arazideki su
kaynaklarından günde 6 galon petrol toplanabilmektedir. Sondajla bol petrol çıkarabileceğine
iyice inanan Drake, ortaklarına durumu anlattıktan sonra sondaj için bir buhar makinesi
yapmaya başlar. Bu arada William A. Smith adında bir demirci ile sondajı yapmak üzere
anlaşır. 1 Mayıs 1858 tarihinde sondaja başlanır. Ancak sondaja başlandıktan kısa bir süre
sonra şirketin parasal kaynakları tükenir. Banker Townsend 1859 yılının Ağustos ayı
sonlarında Drake’e sondajı bırakması talimatını gönderir.
Şekil 2.1 Oil Creek Vadisi, 1861 Pennsylvania
Drake bu mektubu henüz almamış ve Ağustos’un 27’si Cumartesi günü öğleden sonra kuyu
69 feet’te (21 m.) delinirken sondaj bir çatlak boşluğuna düşer ve 15 cm. daha kayar. Hafta
sonu için sondaj durdurulur. Pazar günü kuyuyu kontrole gelen sondör William borudan
aşağıya baktığında siyah bir sıvı görür. Pazartesi günü Albay Drake kuyuya geldiğinde
çevrede ne kadar boş varil, kap varsa petrolle dolu olduğunu ve William ve yardımcılarının
bunları dikkatle koruduğunu görür. Kuyuya bir emme basma su pompası monte eden Drake
elle petrol çıkarmaya baslar. Böylece dünyada ilk kez yer altından petrol üretimi
gerçekleştirilmiş olmaktadır. Drake’in bu başarısı petrol sanayinde gazyağının üretiminden
sonra ikinci devrimi oluşturmaktadır.
Petrolün sondaj yapmak suretiyle üretilebileceğinin görülmesi, kısa sürede ABD’ de petrole
hücum hareketini başlatmıştır. Birçok iş adamı bu yeni iş kolunda yatırım hareketine katılmış
ve 3 yıl gibi oldukça kısa bir sürede petrol üretimi 3 milyon ton seviyesine ulaşmıştır.

5. 5
1900`lü yılların başına kadar ABD, petrol endüstrisinde rakipsiz kaldı ise de, bu dönemden
itibaren dünyanın çeşitli kesimlerinden yeni rakipler ortaya çıkmaya başladı. Dönemin ABD
dışındaki en önemli üreticisi Bakü’den yaptığı üretim ile Çarlık Rusya’sı olmuştur.
Bakü’de petrolün varlığı çok eski dönemlerden beri bilinmekle birlikte bu bölgenin ilk üretimi
1877′den sonra başladı. Rusya’nın üretici olarak devreye girmesi ile ilk kez ABD’ ye ciddi bir
rakip çıktı.
Azerbaycan’da yapılan bu üretim kısa sürede önemli bir gelişme gösterdi. 1890′larda
Rusya’nın sahaları, ABD’nin Pennsylvania sahalarından daha verimli hale geldiler.1885′te
Rusya, ABD’nin üretiminin 2/3 seviyesine gelmiştir.
Orta Doğunun petrol bakımından sahip olduğu zenginliğin boyutu esas olarak Đkinci Dünya
Savaşından sonra keşfedildi ve büyük çaplı üretimler bu dönemden sonra gerçekleşti. Orta
Doğu petrolleri uzunca bir süre dünyanın diğer bölgelerindeki petrol alanlarında olduğu gibi
batılı büyük petrol şirketlerinin hakimiyetinde kaldı.
Batılı petrol şirketlerinin Orta Doğu petrolleri üzerindeki hakimiyetine karşı ilk ve en önemli
girişim 1960 yılında OPEC (Organisation of petroleum Exploration Countries) in kuruluşu
oldu. OPEC‘in kuruluşu öncesinde, Orta Doğunun petrol üreticisi ülkeleri, şirketlere karşı
kendileri açısından daha iyi şartların temini için tek tek mücadele ederken, OPEC‘in kuruluşu
ile şirketlere karşı bir birlik oluşturmuş oldular.
2.3.Petrolün Oluşumu
Jeologları uzun zamandan beri düşündüren ve hala da doyurucu bir cevap bulunamayan iki
soru vardır? Petrol orijini ve bugünkü petrol kapanlarında toplanışı. Bu iki sorunun birbiri ile
çok yakın ilişkisi vardır, eğer biri bilinirse, ötekinin sırrı da ortaya çıkacaktır. Petrolün kökeni
hakkında birçok teori ortaya atıldı. Bunların teori olmaları ve böylece teori olarak atılırken iki
çıkış noktasında hareket edilmektedir. Petrol sahalarındaki durumları, taklit etmeye çalışan
laboratuar deneyleri. Petrol ve gaz aranması esnasında karşılaşılan jeolojik koşullar.
Hangi teori olursa olsun , eğer akla yakın olacaksa mutlaka doğada olağan olay veya işlemleri
ele alalım ve bir de geniş bir jeolojik coğrafik alana yayılmış olmalı. Çünkü petrol
hidrokarbonları dünyanın her tarafında arz tabakları içinde az miktarda da olsa vardır. Bu
yüzden petrolün oluşu olağanüstü bir yer ve koşula bağlı değildir.
Petrolü oluşturan ham maddenin organik veya anorganik olmak üzere iki ayrı kaynağı ve bu
kaynaklara dayanan iki teori grubu vardır. Organik orijinden geldiğini hemen hemen herkes
kabul etmiş gibidir. Fakat yine de bazı bilim adamları anorganik teoriler üzerinde
durmaktadırlar. Buna başlıca neden anorganik bir element olan hidrajenin petrolün
oluşumunda oynadığı roldür. Öte yandan petrolün kökeninin organik olduğunu kabul edenler
arasında görüş ayrılıkları vardır farklı görüşler özellikle organik maddenin nasıl petrol haline
geçtiği ile organik maddenin cinsi üzerindedir. Petrolü meydana getiren organik madde
hayvansal mı yoksa bitkisel miydi? Bu maddeler denizlerde mi, yoksa sıcak veya tatlı su
sedimanları içindemi petrol haline geldiler?

6. 6
Organik maddenin petrol haline dönüşümünün açıklanması çok farklı ve tartışmalıdır.
Sıcaklık, basınç, bakteri etkisi, radyoaktif bombardıman ve katalitik reaksiyonlardan her birini
petrol oluşumunda esas enerji kaynağı olduğu hakkında teoriler ortaya atılmıştır. Petrolün
orijini ile direk ilişkisi bulunan diğer teorilerden biri de petrol ve doğal gazın toplanması ile
ilgilidir. Bazıları petrolün halen uygulandığı kapanda veya hemen civarında meydana
geldigiğini kabul ederken birçokları da petrolün başka yerlerde oluştuğunu sonradan göçetme
ile şimdiki yerine geldiğini kabul ederler.
2.3.1.Petrolün Anorganik Oluşum Teorileri
Anorganik teorileri ortaya atanlar ve destekleyenler daha çok kimyagerler olmuştur. Çıkış
noktaları ise laboratuar koşullarında elde ettikleri metan, etani asetilen ve benzol gibi
hidrokarbonlardır. Laboratuarda aorganik maddelerden elde edilen bu hidrokarbonların
doğada da benzer prosesler ile oluştuğu ise henüz kanıtlanamamıştır. Buna karşılık, organik
kökenden geldiklerine dair pekçok ipuçları bulunmaktadır.
Anorganik teorilerden birincisi 1866 yılında Berthelot tarafından önerilmiştir. Ona göre yer
katmanları içinde serbest olarak dolaşan alkali metaller CO ile temasa geçince yüksek ısının
yardımı ile asetilit oluşturmaktadır. Daha sonra bunların su ile teması sonucunda asetilen gazı
yani hidrokarbonlar ortaya çıkmaktadır.
1871 yılında Byasson’ de benzer bir teori ortaya atmıştır. Dakat o reaksiyon malzemesi olarak
alkali metallerin yerine demiri veya demir sülfürü kabul etti.
1879 yılında ise ünlü rus kimyager Mendeleef yerin derinliklerinde bol miktarda demir karbid
bulunduğunu ve bunların yukarıdan aşağıya inen yüzey suların etkisi ile aynı zamanda ısının
ve basıncın yardımıyla hidrokarbonları meydana getirdiklerini iddia etti. Özellikle bazı gök
taşlarında karbitlerin bulunmuş olması bu teoriy idesteklemektedir.
1927 yılında Gaedicke yarı anorganik bir teori ortaya attı. Ona göre kara suları radyoaktif
minerallerin yaydıkları gama ışınları oksijen ve hidrojen gazlarına ayrılmaktadır. Bu şekilde
meydana gelen hidrojen çok aktif olduğundan organik veya anorganik kökenden gelme
karbonla birleşerek hidrokarbonları oluşturur.
Anorganik teorilerin pek yabana atılmamasının nedeni çok miktardaki hidrojen gazının
oluşmunu açıklayış yöntemleridir. Çünkü genel olarak deniz organizması içinde %7 oranında
hidrojen bulunurken, petrol içindeki bu oran ise %11-15 arasındadır. Buna göre organik
teoriye göre petrol oluşurken ayrıca fazladan hidrojene gereksinim vardır. Đşte bu fazladan
hidrojenin sedimanlar içinde serbest olarak bulunması olanağı yoktur. Serbest hidrojen çok
aktif bir elementtir ve derhal başka elementlerle birleşir. Halbuki volkanlardan çok miktarda
hidrojen gazı çıkmaktadır. Volkanik kökenli bu hidrojenin petrolün oluşumunda yardımcı
olması düşünülebilir ise de organik maddelerden havasız ortamda ve bakterilerin etkisi altında
fermantasyon yoluyla da hidrojen ile organik maddelerin birleşmesi ile petrol oluştuğu
düşüncesi de tam olarak kabul edilmemektedir.
Anorganik teorilerin hepsi dört noktaya cevap veremediklerinden kabul edilememektedirler.

7. 7
• Petrol büyük çoğunlukla denizsel tabaklar içinde bulunması. Volkanik taşlar içinde
bulunması ise petrolün oraya göçertme yoluyla girmesi sonucudur.
• Yerin derinliklerine indikçe petrolün artışı olur diye bir kural yoktur. Tam tersine en
eski ve yaşlı tabakalarda en az petrol bulunmaktadır. Halbuki en fazla petrole Tersiyer
yaşlı tabakalar içinde bulunmktadır.
• Petrol optik bakımdan aktiftir. Bu özellik ise organik maddelerin esas niteliklerinde
sayılır. Ayrıca petrol içinde bulunan pyridine ve porphyrine maddelerinin de organik
kökenden oldukları bilinmektedir.
• Anorganik teorilerinden hiçbirisi birkaç basit hidrokarbon üretiminden ilerisini gerekli
şekilde açıklayamamıştır. Karmaşık bir kimyasal yapıya sahip olan petrolün bu
büleşimi nasıl elde ettiğini açıklayamamıştır.
2.3.2.Petrolün Organik Oluşum Teorileri
4 önemli neden petrolün organik kökenden geldiğini kuvvetle desteklemektedir.
• Sediman tabaklar içinde bulunmuş olan dev miktarda organik maddeler. Hem hayvan
ve hem de bitki kökenli olan bu organik maddelerde C ve H oluşturmaktadır. Bunlara
ek olarak yaşayan bitki ve hayvanlar tarafından üretilen C ve H2 miktarları önemli
derecede yüksektir. O halde petrolün esas maddesini oluşturan karbon ve hidrojen hem
bol miktarda hem de çok geniş alanda organik materyalden temin edilmektedir.
• Birçok petrolün içinde Treips tarafından bulunan porphyrine maddesi vardır. Kanın
kırmızılığını veren hemin ile bitkilerin klorofil maddelerinden elde edilen porphyrine
maddesi organiktir.
• Hemen hemen tüm petrollerde azot bulunması petrolün organik kökenli oladuğunu
gösterir. Çünkü azot proteinli organik maddelerin ayrışması sonucu ve aminoasitlerin
esas maddesi olarak petrol içinde bulunmaktadır.
• Optik aktivite, polarize ışığı döndürme özelliği, yapılan araştırmalar göstermişler ki
petrole bu özelliği veren kolestrol C26H45OH maddesi yalnız bitki ve hayvanlarda
bulunmaktadır.
1866 yılında Lesque Reaux petrolün deniz birkilerinden oluştuğunu söylemiştir.
1922 yılında Hackford yosunların külü ile petrolün külü arasında kimyasal benzerlik
olduğunu belirtmiştir.
1937 yılında Sanders ham petrol içinde birçok mikro organizma olmuştur. Bunların arasında
kalkerli ve silisli foraminifera hayvancıklarının kalıntıları, sporlar, yosunlar, böcek kırıntıları
gibi. Bu organizmalar petrol içine sonradan da girmiş olabilirler. Ancak bunların tür olarak
fazla sayıda olmaları hepsininde petrol içine sonradan girdikleri tezini çürütmekte ve petrolün
organik kökenli olduğunu savunan tezi doğrulamaktadır.
Jeoloji geçmişte sedimanlar içinde oluşmuş organik maddelerin kökenini ve özelliklerini
öğrenebilmenin bir yolu da şimdiki sedimanlar içinde gömülü kalan zamanımızın
organizmasını incelemek gerekir.

8. 8
Diğer taraftan petrolün denizsel sedimanlar içinde bulunduğu düşünülürse birinci derecede
okyanuslarda yaşayan canlı varlıkları ikinci planda da karalarda yaşayıp da denizlere
sürüklenen canlıları incelemek gerekir. Denizsel organizmalar bitkiler mantarlar, yosunlar,
algler, bakteriler; hayvanlar forominifealer, radiolarialar ve diğer protozialar, süngerler,
mercanlar, kurtlar, brozoalar ve omurgalı hayvanlar; deniz bitkileri karışık anorganik
maddelerden fotosentez yoluyla ile organik maddelerini meydana getirirler. Bu arada
denizdeki CO2 güneş enerjisinin katalitik etkisi ile şu reaksiyon olur.
6CO2 + 6H2O 6O2 + C6H12O6
Bu reaksiyon sonucu serbest kalan oksijende denizlerde yaşayan bitki ve hayvanların
solunumu için kullanılır. Oluşan karbonhidrat dibe çökerej gömülmektedir. Fotosentez olayı
sahil sularda fazla olduğundan bu bölgeler ve nehirler denize döküldükleri yerler organizma
açısından en zengin bölgelerdir. Yapılan araştırmalar göstermiştir ki her yıl tüm okyanuslarda
yaklaşık olarak 12 milyon ton hidrokarbon fotosentez yoluyla oluşmaktadır. Bunun küçük bir
kısmı bile petrol haline geçse bilinen ve daha da bulunacak petrolleri oluşturacak kadar ham
madde var demektir.
Deniz hayvanlarına gelince zengin petrol yataklarına fosilli kalker veya kumtaşı içinde
rastlanması petrolün hayvanların yumuşak kısımlarından oluştuğu düşüncesine
doğrulamaktadır. Özellikle Engler balıktan destilasyon yoluyla petrole denzeyen maddeler
elde ettikten sonra bu düşünce daha da kuvvet kazanmıştır. Zamanımız da yaşayan deniz
hayvanların tür ve miktarları o kadar fazladır ki organik kökenden meydana gelen bütün
petrollere yeter de artabilir.
2.3.3.Organik Maddenin Petrol Haline Dönüşümü
Yapılmış olan bazı laboratuar ve jeokimyasal deneyler sonucunda organik maddenin petrole
dönüşmesi için gereken etkenleri 4 gruba ayrılmıştır.
Isı ve basıncın etkisi: ısı ve basınç veya yalnız basıncın etkisi ile organik maddelerin petrole
dönüştüklerini iddia edilir. Eğer gerçekten bu basınç enerjisi yeterli ise yer katmanları içinde
gerekli bol vardır ve çok basit hazır etkendir.
Ayrışmanın ısı etkisiyle gerçekleştiği gerek doğada ve gerekse laboratuar çalışmalarında
açıkca görülmektedir. Örneğin birçok kömür yataklarında volkanik taşlarla temas sonucu
kömür antrasite dönüştüğü bilinmektedir. Fakat organik maddelerden bir tür bitüm veya mum
gibi maddeleri elde etmek için en az 200o
C gibi sıcaklıklara gereksinim vardır. Halbuki
petrolün oluşum ortamında bu derece yüksek sıcaklıklar bulunamayacağı da bilinmektedir.
Çünkü petrol içinde bulunan porphyrine maddesinni yüksek sıcaklığa dayanıklı olmadığı
sonradan organik madde dışında kalan sedimanların da yüksek ısı ve basınç altında
metamorfizmaya uğrayacakları kabul edilmektedir. Bu yüzden yüksek ısının veya ısı yüksek
olmazda çok uzun zaman olursa aynı sonucu verir düşüncesi petrol oluşu ile pek ilgisi yoktur.
Isı tek başına petrolü oluşturan bir enerji şekli olamaz.
Isı ve basınç petrol oluştuktan sonra petrolün değişiminde büyük tol oynadıkları deneylerle
kanıtlanmıştır fakat petrolün oluşumunda etken oldukları kanıtlanamamıştır.

9. 9
Basınçla ilgili teorilerin diğer zayıf tarafları ise petrolleşme sonucu meydana gelen petrol ve
gazların hacmi kendilerini meydana getiren esas ham maddeninkinden daha fazla yer
almasıdır. Halbuki basıncın artması ile hacminde artması zır iki işlemdir.
Katalitik reaksiyonların etkisi: katalizörler bir kimyasal reaksiyonda başlatıcı veya hızlandırıcı
bir rol oynarlar. Bununla birlikte katalizörler reaksiyona katılmayan cisimlerdir.
Doğada katalizör olarak bilinen birçok maddeler arasında özellikle petrol içinde bulunan
vanadiyum, molibden ve nikel vardır. Yine kil mineralleri de bu arada önemli rol oynadıkları
iddia edilmektedir. Katalizör olarak görev yapan söz konusu maddelerin bir kimyasal
reaksiyonun gereksinim duyduğu sıcaklıkları çok düşürür. Örneğin kraking yolu ile elde
edilen bazı ürünler için 450-620o
C sıcaklık ve 11MPa basınç gereken katalizör kullanmak
yolu ile sıcaklık 399-538o
C ve basınç 7MPa düşmektedir. Petrolün oluşumunda katalizör
etkisi önemli olduğunu gösteren iki nokta vardır. Ham petrolün içinde olefin serisi
hidrokarbonların olmaması ve aromatik serilerin bulunuşudur. Eğer organik maddeler içide
olefinler varsa katalizör yardımıyla parafin olarak ayrılmış ve gerie olefinsiz petrol
oluşmuştur. Benzoller ise denizsel maddeler içinde yokturlar fakat hümin asit içinde
bulunurlar ve deneysel olarak parafinlerden elde edilmişlerdir. Bu deneyde sıcaklık 80o
C ve
katalizör kullanılmıştır. Sonuç olarak laboratuar çalışmaları göstermişlerdir ki başta kil
mineralleri olmak üzere bazı katalizör görevi yapan maddelerin etkisi ile petrolün oluşumu
kısmen kolaylaşmıştır. Ancak bütün petrollerin bu şekilde oluştuğunu kabul etmek pek doğru
olmaz.
Radyoaktif bombardımanın etkisi: Yer katmanları içinde radyoaktif minerallerin çok yaygın
olarak bulunduğu bilinmektedir. Uranyum, toryum ve potasyumlu mineraller ve bunların
ikincil ürünleri az da olsa hemen hemen tüm taşlarda vardır. Radyoaktif minerallerin
yaydıkları alfa, beta ve gama ışınları arasından özellikle alfa ve gama ışınları organik
maddelere etki yaparak kimyasal bileşimlerinin değişmesine yol açmaktadır. Örneğin yağlı
taneciklerin alfa tanecikleri ile bombardımanı sonucu parafin serisinden hidrokarbonların
meydana geldiği deneysel olarak kanıtlanmıştır. Yine metan ve başlıca gaz halinedeki
hidrokarbonların alfa tanecikleri bombardımanı sonucunda H2 ile birlikte doymamış
hidrokarbonlar ortaya çıkmaktadır.
Fakat radyoaktif bombardıman çok az miktarda ve çok yavaş sonuç vermesinden dolayı
petrolün bu yoldan elde edilmesine olanak yoktur.
Bakterilerin etkisi: Günlük hayatımızda organik maddelerin bakteriler yardımıyla çürümesi
olağandır. Bataklıklarda özellikle CH4 (metan) gazının bakteriler etkisi ile meydana geldiği
bilinmektedir. Bakteriler bilinen ve laboratuarda veya doğada deneysel olarak görülebilen
etkilerinin petrolün oluşumunda da esas etken olduğu düşünülmektedir.
Bitkiler çok çeşitli olurlar bazıları aerobik oksijenle yaşarlar bazıları ise anaerobik havasız
ortamlarda yaşarlar. Bunların dışında hem havada hem de havasız ortamda yaşayabilen
bakteriler vardır. Bakteriler çeşitli ısı, basınç, tatlı tuzlu sularda, nehirlerde, göllerde,
bataklıklarda yaşayabilirler. Organik bir maddenin havada çabuk kokuşması genellikle
aerobik bakterilerin çokluğuna bağlıdır. Fakat suda ermiş olarak bulunan oksijenle ve CO2’

10. 10
nin oksijeni ile beslenen bakterilerin sığı sularda ve bataklıklardaki kokuşmaya (ayrışmaya)
etkileri daha yavaştır. Denizlerde derinlere dopru inildikçe serbest oksijen hızla azalır ve
deniz tabanlarında özellikle sedimanlar içinde ancak anaerobik bakterilerin çok yavaş etkisi
bulunur. Bazı sondajlarda kükürt redükleyici bakterilerin bulunmuş olması sedimanlar
çökeldikten çok sonrada bakterilerin etkili oldukları sonucunu ortaya koymuştur.
Amerika’ da Zobell ve diğer araştırmacıların yapmış oldukları incelemelerde bakterilerin çok
çeşitli olduklarını bazılarının organik maddlerdeki oksijeni uzaklaştırdığını bazılarının ise azot
veya kükürt bileşimimim çoğalmasına yardımcı oldukları gözlediler.
Zobell deniz tabanından 5-6 metre derinliklerde her bir gram toprak içinde yaşayan binlerce
bakteri saptamış. Bu bakterilerin organik maddeleri kimyasal bakımdan birçok değişikliklere
upratabilecek durumdadırlar. Eski sedimanlar içinde acılan kuyularıda ve hatta ham petrol
içinde de birçok bakteriye rastlanmıştır. Zobell’ in gözlemlerine göre ne suların tuzluluğu ne
1000 MPa basınç ne de 85o
C kadar olan sıcaklık bakterilerin etkilerine engel olabilmektedir.
Çok redükleyici bir ortamda bakteriler organik hayvan veya bitki kalıntılaırnı petrole benzer
maddelere dönüştürürler. Bunu yapabilmeleri için bakteriler oksijen, azot, kükürt ve fosforu
organik maddelerden çekip alırlar.
Şekil 2.2 Petrolün yeraltında oluşumu
Yapılan araştırmalar göstermiş ki bakteriler petrolün aluşmasında esas etken olmuşlardır.
Aynı zamanda da petrolün oluştuğu yerden rezervuar veya kapanlara doğru gitmesinde rol
oynamışlardır. Örneğin sedimanlar içinde meydana gelen petrolün bir araya toplanması bir
yere sıkışıp kalan petrolün taşlarda meydana kılcal yollardan yukarılara doğru çıkası birçok
araştırmacıya göre bakterilerin etkisiyle olmuştur.
2.4.Petrolün Aranması
Petrol aramalarinda uzmanlarin ana hedefinin petrol kapanlarinin saptanmasi oldugu açiktir.
Bu nedenle petrol aramalari öncelikle bir jeoloji sorunudur ve özel bilgi ve teknigi gerektirir.
Yeraltindaki petrolün varligini dogrudan gösteren hiçbir yöntem yoktur. Petrol aramaciliginda

11. 11
ilk evre, hidrokarbonlarin mevcut olabilecegi jeolojik açidan uygun yerleri tespit etmektir. Bu
asamada havadan ve uzaydan çekilmis fotograflardan siklikla yararlanilir. Petrol aranacak
yörenin öncelikle sedimanter (çökel-tortul ) kayalardan olusmasi gereginin yani sira, petrol
olusturmus olmasi muhtemel ana kayanin, olusan petrolün içinde birikebilecegi hazne
kayanin, hazne kayanin içinde petrolü kapanlayip, kaybolmasini önleyecek örtü kayanin
varligi gibi hususlar öncelikle göz önünde bulundurulur. Ayrica bölgedeki kaya çesitleri ile
bunlarin yayılıslarının, konumlarinin ve jeolojik yaslarinin, yerkabugundaki kivrim ve
kiriklarin olusturdugu yapisal sekillerin belirlenmesi, kayalarin çökelme ortamlarinin
arastirilmasi gerekmektedir. Bütün bu bilgilerin toplanmasi için koordineli ve entegre bir
çalisma gereklidir.
Şekil 2.3 Petrolün yeraltındaki bulunuş şekilleri
Petrol ve gaz sahalarinin bulunmasi için öncelikle jeolojik etütler yapilir. Bunu yerkabugunun
çesitli fiziksel özelliklerini ölçen, basta sismik olmak üzere gravite, manyetik ve rezistivite
gibi jeofizik etütler izler. Yeraltindaki hidrokarbon birikintilerini bulmak için en çok
kullanilan yöntem olan sismikte; suni bir kaynaktan yeraltina gönderilen ses dalgalari çesitli
kayalardan yansiyarak yeryüzüne döner ve jeofon adi verilen aletlerle kaydedilirler. Bu
kayitlar karmasik bilgisayar programlari ile islenerek yorumlanir ve muhtemel petrol
birikintilerinin yerleri tespit edilir. Ancak yeraltindaki bir petrol ve gaz rezervuarinin
mevcudiyeti yalnizca kuyu açarak, üretim yapmakla belirlenebilir. Özetle; jeolojinin
laboratuar hizmetleri dahil her dali kullanilarak yapilan çalismalar sonucunda bir bölgenin
petrol potansiyeli olumlu görüldügü takdirde, jeofizik yöntemler yardimiyla petrol kapani
olabilecek noktalarin tespiti yapilir ve bütün bunlardan sonra tespit edilen noktalarin
delinmesi (sondaj) petrol aramaciligi zincirinin son halkasini olusturur.
Yeni bir petrol sahasi bulma ümidiyle açilan ilk kuyuya “arama kuyusu” denir. Bu kuyuda
petrol veya gaz bulunursa, kuyu “kesif kuyusu” olarak adlandirilir. Kuyuda petrol ve gaz
bulunmazsa “kuru kuyu”, yalnizca su alinirsa “sulu kuyu” diye isimlendirilir. Kesif

12. 12
kuyusundan sonra, ayni rezervuar üzerinde kesfi teyit etmek ve sahanin büyüklügünü
belirlemek amaciyla açilan kuyulara “tespit kuyusu” denir.
2.5.Petrolün Üretimi
Herhangi bir bölgenin petrol rezervi o bölgenin petrol kaynaklarindan ayri tutulmalidir.
Bölgedeki rezervuarlarda bilinen petrol ve gaz miktari “yerinde rezervi” olusturur. Ancak
bunun büyük çogunlugunu üretmek mümkün degildir. Petrol yataginin yayilimi saptandiktan
sonra hazne kaya içindeki petrolün miktari (yerinde rezerv) ile bu miktarin ne kadarinin
üretilebilecegi hesaplanir. Buna “Üretilebilir rezerv” denir. Üretilebilir petrol orani, petrolün
niteligine, hazne kayanin gözeneklilik ve geçirgenlik özelligine baglidir. Bu oran ülkemizde,
sahalarin niteligine göre, %5 ile %44 arasinda degismektedir. Bu oranlar disindaki petrol
yeraltinda kalmakta ve üretilememektedir. Petrol kaynaklari rezervlerden her zaman çok fazla
olup; yerinde rezerv, olasi, bulunmamis ve gelistirilmemis rezervlerle birlikte petrol
üretilebilecek diger kaynaklari kapsar.
Şekil 2.4 Petrol üretimi
Petrollü alanin büyüklügü ve üretilebilir petrol miktari saptandiktan sonra, bu petrolü
yeryüzüne çikarmak için yeteri kadar kuyu açilir. Bu kuyulara “gelistirme kuyusu” veya
“üretim kuyusu” denir. Çikarilan petrol boru hatlari ile toplama istasyonlarindaki büyük
tanklara, buradan da rafinerilere tasinmaktadir. Ham petrol rafinerilerde çesitli petrol
ürünlerine (likit gaz, benzin, motorin, gazyagi, fuel-oil, asfalt, madeni yag vb.)
dönüstürülmekte ve bu ürünler akaryakit dagitim organlari vasitasi ile tüketicinin hizmetine
sunulmaktadir.

13. 13
Şekil 2.5 Petrolün yeraltından çıkarılması
Yeraltinda gözenekli ve geçirgen bir ortamda bulunan hidrokarbonun rezervuardan kuyuya
akmasini saglayan temel mekanizmalar; üretimle olusacak basinç düsüsü ile kayaç ve mayi
genlesmesi, petrolün içinde erimis halde bulunan gazin basinç düsüsü ile serbest hale gelerek
genlesmesi, su itimi ve gravite etkisidir. Petrol yeryüzüne açilan üretim kuyularindan, petrol
haznesinin basinci yeterli ise fiskirarak, basinç yeterli degil ise pompalar yardimi ile çikar.
Dünyada bu konuda belli basli sistemler; kuyuya gaz enjeksiyonu ile üretim sistemi, hidrolik,
atbasi, burgu, elektrikli dalgiç pompa sistemleridir. Dünyada kullanimi en yaygin olan pompa
cinsi atbasi pompalardir. Dogal gaz, yeryüzüne tamamen kendi basinci ile çikmakta ve
rafineri islemine bagimli olmaksizin daha basit islemlerden sonra dogrudan tüketicinin
hizmetine sunulmaktadir. Rezervuardaki hidrokarbonlarin bu mekanizmalarin yardimi ile ve
dogal enerjisi ile kuyu içine akmasiyla gerçeklestirilen üretime birincil üretim denir. Ikincil
üretim yöntemleri ise rezervuara çesitli mayilerin enjekte edilmesi ile nihai üretimin
arttirilmasina yöneliktir. Rezervuarin basincini ve hidrokarbonlarin üretim kuyularina akisini
arttirmayi hedefleyerek enjekte edilen maddeler arasinda su, karbondioksit çesitli kimyevi
maddeler, buhar ve hidrokarbonlar sayilabilir.
2.6.Petrolün Kimyasal Yapısı
Ham petrol, petrol gazı, gazyağı, benzin, motorin, fuel oil, yağlama yağları, mum ve asfaltik
bitüm gibi çeşitli maddelerden oluşur. Bu maddelerin kimyasal yapısı çoğunluklar yalnızca
karbon ve hidrojenden oluşmaktadır ve kısaca hidkarbonlar olarak adlandırılırlar, bunların
dışındaki elementler çok az olduklarından ihmal edilebilirler.
Ham petrol içerisinde kükürt eser miktarda bulunmasına rağmen ürün kalitesi üzerinde etkisi
nedeniyle önemlidir.

14. 14
Element Kütlesel Yüzde
C (Karbon) 82-87
H2 (Hidrojen) 12-18
O2 (Oksijen) 0,1-7,4
N2 (Azot) 0,1-2,4
S (Kükürt) 0,1-5,5
V,Fe,Mg,Ca,P,Zn,Co 0,1-1,2
Ham petrolün içerisindeki karbon atomlarının sayısına ve dizilişine göre hidrokarbonlar
normal sıcaklık ve basınçlar gaz, sıvı veya katı fazda bulunurlar.
• 4 karbon atomluya kadar gaz fazda
• 4-20 karbon atomlular sıvı fazda
• 20’ den fazla karbon atomlular katı fazdadırlar.
Ham petrolün bünyesindeki hidrokarbonların bağ şekillerine göre iki ana gruba ayrılırlar.
• Alifatik hidrokarbonlar (zincir yapısında olanlar)
• Karbosiklik hidrokarbonlar (halka yapısında olanlar)
2.6.1.Alifatik Hidrokarbonlar
Parafinler: Genel formülü CnH2n+2'dir (n: karbon sayısı). Alkanlar bir homolog seri meydana
getirir ki bu seride birbirini takip eden bileşikler arasında (CH2) kadar fark vardır. Bu fark
nedeniyle homolog (aynı) seri olusştururlar. Karbon sayısının Latincesinin sonuna (AN) eki
getirilerek adlandırılır. Bileşikler birbirine yakın benzerler gösterir.
Karbon sayısı birden ona kadar olan alkanlar metan, etan, propan, bütan, pentan, hekzan,
heptan, oktan, nonan ve dekan şeklinde adlandırılır. Dört karbonlu hidrokarbonlardan itibaren
izomeri (kapalı formülü aynı, açık formülü farklı olma) olayı başlar.
Şekil 2.6 Hekzanın kimyasal yapısı
Şekil 2.7 Đzobütanın kimyasal yapısı

15. 15
Olefinler: Bu sınıfa alkenler sınıfı da denir. Bu sınıfta hiç olmazsa iki karbon arasında çift bağ
vardır. Karbon sayısının latincesinin sonuna EN ve ĐLEN eki getirilerek adlandırılır. Çift
bağın hangi karbonlar arasında olduğunu belirtmek için rakam kullanılır. Bu rakam çift bağın
bağlı olduğu karbonlardan ilkine aittir. SP2
hibritleşmesi yaparlar.birbirini takip eden iki alkan
molekülü arasında CH2 kadar fark vardır.Homolog seri oluştururlar.
Şekil 2.8 Olefinin kimyasal yapısı
Alkenler oldukça aktiftir. Doymamış karbonlara hidrojen, halojen ve diğer bazı bileşikler
katılır.Genel formülleri CnH2n'dir.
Asetilenler: Üçlü bağ taşır ve formülü C2H2 şeklindedir. Brethelot tarafından total sentez
yöntemiyle elde edildi. Daha sonra metandan ve karpitten de elde edildi. Normal koşullar
altında gazdır ve -83,5o
C'da sıvılaşır. Suda ve asetonda çözünür. Sodyum ile olan karışımı
kolay patlar ve yüksek ısı çıkışı olur. Narkotik özelliği vardır. Tıpta Narsylen olarak
adlandırılır. Asit niteliği gösterdiğinden metallerle bileşik yapar.
Şekil 2.9 Asetilenin kimyasal yapısı
Diolefinler: Genel formülleri CnH2n-2’ dir. Diolefin serisinin en basit maddesi bütadiedir.
2.6.2.Karbosiklik Hidrokarbonlar
Aromatikler: Genel formülleri CnH2n-6’ dır.Aromatik hidrokarbonlar bir veya daha çok benzen
halkası ihtiva ederler. Benzen halkasının yapısı çok çeşitli şekilde gösterilmiştir.
.
Şekil 2.10 Aromatikin kimyasal yapısı
Benzen halkasına çeşitli grupların girdirilmesi ile çeşitli bileşikler elde edilir. Toluen, ksilen,
naftalin gibi misaller vermek mümkündür.
Naftenler: Genel formülleri CnH2n-4 olup halka şeklinde molekül yapılı doymamış
hidrokarbonlardırlar.

16. 16
2.7.Petrolün Fiziksel Özellikleri
Ham petrolün fiziksel özellikleri petrollerin elde edildikleri ülkelere ve sahalara göre farklılık
gösterirler. Genel olarak sıvı halde bulunurlar ve bunların rengi yeşilimsi kahverendi
şeklindedirler. Bazı bölgelerde çıkartılan petroller yarı katı ve renk olarak siyahtırlar. Özgül
kütleleri kimyasal yapılarına göre değişiklik gösterirler.
Ham Petrol Özgül Kütle [ kg/m3
]
Çok hafif petrol 700-800
Hafif petrol 800-900
Ağır petrol 900-1000
Bu tablonun dışında bazı petroller vardır. Örneğin eski Sovyetler Birliği’nde özgül kütlesi 650
kg/m3
olan en hafif petrol bulunmuştur. Özgül kütlesi 1080 kg/m3
olan en ağır olarak bilinen
petrol Meksika’da bulunmuştur.
Ultraviole ışık altında mavimsi kahverenkte görülür, flüöresans özelliği vardır. Petrol
genellikle iyi ve esanslı kokuya sahiptir, fakat bünyesinde kükürt varsa kokusu çok kötü
olmaktadır. Petrol benzin, alkol, eter, kloroform, karbon tetraklörür, karbon-sülfür ve aseton
içinde erir. Bazı petrollerde az veya çok miktarda erimiş gazda bulunabilir.
Petrol suda erimez ama az miktarda karışabilir. Özelllikle petrol yataklarına yakın yer altı
suları var ise ve iki madde temas halinde iseler su ile petrol belirli oranda bir emulsiyon
halinde bulunurlar. %10, %20 ve hatta %40 oranlarında olur. Böyle olunca petrolün değeri
düşer.
Petrol konusu ile çalışanlar genellikle özgül kütle yerine A.P.I.o
(American Petroleum
Institute) derecesini kullanırlar. (Daha önceleri Fransız ölçü birimi olan Baume derecesi
kullanılırdı).
˓. ˜. H. ° =
141,5
ˤ(60
609 )°˘
− 131,5
ˤ(60
609 )°˘ : özgül kütle oranı, 60o
F (15,600)’ta petrolün özgül kütlesinin ayni sıcaklıktaki
suyun özgül kütlesine oranıdır.
A.P.I.o
Özgül Kütle [kg/m3
] A.P.I.o
Özgül Kütle [kg/m3
]
0 1076 60 738,9
10 1000 70 702,2
20 934 80 669
30 876,2 90 638,8
40 825,1 100 611,2
50 779,6

17. 17
A.P.I. derecesi 38’in üzerinde olan ve kükürt miktarı %4-5’ten fazla olmayan petrol iyi bir
petrol sayılır.
Petrolün kalitesi hakkında fikir veren diğer bir özellik ısıl değeridir. Genellikle petrolün ısıl
değeri Hu 42000 kJoule/kg mertebesindedir.
Petrolün viskozite değeri de çok önemlidir özellikle boru hattı ile taşınması düşünülüyorsa.
2.8.Petrolün Sınıflandırılması
Fiziksel özellikler bakımından birbirinden çok farklı olarak gözükmelerine rağmen ham
petrollerin hepsinin bir ortak yanı vardır bu hidrokarbon oluşlarıdır. Bu hidrokarbonların
cinslerine göre ham petroller 3 gruba ayrılırlar.
2.8.1.Parafinik Ham Petroller
Asfaltik maddeler çok az bulunurlar daha çok parafinik hidrokarbonlardan oluşurlar. Büyük
miktarda wax içerirler. Bu yüzden bunlardan kaliteli yağlama yağları ve mum elde edilir.
• Yağlama yaplarının viskozite indeksi çok yüksektir. Bu yağlama yağları için aranan
bir özelliktir.
• Motorinin diesel indeksi yüksektir. Yanma kalitesi iyidir.
• Gazyağının is noktası yüksektir.
• Benzinin oktan sayısı düşüktür.
• Madeni yağların akma noktası yüksektir.
• Madeni yağların A.P.I. derecesi ve alevlenme noktası yüksektir.
• Yağlama yaplarının rengi kullanım ile değişmez.
• Yağlama yağlarının çamurlaşma eğilimleri azdır.
• Yüksek sıcaklıklarda oluşan karbon çok serttir, yatak ve segmanları aşındırdıklarından
katık maddesi ile kombine edilmeden kullanılmazlar.
2.8.2. aftenik Ham Petroller (Asfaltik Ham Petroller)
Bunlar büyük oranda Naftenik hidrokarbonlardan oluşmuşlardır. Büyük miktarda asfaltik
madde içerirler. Hemen hemen hiç wax içermezler. Bu petrollerden anca közel rafinasyon
metotları ile elde edilen yağlama yağı parafinik hampetrollerden elde edilen yağlama
yağlarına kalite olarak eşdeğerdir. Normal metotlarla elde edilen yağlar ise sıcaklığa karşı çok
hassastırlar.
• Bu tip ham petrollerden üretilen benzinin oktan sayısı yüksektir.
• Wax (mum) bulunmadığından diesel yakıtı (motorin) üretimi kolaydır.
• Asfalt bol ve iyi kalitededir.
• Kükürt miktarı fazladır.
• Tuzlar ve yabancı maddelerden arıtma güç olmaktadır.
• Yağlama yağlarının rengi koyu ve viskozite indeksleri düşüktür.

18. 18
2.8.3.Karışık Ham Petroller
Bu tip ham petroller dünyada üretilen petrollerin %75’ini oluştururlar. Hem parafinik hem de
naftenik bir miktarda aromatik hidrokarbon içerirler. Özellikle ise parafinik ve naftenik yapılı
ham petrollerin arasındadır. Genel olarak parafiniklere daha yakındırlar.
• Benzin oranı ve benzinin oktan sayısı yüksektir.
• Wax içerirler
• %0,25-1,0 arasında kükürt içerirler.
• Elde edilen yağlama yağlarının kalitesi parafinik ham petrollerden elde edilen yağlar
kalitesindedir fakat arıtma giderleri yüksektir.

19. 19
3.YAKIT ÜRETĐM SÜREÇLERĐ
Petrol arıtımında çok çeşitli süreçler vardır. Rafineride uygulanan benzin üretim süreçleri
genel başlıklar olarak damıtma, parçalama, reforming, polimerleştirme ve hidrojenlemedir. Bu
başlık altında belirtilen tüm süreçler incelenecektir.
Şekil 3.1 Petrol arıtımında petrolun akış diyagramı,
çeşitli ürünlerin oluştuğu bölgeler ve bu bölgelerdeki durum büyüklükleri

20. 20
3.1.Damıtma
3.1.1.Ayırma Đşlemleri
Ham petrol yeraltından çıkarıldığı şekil ile kullanılamaz bir sıvıdır. Çok sayıda ve değişik
yapıda hidrokarbonun bir karışımı olan petrol, ancak kendisinden ayrılabilen değişik türevleri
sayesinde enerji ya da kimyasal madde kaynağı olarak değerlendirilebilmektedir. Bu nedenle
ayırma işlemleri petrol arıtımının temel işlemleridir. Aırma işlemleri, ayrıca ısı ya da kataliz
yardımı ile yapılan süreçlerin ürünlerini de ayırmada rafineride uygulanan temel işlemlerdir.
Ham petrolün içindeki binlerce hidrokarbonun kaynama noktası, donma noktası, özel
çözücülerdeki çözünürlükleri vb. fiziksel özellikleri birbirlerinden farklıdırlar. Bu
farklılıklardan faydalanarak ham petrolden çeşitli türevler ayırılabilmektedir. Aşağıdaki
çizelgede başlıca ayırma işlemleri ve faydalandıkları fiziksel özellikler gösterilmiştir.
Đşlem Yararlandığı Fiziksel Özellikler
Damıtma (destilasyon) Kaynama noktası
Soğurma (absorpsiyon) Kaynama noktası
Özütleme (ekstraksiyon) Özel çözücülerdeki değişik çözünürlük
Yüze tutma (adsarpsiyon) Özel katılara olan çekicilik
Kristalleştirme Donma noktası
Ham petroldeki bileşenlerin pekçok fiziksel özellikleri birbirlerine benzediğinden bu
işlemlerden birini uygulayarak arı madde ayırılması metan, etan gibi çok hafif hidrokarbonlar
dışında olanaksızdır. Ancak genellikle petrolden arı maddeler ayırılması yerine fiziksel
özellikleri birbirine yakın grupların ayırılması amaçlandığından rafineride bu işlemlerden biri,
bazen ikisi ardarda uygulanır. Rafineride en çok kullanılan ayırma işlemi damıtmadır. Ham
petrolün her rafineride uğradığı ilk temel değişiklik, damıtma yolu ile yapılan bir fiziksel
değişikliktir. Ancak petrol kuyularından tuzlu su ve çamurla beraber çıkan ham petrolüm
damıtma kulesine gitmeden önce bazı hazırlama işlemlerinden geçmesi gerekir.
3.1.2.Damıtma Öncesi
3.1.2.1.Tuz Ayırma
Petrol kuyuları civarında büyük toplama tanklarında dinlendirilen ham petrolün içindeki su ve
çamur çökelir; üst taraftan alınan petrol boru yolları veya tankerlerle rafinerilere gönderilir.
Rafineriye gelen ham petrolün içinde mineral tuzları, su ve eser miktarda çeşitli metaller
vardır. Bu katışkılar rafinerideki süreçleri fiziksel ya da kimyasal olarak
engelleyebileceğinden (tortu yapma, korozyon, kataliz zehirleme vb.) önce bunların petrolden
ayırılması gerekir.
Tuz ayırma (desalting), mekanik, kimyasal ve elektriksel yöntemlerle yapılabilir. Süreç
seçiminde temel ilke tuzun petroldeki dağılımı ve ham petrolün viskozitesidir. Tuzun
emülsiyonlarını kırmak için genellikle kimyasala maddeler (demülsifier) kullanılır. Isıtılan

21. 21
petrol kimyasal madde ve yıkama suyu ile karıştırıldıktan sonra bir tankta dinlendirilir. Tuzlu
su dibe çöker, tuzu giderilmiş petrol üstten alınır. Ancak bu çöktürme tankına daldırılan
elektrotlara yüksek gerilim uygulayarak çöktürme çok hızlandırılabilir. Ham petrolün
dielektrik madde olarak kullanıldığı bu yöntemde önce ham petrol 60-140o
C ye ısıtılır; büyük,
yatay bir silindirik kapta yüksek voltajlı iki elektrot arasına yollanır. Elektrotlar arasına
10.000-15.000 V gerilim uygulanır. Hidrokarbonlardan çok daha polar yapıya sahip olan
tuzlar ve serbest metal parçacıkları çabucak bir elektrik yükü kazanır. Ve en yakın elektrota
giderler. Bu arada tuzların çözünmesini ve dolayısıyla iyonlaşmalarını sağlamak üzere sisteme
su da eklenir. Elektrotlarda toplanan tuz ve metaller kendi ağırlıkları ile aşağıya akar ve tankın
dibinden dışarı alınırlar.
Şekil 3.2 Ham petrolden elektrostatik yöntemle tuz ayırılması
Su miktarı % Tuz miktarı g/ton
Tuz ayırmadan önce 1 1000
Tuz ayırmadan sonra 0,01-0,2 10-20
Tuz ayırmanın en büyük faydası damıtma araç ve gereçlerinin korozyonunu önlemektir.
3.1.2.2.Diğer Hazırlama Đşlemleri
Damıtma öncesi yapılması gerekebilecek iki işlem daha vardır. Ancak bunların uygulanması
petrolün türüne bağlıdır.
Eğer ham petrolde fazla naftenik asitler varsa alkali (% 5-20) eklenerek pH=7 ye ayarlanır.
Bir başka yöntem ise damıtma kulesinin tepe tepsisine amonyak eklenmesidir.
Eğer ham petrolde kil varsa suyu tutarak elektrostatik çökelmesine engel olur; ayrıca
borularda tıkanıklıklara yol açar. Kili çöktürmek için naftenik asit tuzları ve sülfonatları
kullanılır. Böyle durumlarda suyun santrifüjle dahi ayırılması zorunluluğu doğabilir.

22. 22
3.1.2.3.Ön Isıtma
Petrol, kökenine göre çok değişik bir yapıya sahip olmasına rağmen genellikle içindeki
hidrokarbonların yüzde ellisi 300o
C’in üzerinde kaynar. Bu nedenle ham petrol damıtma
kulesine gitmeden önce 350o
C civarına kadar ısıtılır. Ancak pek çok ham petrol 350o
C’ye
ulaşmadan önce ısının etkisi ile parçalanmaya başladığından bu ön ısıtma sıcaklığının çok iyi
saptanması gerekir.
Ön ısıtma genellikle borulu fırınlarda yapılır. Günümüzde on kadar ayrı tip borulu fırın
kullanılmaktadır. Fırın, içine yerleştirilmiş yatay veya düşey borulardan ham petro lgeçen bir
yanma odasıdır. Yakıt ya da gaz yakılarak üretilen ısı, ışıma ve ulaşımla petrole aktarılır.
Aşağıdaki şekilde yatay boru dizili, kutu tip bir fırın görülmektedir.
Şekil 3.3 Ham petrol ısıtma fırınının şemasal gösterilişi
100-140o
C de fırına gelen ham petrol önce konveksiyon bölgesinde 180o
C ye kadar baca
gazları ile ısıtılır. Daha sonra iki bölümlü ışıma bölgesindeki ısınma sonucu 340-360o
C ye
kadar ısıtılır. Fırında ısı aktarım katsayıları yüksektir.
Fırının ısı verimliliği %80 dir. Son zamanlarda geliştirilen, boruların düşey yerleştirildiği ve
tüm donanımın hareketli olduğu fırınlarda konveksiyon bölgesi üsttedir ve ısı verimlilikleri de
%90 a yaklaşmaktadır.
Fırındaki yüksek sıcaklık nedeniyle bazı hidrokarbonların parçalanmaları doğaldır. Bu
nedenle oluşan yüksek karbonlu katı parçacıklar, kok denen yığışımlar yaparak boru
tıkanmalarına, kızgın nokta meydana gelmesine, botu çatlama ve patlamalarına yol açarlar.
Bu durumlarda boruların mekanik ve kimyasal yollarla temizlenmesini kolaylaştırmak için
boruların fırına yerleştirilmeleri şekilde gösterildiği gibi yapılır.

23. 23
Ön ısıtma fırınlarında petrolün %40-50 si buharlaştırılır. Borularda 10-13 atm basınç düşmesi
gözlenir. Yakma havası teorik orandan %25 kadar fazla olabilir. Fırındaki alev sıcaklıkları
425-650o
C ye kadar çıktığından ve kükürtlü bileşiklerin bu sıcaklıkta neden olduğu korozyon
fazla olduğundan fırının boruları genellikle krom, molibden ve nikelli çeliklerden yapılır.
3.1.3.Damıtma
Damıtmada, maddelerin kaynama noktalan arasındaki farklılıktan faydalanılır. Isıtılan bir
karışımdaki düşük sıcaklıkta kaynayan maddeler tepe ürünü, yüksek sıcaklıkta kaynayanlar
ise dip ürünü olarak aytnlabilirler. Damıtma olayının tek, değil çok basamaklı olarak
yapıldığını düşünelim. Şöyle ki, bir basamakta ayrılan üst ürün biraz daha düşük bir
sıcaklıktaki ikinci bir basamakta tekrar hafif/ağır ayırımına uğratılsın (bkz. Şek. 3.4). Đkinci
basamakta yoğuşan ağırlar 1. basamağa geri yollanırsa üst üründe hafif maddelerin, dip
üründe de ağır maddelerin derişimleri arttırılmış olacaktır.
Şekil 3.4 A.Tek Basamaklı B. Đki Basamaklı C. Üç Basamaklı
Besleme yaptığımız 1.basamağın altına, bu kez biraz daha yüksek sıcaklıkta çalışan bir
üçüncü basamak eklersek üst ve dip ürünlerdeki hafif ya da ağır maddelerin derişimlerini daha
da arttırmak kolaylaşır. Đkinci basamakta üst ürünün zenginleşmesi (arıtılması) yapılırken
3.basamakta da ağır sıvı ile beraber aşağı kaçan hafifler geri kazanılır ve tekrar üst basamağa
geri yollanır. Buradaki her damıtma basamağı ters yönlü hareket eden sıvı ve gaz evrelerin
karıştığı, böylece kütle ve ısı aktarılan bir birimdir. Böylesine n tane basamağın bir aygıt
içinde birleştirildiğini düşünürsek ayırma işleminin bir tane aygıt içinde "n" kez yapılabileceği
ortaya çıkar. Đşte rafinerilerde kullanılan çok basamaklı damıtma kuleleri de böyle bir aygıttır.
Yalnız petrol çok bileşenli bir karışım olduğundan yalnızca tepe ve dip ürünü alınmaz,
basamaklar arasından da çeşitli ürünler alınır.
Damıtma kulesinin yukarıdan aşağıya doğru artan ısı profiline uygun olarak alınan çeşitli
kesimlerin (Fraksiyonların) gerçek kaynama aralıkları - kulede çok iyi bir ayırım
yapılamadığından - kesimlerin alındıkları tepsilerin sıcaklıklarından farklıdır. Şek. 3.5 te
gösterilen damıtma örneğini inceleyelim. Burada kulenin sıcaklığının 112°C ve 183°C olduğu
tepsilerin arasından alınan ağır nafta adlı kesimin gerçek kaynama aralığı 95-204°C dir.

24. 24
Şekil 3.5 Atmosferik damıtmada kesimlerin kuleden alındıkları sıcaklık
aralıkları ve bunların gerçek kaynama aralıkları
Çünkü 112°C nin altında kaynayan bazı hidrokarbonlar çözünme, kuleye alttan yollanan
buharın sıyırma etkisi gibi nedenlerle bu kesimde kalmışlardır. Aynı biçimde 183°C nin
üstünde kaynayanlar da çözünme, tutuklanma gibi nedenlerle ayrılamamış ve kesimin içinde
kalmışlardır. Dolayısı ile ardarda alınan iki kesimden öncekinin son noktası ile sonrakinin ilk
noktası - kuramsal bir ayırımdan farklı olarak - birbirinin aynı değildir. Yine .Şek. 3.5 teki
damıtmadan örnek verecek olursak.
Kesimin Adı Hac % Ayrıldığı Aralık o
C Gerçek Kay. Ara.
Ağır nafta 12,8 112-183 95-204
Hafif destilat 20,1 183-287 162-308
3.1.3.1.Atmosferik Damıtma
Ham petrolün 350o
C ye kadar kaynayan bölümü genellikle atmosferik basınçta damıtılır, daha
yüksek sıcaklıkta kaynayan bölümü ise vakumda damıtılır. Şek. 3.6 te bir atmosferik damıtma
kulesi ve çalışma ilkesi gösterilmiştir.

25. 25
Şekil 3.6 Atmosferik damıtma kulesi
Şek. 3.4 teki her bir damıtma basamağı buradaki tepsi (Raf) lerdir. Besleme tepsisinin
üstündeki bölüme "Ayırma ve zenginleştirme" Bölümü, altındakine de "Sıyırma" Bölümü
denir. Hafifler üst bölümde giderek artan - zenginleşen - oranlarda birikirken alt bölüme
kaçan hafifler de alttan (Dip kaynatıcıdan) gelen buharın yardımı ile sıyırılarak tekrar
"Zenginleştirme Bölümü"ne giderler. Hafiflerin sıyırılmasma yardım için kulenin alt
bölümünden kızgın su buharı da yollanır. Buharın beslemeye oram % 4 - 5 kadardır.
Atmosferik damıtmanın en önemli aygıtı olan kulenin önemli yan donanımları vardır. Bunlar,
tepe ürünü için bir yogusturucu, tepe ürünü için bir tank, dibe inen sıvıyı kısmen
buharlaştırmak için bir dip kaynatıcı, besleme, geri döndürme ve ürünleri basan ya da emen
pompalar ile otomatik denetim gereçleridir. Şek. 3.7 da otomatik denetim aygıtlan ile birlikte
gösterilen atmosferik damıtma kulesinin parçalan ve yan donanımları aşağıda kısaca
açıklanmıştır.

26. 26
Şekil 3.7 Atmosferik damıtma kulesinde süreç denetimi
3.1.3.1.1.Damıtma Kulesinin Đncelenmesi
Geri Döndürme (Reflux)
Tepe ürününde hafif hidrokarbonların derişiminin çok olması istenir. Bu nedenle yoğuşturulan
tepe ürünlerinin bir bölümü (Ürün: Geri Döndürme ~ 3 - 5:1) tekrar kulenin üst tepsisine geri
döndürülür. Hafiflerin derişimini arttırmak için yapılan bu işlem aynı zamanda kulenin tepe
sıcaklığını da denetlemeye yarar. Soğuk geri döndürme, üst tepsiyi bir miktar soğutarak
tepeden kaçabilecek ağırların bir bölümünü daha yoğunlaştırıp aşağı akmalarını sağlar.
Böylece hafiflerin derişimi artar; daha iyi bir ayırım sağlanır. Kulenin tepe sıcaklığında geri
döndürülen "Sıcak Geri Döndürme"den başka, tepe ürününü birkaç derece soğutup tekrar üst
tepsiye yollayan "Soğuk Geri Döndürme"de kullanılır. Bundan başka kulenin çeşitli
yerlerinde sıcaklığı denetlemek için yapılan "Yan Geri Döndürme" vardır. Uygun bir tepsiden
alınan bir bölüm hidrokarbonun sıcaklığı bir ısı değiştiricide biraz düşürülerek 2-3 tepsi
yukarıya geri yollanır (bkz. Şek. 3.6).
Dip Kaynatıcı (Reboiler)
Kulenin alt tepsisinden akan sıvının içinde çözünme, yayınma vb. nedenlerle hafif
hidrokarbonlar kalmış olabilir. Bunlar "Dip Kaynatıcı"daki kaynama sırasında buharlaşırlar
ve bu gaz-sıvı karışımı kulenin en altına geri verilir. Sıcak buharlar yukarı yükselirken aynı
zamanda üstten gelen sıvıdaki hafif hidrokarbonları da sıyırarak beraberlerinde yukarı taşırlar.
Ancak bu sıyırmayı daha iyi yaptığından kızgın buhar da kullanılabilir. Çeşitli kesimlerle
beraber alınan buhar yoğusturulduktan sonra yoğunluk farklılıklarından faydalanılarak
hidrokarbonlarından ayrılır.

27. 27
Tepe Yoğuşturucu (Condenser)
Gaz evrede alınan tepe ürününün yoğuşturulduğu, su ile soğutulan bir ısı değiştiricidir.
Genellikle kabak-tüp türünden olan bu ısı değiştiriciye yollanan soğutma suyunun miktarı
kulenin tepe basıncına bağlı olarak otomatik değişir. Yoğuşan ürünün bir bölümü ürün olarak
ayrılıp kalan tekrar kulenin üst tepsisine geri döndürülür.
Tepsi (Tray)
Her tepsi bir damıtma birimidir. Görevi ters yönde akan sıvı ve gazın temas etmesini en iyi
şekilde sağlamaktadır. Şek. 3.6 te gösterildiği gibi yatay olarak 30-90 cm aralıklarla
yerleştirilen tepsilerin çok çeşitleri vardır. Temas verimliliği, kapasite, tepsi basma basınç
düşmesi, maliyet ve bakım kolaylığı gibi etkenler hangi tür tepsinin kullanılacağım belirler.
Halen kullalan türler şunlardır : Şapkalı (bubble-cap), delikli (sieve), oluklu (uniflux),
ondüleli (ripple), kaskat,ızgaralı (turbogrid), flexi ve venturi. Rafinerilerde en çok kullanılan
tür şapkalı tepsidir. Şek. 3.8 de şapkalı tepsi ve bir buhar şapkası ile son yıllarda daha fazla
kullanılmaya başlanan delikli tepsi gösterilmiştir.
Şekil 3.8 Damıtma tepsileri
Deliki tepsiler daha ucuzdur, tepsi basma basınç düşmesi (yaklaşık 9 cm su) daha azdır.
Ancak korozyon direnci şapkalıya göre daha azdır.
3.1.3.1.2.Damıtma Kulesinin Tasarımı
Bir rafinerinin kapasitesi, atmosferik damıtma kulesinin kapasitesine eşdeğerdir. Bu kulenin
işletmesindeki en küçük değişme bütün diğer birimlere de etkir. Petrol türevlerinin ilk ve
temel ayırımlarının da burada yapıldığını düşünürsek atmosferik damıtmanın rafineri için en
önemli süreç olduğu anlaşılır.

28. 28
Damıtma başlıbaşına bir konudur. Rafineride uygulanan ayrımsal damıtma (fractional
distillation) ise damıtma süreci içinde çeşitli kesimleri (fraction) sistemden dışarı almayı
sağlayan karmaşık bir süreçtir.
Sıcaklı ve Basınç
Ham petrol damıtma süreci, ham petrolün ısı etkisi ile parçalanmaya başladığı sıcaklıkla
sınırlı olduğundan en önemli işletme değişkenleri sıcaklık ve basınçtır. Basınç yükseldikçe
sıcaklık da yükselir. Bu nedenle kuleye beslenen petrolün daha fazla ısıtılması gerekir. Bu
ısının tekrar geri kazanılması ürünleri besleme ile soğutarak sağlanabilirse de ısı
değiştiricilerin maliyetleri artar. Basınç etkilerini kısaca özetlersek :
• Artan basınçla kulenin buhar (gaz) taşıma kapasitesi artacağından kule çapı küçülür.
• Artan basınçla sıcaklık da artacağından ayırma işlemi zorlaşır; her tepside denge
koşullarına daha çok yaklaşılır. Ancak istenen iyi bir ayırım olduğundan daha çok
tepsi ve geri döndürme kullanılması gerekecektir.
• Kulenin duvar kalınlığı (dolayısı ile maliyeti) basınç ve çap ile doğru orantılı olarak
artar.
Geri Döndürme ve Tepsiler
Đyi bir ayırım beslemedeki hidrokarbonların uçuculuğuna, geri döndürme oranına ve tepsi
sayısına bağlıdır.
Geri döndürme ve kuramsal tepsi sayısı arasındaki bağlantı Şek. 3.9 de görüldüğü gibidir.
Uygulamada genellikle "minimum geri döndürme"nin 1,5 katı, "minimum tepsi sayısı"nın ise
1,8 katı kullanılır. Geri döndürme miktarı kulenin buhar taşıma kapasitesine bağlıdır. Bu ise
beslemenin, parçalanmadan (ya da çok az parçalanarak) ne kadar ısıtılabileceğine bağlıdır.
Genellikle beslemenin mümkün olduğu kadar çoğunu destilat olarak almak ekonomiktir.
Ham petrol damıtmasının en önemli tasarım problemi tepsi sayısının bulunmasıdır. Bu sayı
çoğunlukla ampirik olarak bulunur. Genellikle 20-30 tepsi aşağıdaki aralıklarla dizilirler :
Şekil 3.9 Tepsi sayısı ile geri döndürme oranı arasındaki bağlantı

29. 29
Hafif ve Ağır Benzin Çıkışları Arasında 6-8 Tepsi
Ağır Benzin ve Gazyağı Çıkışları Arasında 5-6 Tepsi
Gazyağı ve Motorin Çıkışları Arasında 4-7 Tepsi
Gazyağı Çıkışı ve Besleme Girişi Arasında 3-4 Tepsi
Besleme Tepsisinin Altında 4-6 Tepsi
Kule Yüksekliği ve Çapı
Tepsi sayısı bulununca, bu sayıyı tepsi aralıkları (30-90 cm) ile çarparak kule yüksekliği
belirlenir. Tepsi aralıklarının saptanması ise tepsinin cinsine ve yarıçapına bağlıdır. Bu
hesaplamalarda kulenin buhar ve sıvı yükü, taşma (flooding), tutuklanma (entrainment) ve
köpüklenme (foaming) olayları göz önünde tutulur; genellikle hesaplanan aralığın % 150 si
alınır.
Đşletme Denetimi
Damıtma kulelerinden alman kesimlerin nitelikleri laboratuarda analiz edilirse de asıl denetim
dolaylı olarak yapılır. Kulenin kesim (ürün) çıkışlarındaki sıcaklık ve akış miktarları, basınç,
besleme ve geri döndürme miktarları otomatik olarak denetlenir. Bu denetlemeler kule
etrafında bütünleştirilerek değişen herhangi bir miktar ya da koşula bağlı olarak diğerlerinin
de otomatik olarak değişmesi sağlanır. Damıtma süreci kimi nedenlerle (örneğin beslemenin
bileşiminin değişmesi) en uygun çalışma bölgesinden ayrılabilir. Bu gibi hallerde bir
aksamaya yol açmamak için süreç denetiminin iyi yapılmasının yanında kulenin tüm
donanımlarının kapasite ve niteliklerinin esnek olması tasarım güvenliği açısından çok
önemlidir.
3.1.3.1.3.Ürünler
Şek. 3.10 da rafinerinin atmosferik damıtma birimi, Şek. 3.11 de de damıtma ürünlerinin
kaynama bölgeleri, bileşimleri ve kullanma yerleri gösterilmiştir.
Şekil 3.10 Atmosferik damıtma birimi

30. 30
Atmosferik damıtmada kulenin hangi tepsilerinden kesim alınacağı rafinerinin üretmek
istediği ürünlere bağlıdır. Kesimlerin kaynama bölgeleri ve adlandırılmaları konusunda kesin
kurallar yoktur. Şek. 3.12 de hafif bir ham petrolün atmosferik basınçta ayrımsal damıtılması
ile elde edilen ürünlerin ASTM-Kaynama Eğrileri gösterilmiştir.
Şekil 3.11 Damıtma ürünleri
3.1.3.2.Vakum Damıtması
Ham petrolün damıtılmasında sıcaklık sınırlayıcı bir faktördür. Çünkü : 1) Yağlama yağı
(madeni yağ) niteliğindeki yüksek hidrokarbonlar yüksek damıtma sıcaklığında
bozunabilirler, 2) Yüksek damıtma sıcaklığı yüksek ön ısıtma sıcaklığı gerektirir ki bu da
fırında koklaşma vb. arızaların oluşumunu hızlandırır. Çok yüksek sıcaklıkta kaynayan ya da
ısı ile bozunabilen maddeleri ayırmak için vakum damıtması uygulanır. Basınç azaldıkça
kaynama noktası düşer.
Şekil 3.12 Ham petrolün ve bu petrolden yapılan ürünlerin ASTM damıtma eğrileri

31. 31
Vakum damıtması, madeni yağ, asfalt ve katalitik parçalama bölümüne beslenecek ağır
gazyağı yapmakta kullanılır. Kule basınca 30-50 mm Hg arasında tutulur. Buhar jetleri ile
sağlanan vakum uygulaması masraflı bir süreç olduğundan kulenin tasarımında basınç
düşmesinin en düşük düzeyde tutulmasına dikkat edilir bunun yanında kuledeki yüksek buhar
hızı dolayısı ile önemli Ölçüde tutuklanma olayı meydana gelir. Basınç düşmesini önlemek
için tepsi sayısı genellikle az tutulur.
Çizelge 3.1 Kaynama noktasının düşmesi
Basınç
mm Hg
Bir Atm.deki Kaynama Noktası o
C
149 204 260 316 371 427 482
200
∆t,kaynama
noktasındaki
düşüşo
C
41 46 50 53 56 59 -
100 59 65 72 76 80 85 89
50 76 84 93 100 104 109 115
20 - 106 119 126 132 141 150
10 - - 140 148 155 165 175
5 - - - 170 180 190 202
Gazyağı ve Vaks Destilat Çıkışı Arasında 2-3 Tepsi
Düşük ve Orta Viskoziteli Yağ Çıkışı Arasında 2-3 Tepsi
Orta ve Ağır Viskoziteli Yağ Çıkışı Arasında 3-5 Tepsi
Ağır Viskoziteli Yağ ve Besleme Girişi Arasında 2-4 Tepsi
Sıyırma Bölümünde 2-4 Tepsi
bulunur. Düşük basınçta hidrokarbonların buhar basınçları arasındaki farklılıklar daha büyük
olduğundan tepsi sayısının azlığına kargın ayırma daha iyi yapılır. Bu kuledeki basınç
düşmesi, vakum gereçlerinin emiş gücünün artmasına yol açacağından dikkatle minimumda
tutulmaya çalışılır. Kulenin tepesindeki birkaç ısı aktarım tepsisinde buharlar soğu tutmuş bir
yan geri döndürme ile yoğuşturuhur (bkz. Şek. 3.13), böylece bir ısı değiştiricideki
yoğuşmadan daha az basınç düşmesi sağlanır Ayrıca vakum jetlerindeki buhara yağ karışması
da azaltılmış olur.
Düşük basınçta buhar hızının yüksek oluşu nedeni ile yükseler buharın sıvı taneciklerini de
beraberinde taşıdığını belirtmiştik. Bunu önlemek için besleme noktasının üst tarafına nem
tutucu (demişler) denen örgülü bir tel tepsi konur. Bunlar zamanla kirlenip tıkanacağından
belirli sürelerle değiştirilmeleri gerekir. Ayrıca küçük bir yan geri döndürme (gazyağı) ile bu
tepsiyi yıkamak da kirlenmeyi azaltır. Vakum kulelerinde kirlenme, kok bağlama gibi
problemler önemli olduğundan bakım kapaklarının (manhole) sık aralıklarla yapılması
gereklidir.

32. 32
Şekil 3.13 Vakum damıtma kulesi
Kuledeki düşük basınç, Şek. 3.14 te gösterilen, buhar püskürtücülerle sağlanır. Yüksek hızla
memelerden püskürtülen buharın ani yoğuşması sonucunda basınç 30-40 mm Hg a kadar
düşürülebilir. Đki ayrı tür damıtma kulesi arasmdaki önemli farklar Çiz. 3.2 de gösterilmiştir.
Düşük basmçta buhar hacminin çok yüksek oluşu nedeni ile vakum kulesinin çapı geniştir
(Çapı 13 m olan kuleler vardır).
Vakum damıtması ürünleri genellikle aşağıdaki kesimlerdir :
Ağır Gazyağı 270 - 400°C
Đnce Yağ 390 - 450°C
Yağlama Yağı I 430 - 500°C
Yağlama Yağı II 400 - 570°C
Dip Ürünü (Bitüm)
Penetrasyon No: 80-200-300
Şekil 3.14 Đki basamaklı vakum aygıtı

33. 33
A: Kulenin tepesinden gelen buharlar, B: Birinci basamak, C: Birinci basamağın buhar
püskürtücüsü, D: Đkinci basamak (geri kalan buharlar için), E: Đkinci basamağın püskürtücüsü,
F: Barometrik ayak, G: Soğutma suyu, H: Buhar, J: Atmosfere ya da bir buhar
yoğuşturucusuna çıkış
Çizelge 3.2 Almanya’daki Heide Rafinerisinin damıtma kulelerinin özellikleri
Atmosferik Vakum
Đç Çap (m) 4,47 6,78
Tepsi Sayısı 21 20
Tepsi Aralığı (cm) 65 80
Besleme Sıcaklığı (o
C) 350 370
Basınç, en dipte (mm Hg) 760 30-40
Kapasite (Milyon ton/yıl) 1,0-1,1 0,55
3.1.3.3.Diğer Damıtma Türleri
Damıtma, maddelerin kaynama dereceleri arasındaki farklılıktan, daha doğrusu maddelerin
birbirlerine oranla bağıl uçuculuklarının farklı olmasından faydalanılarak yapılan fiziksel bir
ayırımdır. Bu nedenle kaynama noktaları birbirine yakın maddeleri damıtma ile ayırmak
zorlaşır, hatta olanak dışı olabilir. Teknikte 5o
C lik fark, damıtmayla ayırımın hemen hemen
en alt sınırıdır. Örneğin 79-98,5o
C arasında kaynayan on tane heptan izomerini bu yolla
birbirinden ayırmak olanaksızdır. Böyle durumlarda ayırılması gereken maddelerden birine
Özel bir çekiciliği (affinity) olan üçüncü bir madde karışıma eklenir; bağıl buharlaşma bu
şekilde değiştirilerek ayırma kolaylaştınlır.
Şekil 3.15 Özütmeli ve azeotropik damıtma

34. 34
Örneğin A ve B maddeleri birbirinden ayırılacak olsun, bağıl uçuculuk α=1,1 varsayalım.
Damıtma ile bu iki madde birbirinden ayrılamaz. A'ya çekiciliği olan C'nin karışıma
eklenmesi ile sözgelişimi α' = 3,5 a yükseltilebilirse A+C nin B'den damıtma ile ayırılması
sağlanır. Đkinci bir ayırımla da A ve C birbirinden ayırılır. Eğer eklenen madde orjinal
maddelerden daha az uçucu ise bu bir özütlemeli damıtma (ekstraktif destilasyon) dır.
Eklenen madde orjinal maddelerden daha uçucu ise bu bir azeotropik damıtmadır (bkz. Şek.
3.15). Bu iki tür damıtmayı aromatça zengin olan reformat benzinden tolüen ayırma
örneğinde inceleyelim. Şek. 3.15 te gösterilen akış şemalarında besleme aynı, eklenen
maddeler (C) ise farklıdır. Özütlemeli damıtmada reformat benzine fenol, azeotropik
damıtmada MEK (metil etü keton) eklenmektedir. Her iki süreçte de ön damıtma ile önce
hafif hidrokarbonlar (Hekzan ve hafifler), daha sonra da ağır ürünler (C8 - C9 aromatları, C9 –
C10 parafinleri) ayırılarak tolüeni zenginleştirilmiş bir karışım elde edilir, özütlemeli
damıtmada bu karışım fenolle damıtılır. Parafince zengin tepe ürününden fenol ayırılıp geriye,
kuleye yollanır. Tolüen + fenolden oluşan dip ürünü de çözücü fenolü geri kazanmak için bir
sıyırma işlemine tabi tutulur. Arı toluen tepe ürünü olarak alınır. Azeotropik damıtmada ise
tolüence zengin karışım MEK + Su ile karıştırılıp damıtılır. Aromatlar dışındaki
hidrokarbonlar MEK + Su ile beraber tepe ürünü olarak alınırlar; % 99 luk tolüen ise dip
ürünü olarak alınır. Tepe ürünündeki MEK su ile özütlenerek geri kazanılır. Son damıtma ile
MEK + Su karışımının bileşimi istenen orana getirilir ve tekrar azeotropik damıtma kulesine
geri döngülenir.
Şekil 3.16 Arı ürün ayırımı için ardışık ayrımsal damıtma
Kaynama noktalan yakın hidrokarbonları biriminden ayırmanın bir başka yolu da çok
basamaklı damıtmadır. Şek. 3.16 te nafta buhar parçalanmasmdan çıkan gazlardan etilenin
ayırılması
basınç ve çok düşük sıcaklıklann uygulandığı bu sistemde anlarda uygulanan damıtma
işlemleri ile gazlar kaynama noktalarmm artış sırasına göre, önce H2 + CH4, sonra C3H8 i
daha sonra da C2H6 ayrılarak etilen arı olarak elde edilebilmektedir. Ancak bu tür bir damıtma
daha çok petrokimya rafinerilerinde ya da tesislerinde uygulanır, atmosferik ve vakum
damıtmalarından çok daha hassas bir süreçtir, denetimi zor ve maliyeti yüksektir.

35. 35
3.1.4.Damıtma Yan Đşlemleri
3.1.4.1.Kararlaştırma
Kulenin çeşitli yerlerinden alınan kesimler fazla miktarda hafif hidrokarbonlar içerirler.
Kaynama noktaları o kesimin kaynama bölgesinden daha düşük olan bu hidrokarbonlar,
çözünme ve soğurma olayları ve iyi ayıramama gibi nedenlerle o kesimin içinde bulunur;
fakat yüksek buharlaşma kayıplarına yol açtıklarından istenmezler. Bunların ayırılması ve
ürünün kararlı (stabil) hale getirilmesi için sıcak kesim daha düşük olan bir başka damıtma
kulesine (stabilizör) yollanır. Şek 3.17 da görüldüğü gibi dipten buhar ısıtmalı ya da doğrudan
canlı buhar püskürterek yapılan ısıtma ve sıyırma işlemleri sonucu o kesimdeki hafif
hidrokarbonlar gaz evresine geçirilip keşimin kaynama aralığı biraz daraltılır. Sıyrılan
buharlar tekrar atmosferik ya da vakum damıtma kulesine, ancak kesimin alındığı tepsinin
birkaç tepsi üstüne geri yollanır. Dip ürünü olarak alınan kararlı ürün, suyundan ayırıldıktan
sonra ara depolama tankına yollanır.
3.1.4.2.Isı Değiştirme
Rafineride pek çok uygulaması olan ısı değiştirme işlemleri rafinerinin ekonomisini de en çok
etkileyen işlemlerdir. Isıtma işlemlerinde genellikle
Şekil 3.17 Benzin Kararlılaştırma
a) Ürün ürünle ısıtılır (bir ürünü yakarak ya da sıcak bir ürünün duyulur ısısını
aktararak),
b) Ürün, buharla ısıtılır.
Soğutma işlemlerinde ise genellike

36. 36
a) Ürün ürünle soğutulur (Sıcak ürün soğuk olam ısıtıp kendisi soğur),
b) Ürün su ve soğutulur,
c) Ürün, hava ve soğutulur.
Ürünün, ürünle ısıtılıp soğutulması (bkz. Şek. 3.10 ve 3.17) - ısı entegrasyonu - sistemin ısı
kaybını azaltır. Soğutma işlemlerinde su yerine hava soğutmasına gidilmesi de rafinerilerin su
gereksinimlerini önemli ölçüde azalttığından ayrıca su ekonomisi sağlar.
Isı değiştiriciler hizmet koşullarına göre sınıflandırılıp yapılırlar, bunlar:
1. Sıvı/Sıvı Isı değiştirici
2. Buhar/Sıvı Isı değiştirici
3. Yoğuşturucu Buhar/Su
4. Dip kaynatıcı Buhar/Buhar + Sıvı
5. Soğutucu Sıvı/Su

37. 37
3.2.Parçalama
3.2.1.Giriş
Yüksek sıcaklıkta kaynayan hidrokarbonların kimyasal yapılarının ısının etkisi ile değiştiği ve
bunlardan düşük sıcaklıklarda kaynayan hafif hidrokarbonlar elde edildiği çok uzun zamandır
bilinmektedir. 1865 te bu tür bir kimyasal değişimin ABD de patenti alınmışsa da ısıl
yöntemle ağır petrol kesimlerinden daha hafif kesimler elde edilmesinin ilk ticari uygulaması
1913 teki Burton sürecidir. Artan benzin gereksinimini karşılamak için büyük hidrokarbon
moleküllerinin aşağıdaki şemaya benzer biçimde parçalanması uzun yıllar salt sıcaklık etkisi
ile daha sonraları da hem sıcaklık, hem de katalizör etkisi ile yapılmaya başlanmıştır ve
günümüzdeki en yaygın katalitik süreç olmuştur.
Besleme C7H15.C15H30.C7H15
Ağır gaz yağı
Parçalanmış kesim C7H16+C14H28=CH2+C6H12=CH2
benzin yüksek oktanlı benzin
Đleri parçalama C2H6+(C4H8=CH2+C8H18+C6H12=CH2)+C5H8+C2H4
gaz benzin gaz
Polimerleşme C2H6+(C4H8=CH2+C8H18)+C12H22 +C2H4
gaz benzin katran gaz
Parça1ama (cracking) teknolojisi başlıca üç bölümde incelenebilir.
• Isıl paçalama (thermal cracking, pyrolsis)
• Katalitik parçalamak (catalytic cracking)
• Hidrokraking (hydrocracking)
Bu türlerin tümünde de amaç ağır hidrokarbonlardan piyasa talebi daha yüksek olan hafif
kesimlerin üretilebilmesidir. Petrol koku üretiminde olduğu gibi beslemeden daha ağır bir
ürünün amaçlanması küçük bir ayrılıktır, genel kuralı bozmaz.
3.2.2.Isıl Parçalama
Hidrokarbonlaıın molekül ağırlıklarını, yüksek sıcaklıklarda küçültmek ya da büyütmek
amacıyla yapılan işlemlere ısıl parçalama denir. Genellikle amaçlanan büyük molekül
zincirlerini parçalayarak hafif ürünlerin elde edilmesidir; böylece ham petrolden daha çok
benzin ve orta ürün (gazyağı, motorin) elde edilebilir.
3.2.2.1.Parçalama Tepkimelerinin Termodinamiği
Parçalama süreci yalın bir tepkimeden oluşmaz. Birbirlerine sürekli etki eden, engelleyen ya
da hızlandıran pek çok tepkime bir arada olmaktadır. Aşağıdaki tepkime türlerinin hepsinin
bir arada oluştuğu kanıtlanmıştır.
• Büyük moleküller küçük parçalara bölünür.

38. 38
• Moleküllerin hidrojen içerikleri o türden değişir ki oluşan küçük moleküller
hidrojence zenginleşirken kalan ağırlar ise hidrojence fakirleşirler.
• Karbon atomlarından oluşan iskelet değişmeden molekülden hidrojen atomları ayrılır.
• Molekül büyüklüğünün değişip değişmemesinden bağımsız olarak karbon iskeletinin
biçimi değişebilir.
• Oluşan küçük, fakat tepkin ürünler birbirleriyle birleşip büyük moleküller yaparlar.
Süreçteki karmaşık tepkimelerin niteliklerini ve gidişlerini daha iyi anlamak için
hidrokarbonların oluşumları ve kararlılıkları hakkında bilgi sahibi olmak gerekir.
Bir maddenin kendisini oluşturan elementlerden yapılabilmesi için ne kadar az serbest
enerjiye (∆Ff ya da ∆Gf) gerek varsa o madde, termodinamik açıdan o kadar kararlıdır; bir
başka deyişle bozunması o kadar zordur. ∆Ff değeri negatif olanlar kararlı, pozitif olanlar da
kararsız bileşiklerdir. Herhangi bir tepkimenin oluşabilmesi için tepkimenin serbest enerji
değişiminin de negatif olması gerekir. Hidrokarbon tepkimelerinde tepkime olasılığının
incelenebilmesi için ∆Ff değerinin her bir karbon atomu için ne kadar değiştiğini bilmek
yararlıdır. Şek. 3.18 de kimi önemli hidrokarbonların serbest enerjileri bu biçimde
gösterilmiştir. ∆Ff sıcaklık ve basıncın bir fonksiyonudur. Şek. 3.18 den çıkarılacak önemli
birkaç özellik aşağıda belirtilmiştir :
• Asetilen grubu dışında tüm hidrokarbonların kararlılıkları artan sıcaklıkla
azalmaktadır. Aromatların sıcaklıkla bozunma olasılığı daha azdır.
• Düşük sıcaklıklarda alkanlar, yüksek sıcaklıkta ise aromatlar en kararlı
hidrokarbonlardır. En kararlı alkan metandır.
• Olefinlerin molekül ağırlıkları arttıkça kararlılıkları (bir bakıma davranışları da)
alkanlara yaklaşmaktadır.
• 750°C ye kadarki sıcaklık bölgesinde en kararsız bileşik asetilendir.
• Şekilde gösterilmeyen izo bileşiklerin özellikleri düz zincirli olanlardan pek farklı
değildir.
Hidrokarbonların serbest oluşum enerjileri tam olarak bilinse bile ısıl parçalama olayının
anlaşılmasında C-C ve C-H bağlarının koptuğu gözönüne alınırsa bu bağları koparmak için
gerekli enerjinin de bilinmesi gereği ortaya çıkar. Çiz. 3.3 te hidrokarbon bileşiklerine göz
lenen bağ türlerinin serbest bağ enerjileri gösterilmiştir. Buradan görülebileceği gibi çeşitli C-
C ve C-H bağlarının koparılmaları için gerekli enerji miktarları birbirlerinden hayli farklıdır.

39. 39
Çizelge 3.3 Hidrokarbonlarda ve türevlerinde bulunan bağların serbest bağ entalpileri
Termodinamik veriler hangi tepkimelerin olamayacağını kesin olarak belirlerken hangilerinin
ne ölçüde olabileceğini belirleyemez, örneğin Şek. 3.18 e bakarak 400o
C sıcaklıkta metandan
siklopentan yapılamayacağını, ancak tersinin olabileceğini söyleyebiliriz. Bunun gibi etandan
etilen yapmanın da 800o
C nin üstünde sıcaklık gerektirdiğini bulabiliriz. 1000o
C de etanı
parçalayarak etilen üreten bir tesiste ise yan ürün olarak asetilen, benzen, metan gibi
bileşiklerin de oluşabileceğini bulur, bunların termodinamik dengedeki derişimlerini de
hesaplayabiliriz. Gerçek ise çoğu zaman böyle değildir, çünkü olası tepkimelerin ne ölçüde
oluşabileceklerini kinetik koşullar belirler.
Şekil 3.18 Hidrokarbonların serbest enerjileri

40. 40
3.2.2.2.Parçalama Tepkimelerinin Kinematiği
Olası tepkimelerin sınırını çizen termodinamik bu tepkimelerin nasıl ve ne ölçüde
oluşabileceğini saptayamaz. Parçalamanın nasıl oluşacağı ve ürün bileşimi, birlikte oluşan
tepkimelerin birbirlerine göre hızlarının ne olduğuna bağlıdır. Pek çok parçalama tepkimesi
için birinci derece hız denkliği geçerlidir.
= −˫˲ integrasyon ˬJ
°
= −˫ˮ
(k:tepkime hızı değişmesi,s-1
; t:zaman,s; xo
: tepkimenin başlangıcındaki mol kesri;
x:tepkimenin t zaman sonraki mol kesri)
Tepkime hızı değişmezi, etkinleştirme enerjisi biliniyorsa, Arrhenius Denkliğinin yardımı ile
bulunabilir.
˫ = ˓ exp (− ˗ ˞ˠ)
( A: Değişmez, s-1
; E:Etkinleştirme Enerjisi, kcal/mol; R: 1,987 kcal/mol-K, T:sıcaklık, K)
Genel olarak hidrokarbonların karbon sayıları ne denli büyükse parçalanabilmeleri de o denli
kolaydır. Şek. 3.19 de çeşitli arı ve karışım karbonların parçalanma hızlarının birbirine oranı
gösterilmiştir. Hızlar arasındaki büyük farklılıklar aynı hızla dönüşüm yapmak için farklı
sıcaklıklar uygulamayı gerektirmektedir. Aynı hızla parçalama yapılacak olsa ağır kesimlere
hafif kesimleri parçalamak için gerekli sıcaklıklardan daha düşük sıcaklıklar uygulanır.
Şekil 3.19 Hidrokarbonların bağıl parçalanma hızları

41. 41
Etkinleştirme enerjilerinin büyüklükleri incelendiğinde aşağıdaki genel kural ortaya
çıkmaktadır ;
"Hidrokarbon kesimlerinin kaynama noktaları ya da aralıkları ne denli yüksek ise ve
yapılarındaki parafin miktarı ne denli çok ise kesimin ısıl parçalanması o denli kolaydır." Şek.
3.20 de bu kural belirgin olarak ortaya konmuştur. Sabit bir ortalama kaynama noktasına
sahip bir kesimin yoğunluğu o kesimin içindeki parafin miktarı arttıkça azalır, tepkime hızı
ise artar. Aynı yoğunluktaki iki kesimden ortalama kaynama noktası daha yüksek olan daha
hızlı parçalanır. Belirlenen işletme koşullarında hız değişmezlerinin bulunması için
nomogramlardan faydalanılır.
3.2.2.3.Isıl Parçalama Tepkimelerinin Đşlergesi
Isıl parçalama tepkimelerinin işlergesini (mekanizmasını) açıklayabilmek için pek çok
kuramlar ileri sürülmüşse de Rice tarafından geliştirilen serbest radikal kuramı en geçerlisidir.
Serbest radikaller elektrikçe nötür, fakat çok etkin parçacıklardır. C-C ya da C-H bağının
kopması sonucu bağı oluşturan elektron çiftinin bir elektronu bir parçacıkta, diğeri de öbür
parçacıkta kalır. Çok kararsız, bu nedenle de çok tepkin olan serbest radikallerin yaşam
süreleri kısadır bu da serbest radikallerin bulunduğu ortamdaki tepkimelerin hızla oluşmasını
sağlar.
3.2.3.Isıl Parçalamanın Uygulanması
Isıl parçalama işlemleri önceleri salt daha çok benzin üretimini amaçlarken bu işi daha iyi
yapan katalitik parçalamanın yaygınlaşması üzerine rafineri teknolojisindeki yerini büyük
ölçüde yitirmiş, ancak tümden yok olmamıştır. Katalitik parçalama ürünü ağır ürünlerin kimi
rafinerilerde ılımlı bir ısıl parçalamaya uğratıldıkları halâ görülmektedir. Çiz. 3.4 te önemli
ısıl parçalama süreçleri gösterilmiştir. Petrokimya sanayiinde kullanılanlar bir tarafa
bırakılarak akaryakıt ve kok üretimine dönük ısıl parçalama işlemleri aşağıdaki bölümlerde
incelenmiştir.
3.2.3.1.Besleme ve Đşletme Koşulları
Tüm ısıl işlemlerde tepkime koşullarını belirleyen üç önemli ölçüt vardır. Bunları incelersek:
A Đstenen Ürünlerin Kararlılığı
Parçalama ürünlerinin ısıya dayanıklılık derecelerinin bilinmesi önemlidir, aksi durumda
istenen ürünler ısıl parçalama sıcaklığında tekrar parçalanıp verimin düşmesine neden olurlar.
Örneğin aşağıda gösterilen ürünler yanlarında belirtilen sıcaklıkların ötesinde parçalanırlar,
verim düşer:
Benzin 450-540o
C
Etilen 600-830o
C
Asetilen >1100o
C
Karbon Karası >1100o
C

42. 42
Çizelge 3.4 Çeşitli ısıl parçalama süreçleri
Đşletme Koşulları
Besleme Süreç Zaman (s) Sıcak (o
C) Basınç (atm)
Metan Asetilen üretimi <0,1 1400 <1
Metan Karbon karası üretimi 1400 1
Etan Etilen üretimi 1 830 2
Propan Etilen üretimi 1 780 2
Bütan Isıl polimerleştirme 60 570 130
Nafta Isıl reforming 300 540 50
Gazyağı Isıl parçalama 60 500 20
Atm. Damıtma
dip ürünü
Kök üretimi 480 1-3
Atm. Damıtma
dip ürünü
visbreaking 480 15
Đstemeyen bu durum parçalama ürünlerinin hemen tepkime bölgesinden uzaklaştırılıp
soğutulmaları (Quenching) ile önlenebilir.
Beslemenin Tepkime Hızı
Kaynama aralığı yüksek olan, yüksek karbonlu bileşikler/kesimler küçüklere göre çok daha
kolaylıkla parçalanırlar. Bu durumda düşük karbon sayılı hidrokarbonları parçalamak için ya
daha yüksek sıcaklıklar seçilir (bkz. Şek. 3.20) ya da bunun yanında tepkime zamanınının
uzatılması uygulanır (bkz. Şek. 3.21).
Şekil 3.20 Değişik yoğunluk ve hacimsel ortalama kaynama
noktasına sahip petrol kesimlerinin 427o
C deki ısıl parçalanma hızları

43. 43
Kok Oluşması Olasılığı
Küçük fakat tepkin parçalama ürünlerinin bir araya gelerek (kondanse olarak) yüksek
sıcaklıklarda kalımlı olan aromatlara dönüşmesine kok oluşumu denir.
Şekil 3.21 550o
C sıcaklıktaki ısıl parçalamada gözlenen dönüşümler
Şekil 3.22 Parçalama fırınlarında kok oluşumu için tehlikeli bölgenin
sıcaklık ve UOP karakter faktörüne bağlı olarak değişimi
Besleme ne denli ağır ise kok oluşma olasılığı o denli büyüktür. Parçalamanın yapıldığı
fırında kok oluşması olasılığının fazla olduğu sıcaklık bölgesi beslemenin UOP-Karakter
Faktörüne bağlı olarak Şek. 3.22 de gösterilmiştir.
Kok oluşumunun serbest aromatik radikaller tarafından geliştirildiği bilinmektedir. Hidrojen
verici maddelerin (tetralin gibi) ortama eklenmesiyle kok olu-şumunun hızı azaltılabilir.
Isıl parçalama girdileri genellikle benzinden ağır kesimleridir. Teknikte üç tür uygulama
vardır:
Sıvı evrede, T= 400-450o
C, P>=15atm
Karışık evrede, T= 450-500oC, P=15-100atm
Gaz evrede, T= 550-620o
C, P=3-15atm
Çoğunlukla karışık evrede parçalama yapılır, sıcaklık 480-530o
C, basınç 15-70 atm kadardır.
Sürecin basit bir akış şeması şek. 3.23 te gösterilmiştir.

44. 44
Şekil 3.23 Benzin üretimi için ısıl parçalama
Đşletme koşullarının parçalamaya etkileri şöyle özetlenebilir.
• Yüksek basınçta polimerleşme artar, fazla zift oluşur.
• Düşük basınçta fazla gaz çıkar.
• 15 — 70 atm basınçta zift ve gaz oluşumu arasındaki en ekonomik denge sağlanır.
• Bir geçişte elde edilen dönüşüm miktarı artarsa benzin üretimi düşer, çünkü benzin
kesimindeki hidrokarbonlar ikincil tepkimelere girip bozunurlar.
• Bir geçişte elde edilen dönüşüm artarsa, yukarıda açıklanan nedenle, kok oluşumu da
artar. Ağır gazyağının parçalandığı fırınlarda bir geçişteki dönüşüm % 15-20
civarında, dip ürünler parçalandı¬ğında % 10-17 civarında tutulur. Sürecin kesiksiz
çalışması kok oluşma hızına bağlıdır. Genellikle 30-40 günlük çalışma sonunda
fırındaki kokun yakılması ya da mekanik olarak temizlenmesi gerekir.
• 500 - 550°C arasındaki bölgede tepkime hızı sıcaklıktaki her 14 -16°C lik artışla
iki kat artar.
Isıl parçalama süreçleri işletme koşullarının beslemeye etkisi gözönünde tutularak aynı
beslemeden değişik ürünler yapmaya yönelik olarak uygulanabilirler; Çiz. 3.5 te gösterilen
örnekteki gibi işletme koşulları benzin ya da orta destilat verimini arttıracak biçimde
seçilebilir. Benzin üretimine ağırlık verildiğinde bu kesimin süreç sırasında hidrojence
zenginleştiği gözönünde tutularak benzin verimini hesaplamada ampirik denklikler
geliştirilmiştir. Şek. 3.24 te gösterilen bağlantı aşağıdaki denkliğe göre çizilmiştir :
Şekil 3.24 Isıl parçalamanın benzin veriminin besleme ve ağır ürünün
hidrojen içeriklerine göre değişimi

45. 45
˔ =
115(H − H )
3,09 + (H −H )
Burada:
B: s.n.sı 204o
C olan benzin için verim, C4 dahil
HE: beslemedeki hidrojen (Ağ %)
HR: ısıl süreç dip üründeki hidrojen (Ağ %)
Beslemenin dönüşüm miktarı D ise
˖ =
92,2 − ˔
0,95
formülü ile hesaplanır. Çıkan kuru gaz miktarı da, AĞ % cinsinden
˙I˴ = 1,4 + 0,168 ˔
formülü ile yaklaşık olarak hesaplanabilir. Kuru gazın (bütansız) yaklaşık bileşimi, Hac %
cinsinden şöyledir.
H2:4, CH4:42, C2H4:4, C2H6:24, C3H6:8, C3H8:18
Benzindeki kükürt miktarı beslemenin türüne ve kükürt içeriğine bağlı olarak değişir,
çoğunlukla beslemedekinden 3-10 kez daha azdır.
Çizelge 3.5 Isıl parçalama sürecinin değişik amaçlara yönelik çalıştırılmasının sonuçları
Besleme: Orta Amerika Petrolü Dip Ürünü
Yoğunluk: 0,9 g/cc
Viskozite: 30 cSt (50o
C)
Amaçlanan Đşletme Türü En Yüksek
Benzin Verimi
En Yüksek Orta Destilat
Ürünü
Benzin (s.n. 204o
C; 0,7 atm Reid)
Hac % 53,5 38
Orta Destialt Hac % - 23
Yağyakıt Hac % 37,5 34
Kayıp Hac % 9 5
Gaz m3
/ton besleme 100 58
Benzin MOS 70 69
Yağyakıt viskozite, 50o
C, cSt ---- 425 ----
Yağyakıt yoğunluk, g/cc 1,02 1,01

46. 46
3.2.3.2.Visbreaking
Damıtma dip ürünlerinin viskozitesini azaltmak (akıcılığını arttırmak) ve akma noktalarını
düşürmek için yapılan ılımlı ısıl parçalamaya visbreaking (viscosity breaking) denir. Böylece
dip ürünler satılabilir yağyakıtlara dönüştürülür, ayrıca benzin, gazyağı ve az miktarda gaz
üretilir. Dip ürünlerin kok oluşturma olasılığı çok olduğundan bu süreçte normal ısıl
parçalama sıcaklığından daha düşük sıcaklıklar uygulanır. Çoğunlukla sıcaklık 450-480°C
civarında, basınçta 15-17 atm kadardır. Bir geçişteki dönüşüm gaz kaybını azaltmak için % 3-
12 arasında tutulur. Şek. 3.25 te gösterilen tipik bir süreç için ürün verimlilikleri aşağıda
gösterilmiştir :
Şekil 3.25 Visbreaking süreci
Besleme: Atmosferik Damıtma Dip Ürünü, o
API
Ürünler (Ağ %): Benzin (7) ROS=73
Gazyağı (12) o
API=35,5
Yağyakıt (81) o
API=15-20
Visbreaking biriminin en önemli sorunu koklaşmanın önlenmesidir.Bu amaçla beslemenin
hızla ve eşdağılımlı olarak ısıtılmasına özen gösterilir. Yüksek buhar hızları sıcaklığın
eşdağılımını sağlamakta yararlıdır. Buhar hızını arttırmak için beslemeye su buharı da
puskürtülebilir. Besleme olarak atmosferik ya da vakum damıtma kulelerinin dip ürünleri
kullanılabilir. Çiz 3.6 te değişik beslemelerden elde edilen ürünlerin nitelik ve nicelikleri
gösterilmiştir. Üründeki kükürt miktarı, aşağıdaki Ortadoğu petrolü örneğinde gösterildiği
gibi beslemedeki kükürtle doğru orantılı olarak değişir.

47. 47
Beslemedeki
Kükürt (Ağ, %)
Gazdaki
H2S (Ağ, %)
Benzindeki
Kükürt (Ağ, %)
Gazyağındaki
Kükürt (Ağ, %)
1 4 0,34 0,70
2 6,5 0,50 1,22
4 10 0,85 2,20
3.2.3.3.Kok Üretimi
Petrol koku üretimi visbreaking'e benzer bir süreçtir, ancak daha şiddetli bir parçalama
yapılarak besleme tamamen kendisinden hafif ve ağır ürünlere dönüştürülür. Hafifler gaz,
benzin ve gazyağı, kondenzasyon sonucu oluşan ağır ürün de petrol kokudur. Petrol koku iyi
bir ev ve sanayi yakıtı olduğu gibi işlenerek fırın elektrodu, alüminyum elektrolizi için anot,
fırın kaplaması ve çeşitli karbon ürünleri (conta, katkı, grafit vb.) yapımında kullanılır.
Genellikle 500-550o
C sıcaklık ve 1-10 atm basınçta uygulanan çeşitli ticari süreçler için tipik
verimler yaklaşık olarak aşağıda gösterilmiştir:
Gaz Ağ % 5
Benzin Hac % 20
Gazyağı Hac % 60-70
Kok Ağ % 10-15
Düşük basınçta en çok gazyağı üretilir. Yüksek basınçta daha çok gaz ve kok elde edilir,
benzin verimi artar. Artan sıcaklıkla gaz ve benzin üretimi artar, benzinin oktan sayısı da
yükselir. Yüksek sıcaklıkta gazdaki olefin miktarı da artar, örneğin 455°C de çıkan gazların %
15 i olefinken bu miktar 510°C de % 50 ye çıkar.

48. 48
Çizelge3.6Visbreakingsüreciürünleri
BeslemeAtm.DamıtmaDipÜrünüVakumDamıtmaDipÜrünü
PetrolBasraKuveytBasraKuveyt
Besleme(HamPetrolünAğ.%olarak)48552025
BeslemedekiKükürt(Ağ.%)3,54,04,65,4
CondradsonKarbon(Ağ.%)8,89,62421
KinematikViskozite(cSt,38o
C)480110027000>106
ÜrünVerimleri(Ağ.%)
Gaz1,1-1,81,6-4,32,1-3,42,3-
Benzin(200o
Cyekadar)3,5-5,35,5-13,86,2-10,26,3-
Gazyağı(350o
Cyekadar)8,1-11,211,7-19,214,5-18,915,1-
Artık87,5-81,781,2-62,777,2-67,576,3-
Artık’ınKin.Viskozitesi(cSt38o
C)152-118185-1133700-18008000-

49. 49
Isıl parçalama işlemlerinin çoğunlukla tüplü fırınlarda yapılmasına karşın kok fırınları, sabit
ya da devingen yatak olsun, geniş, tek parçalı fırınlardır. Oluşan kok mekanik ya da hidrolik
yöntemlerle sistemden alınır. Delayed Coking sürecinde bir fırında kok oluşması, sistemin
doldurulması ve boşaltılması süresi 48 saat kadardır. Fırınlardan birisi kok üretirken diğeri
boşaltılır ve yeniden üretime hazırlanır (bkz. Şek. 3.26). Yaygın olarak kullanılan iki ticari
sürecin karşılaştırılması Çiz. 3.7 te yapılmıştır.
Çizelge 3.7 Đki önemli ticari kök üretim sürecinin karşılaştırılması
Besleme: Yoğunluk :0,966 g/cc
Condradson Kok :9 (Ağ. %)
Kül :0,074 (Ağ. %)
Kükürt :1,2 (Ağ. %)
ASTM Damıtma
%5 noktası :366o
C
%50 noktası :515o
C
Fluid
Coking
Delayed
Coking
Verim (Beslemenin % si olarak)
C3 ve daha hafif (Ağ. %) 5,5 6,0
C4 (Hac %) 1,5 2,5
C5 – 221o
C (Hac %) 13 22,5
Gazyağı (Hac %) 75 57
Kok (Ağ. %) 11 22
Gazyağının Özellikleri
Yoğunluk (g/cc) 0,928 0,898
Kaynama Başlangıcı (o
C) 243 243
%50 441 363
%80 496 421
Kükürt (Ağ. %) 1 0,93
Condradson Kok (Ağ. %) 1 0,03
Benzinin Özellikleri
Yoğunluk (g/cc) 0,759 0,735
Kaynama Başlangıcı (o
C) 49 50
%50 136 114
a.k.n. 204 180
ROS 76 70

50. 50
Şekil 3.26 Petrol koku üretimi (Delayed Coking)
3.2.4.Katalitik Parçalama
Hidrokarbonların katalizörler yardımı ile parçalanması dünyada en yaygın olarak uygulanan
katalitik süreçtir, ilk olarak 1915 te McAfee'nin A1C13 katalizörü ile yaptığı parçalama
deneyleri ısıl olarak 450°C nin üstünde yapılan parçalamanın 250-300°C arasında
yapılabileceğini ortaya koymuştur. Đlk ticari uygulama 1936 da Houdry tarafından
gerçekleştirildi ve bu tarihten sonra da büyük bir hızla rafinerilerde uygulanmaya başlandı.
Katalitik parçalamanın ısıl olana göre en önemli üstünlüğü parçalama tepkimelerinin seçimli
yapılabilmesi ve ürünlerin niteliklerinin piyasa isteklerine daha uygun olmasıdır. Katalizörler
yalnızca tepkimeleri hızlandırmazlar, kimi tepkimeleri diğerlerinden daha çok hızlandırıp
ürün bileşiminin istenen yönde değiştirilebilmesini de sağlarlar. Katalitik parçalamanın ısıl
parçalamaya göre önemli üstünlükleri şunlardır:
• Daha az gaz üretimi, özellikle C1 ve C2 gibi istenmeyenler,
• Alkilleme, polimerleştirme ve petrokimya için gerekli olan C3 ve C4
hidrokarbonlarının daha çok üretimi,
• Benzinin niteliklerini olumsuz etkileyen alfa ve diolefinlerin daha az oluşu,
• Hem daha çok, hem de daha yüksek oktanlı benzin üretimi,
• Beslemenin kükürtçe zengin olmasının ürünler üzerindeki etkisinin daha az olması,
• Yüksek parçalanma hızından dolayı daha yüksek besleme hızları uygulanabilmesi ya
da aynı kapasite için daha küçük tesisler kurulabilmesi
3.2.4.1.Katalitik Parçalama Tepkimelerinin Đşlergesi
Isıl parçalamada tepkimelerin işlergesi serbest radikaller ile açıklanıyordu. Katalitik
parçalama ise asit nitelikli katalizörlerinde (+) yüklü karbenyum iyonu adı verilen parçacıklar

51. 51
aracılığı açıklanmaktadır. (Karbenyum iyonu terimi 1970 lerin başlarında k bonyum Đyonu
yerine kabul edilmiştir. Daha eski tarihli literatürde k bonyum Đyonu olarak kullanılmıştır).
Karbenyum iyonunda serbest dikaldekinden bir eksik elektron vardır. Bu iyonlar proton veren
bir asit katalizörün yüzeyi üzerinde meydana gelir ve tepkimeyi başlatırlar. Parçalamanın
işlergesi aşağıdaki açıklandığı gibidir:
1)Bir olefine H+
eklenerek karbenyum oluşumu
CH3-CH=CH2+H+
CH3-CH+
-CH3 – 190kcal
Besleme kinde olefin yoksa bile bunun ısıl parçalanma yoluyla çok az miktarda (10-5 mol/l)
oluşabileceği kabul edilebilir. Şöyle ki:
CnH2n+2 CnH2n+1+H+ 99kcal
Alkil radikalinin iyonlaşması
CnH2n+1 CnH2n+1+e-
+150kcal
Ya da alkil radikalinin katalizöre bir hidrojen atomu vererek olefine dönüşmesi:
CnH2n+1 CnH2n+H+99kcal
2)Radikallerde olanın tam tersine karbenyum iyonlarınm en kararlısı üçüncül (tersiyer)
olanıdır. Bu nedenle oluşan birincil iyon hemen ikincil, sonra da üçüncül karbenyum haline
dönüşerek karartı bir durum almaya çalışır. Bu olaya proton yer değiştirmesi (proton shift)
denir. Düz zincirli bileşiklerin dallı yapıya dönüşmesi böyle gerçekleşir.
3)Küçük bir iyonla büyük bir molekülün çarpışması sonucu küçük bir molekül ve büyük bir
iyon oluşur.
CnH+
2n+1+CmH2m+2 CnH2n+2+CmH+
2m+1
küçük büyük büyük küçük
4)Büyük bir iyon β bağından kırılır.
5)Oluşan yeni ikincil iyon için:
CH3-+
CH-(CH2)4-CH3+H+
C7H16 (parafin)
Üçüncül bir iyonun β – kırılması; hidrojenle doyurularak izoparafinleri yapabilirler.
Bu işlergeden görüleceği gibi katalitik parçalanmada C3 ten küçük parçaların oluşması pek
olası değildir; propen ve bütenler fazla miktarda oluşur. (Hatırlatma : Radikal işlergeye göre
en küçük parça C2 idi). Hem ısıl, hem de katalitik parçalama için öne sürülen işlergelerin
doğruluğu Greensfelder'in çalışmaları ile kanıtlanmıştır. Şek. 3.27 da büyük bir hidrokarbon
olan setanın ısıl ve katalitik parçalanması sonucu elde edilen ürün dağılımı ısıl parçalamada

52. 52
en çok C2, katalitik parçalamada ise en çok C3 ve C4 hidrokarbonlarmm oluştuğunu
göstermektedir.
Şekil 3.27 Setan’ın (C16H34) ısıl ve katalitik parçalanmasından çıkan ürünlerin bileşimi
Đyonların kararlı hale geçmek için proton yer değiştirmesini çok hızla gerçekleştirmelerinden
dolayı katalitik parçalanma sırasında önemli miktarda izomerleşme de olur, bu da benzin
ürününün oktan sayısını arttırır.
Parçalama ürünü olan küçük olefinlerin bir bölümü de yine karbenyum iyonları aracılığı ile
pofimerleşirler.
Hidrokarbon gruplarının ısıl ve katalitik parçalama sırasındaki davranışlarının ayrıntılı bir
karşılaştırılması Çiz. 3.8 da yapılmıştır.
3.2.4.2.Katalizörler
Parçalama katalizörleri asit özelliği içeren katı maddelerdir. Tepkimeler yüzeyde olduğundan
çok gözenekli olmaları gerekir. Tipik katalizörlerde katalizör hacminin % 50-55 kadarı
gözenek hacmidir. Katalizörler sürekli olarak tepkime ve yanma bölgeleri arasında
dolaştığından hem yüksek sıcaklıklara, hem de mekanik aşınmalara karşı dayanıklı olmaları
gerekir. Đlk parçalama katalizörleri asitle yıkanmış kaolin, bentonit ve montmorillonit türü
killerdir, bu doğal katalizörler uzun süre kullanılmışlarda da artık yerlerini yapay
alüminosilikatlara bırakmışlardır. Son yıllarda ise yapay zeolitler (molecular sieves) daha
yüksek oktanlı benzin verdiklerinden giderek yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır.
Katalizör Bileşimi ve Yapısı
Doğal katalizörler silika ve alüminanın yanısıra MgO, CaO, Fe2O3, Na2O ve K2O gibi
bileşenleri de içerirler ki bunlann varlığı kimi istenmeyen sonuçlara yol açar. Yapay
katalizörler ise arı kimyasal maddelerden yapıldığından bu tehlike giderilmiştir. Çiz. 6.7 de
tipik parçalama katalizörlerinin bileşimi gösterilmiştir. Yüksek alüminalı katalizörlerin
diğerlerinden daha çok benzin verdiği bilinmektedir.