Proses ve Teknoloji
Tipik bir tekrar rafinasyon prosesi aşağıdaki adımlardan oluşmaktadır:
Ön-işlem:
Atık yağın filtrasyonu ve dekantasyon yöntemi ile susuzlaştırılması.
Susuzlaştırma:
Suyun ve hafif hidrokarbonların distilasyon yöntemi ile ayrılması.
Dizel ayrımı:
Dizel fraksiyonunun (C7 – C12) distilasyon yöntemi ile ayrılması.
Asfalt ayrımı:
Asfalt fraksiyonunun ince film buharlaştırıcı ile ayrılması. Yüksek sıcaklık ve vakum gerektirmektedir.
Son işlem:
Suyun, hafif hidrokarbonların ve asfalt fraksiyonun ayrılmasından sonra atık yağın çözücü ekstraksiyonu veya hidrojenasyon yöntemi ile kimyasal işleme tabi tutulması.
Fraksiyonlandırma:
Baz yağın kaynama noktası farklılıklarına göre farklı fraksiyonlarının elde edilmesi.
Distilasyon bir sıvı karışımdaki bileşenlerin, kaynama noktaları farklılıklarından yararlanılarak, kısmi buharlaştırma ve ardından kondenzasyon yoluyla ayrıştırılmalarıdır.
Distilasyon, çeşitli parametreler dikkate alındığında farklı sınıflara ayrılabilir. Çalışma şekline göre sürekli-kesikli; atmosferik-vakumlu; besleme akımına göre ikili sistem-çoklu sistem; alınan ürün akımının sayısına göre tek akım-çok akım; kolon içyapısına göre raflı kolon-dolgulu kolon gibi sınıflandırmalar mümkündür.
Baz yağların ham petrollerden rafinasyonu ve geri kazanımı gibi proseslerde en çok karşılaşılan distilasyon türleri dolgulu kolonlarda vakumlu distilasyon ve flaş buharlaştırıcılarda atmosferik su giderimidir. Aşağıdaki şekilde farklı dolgu malzemeleri gözükmektedir.
Bu işlem sıvı/sıvı ekstraksiyon prosesi olup, solvent olarak propan kullanılır. Proses, propanın yüksek viskoziteli maddeleri çözmeme, düşük viskoziteli maddeleri ise çözme esasına dayanmaktadır. Asfalt en yüksek viskoziteli fraksiyon olduğundan, ekstraksiyon esnasında propan içerisinde çözünmeyerek çökelek oluşturup ortamdan ayrılır.
Atık madeni yağ içerisindeki tüm safsızlıklar, uçuculukları düşük olan yüksek molekül ağırlıklı bileşenlerle birlikte dip ürün olarak ayrılma işlemi ince film buharlaştırıcıda gerçekleştirilir. En yüksek atık yağ geri dönüşümünün sağlanması için yüksek sıcaklık ve en düşük vakum değerlerine ulaşmak zorunludur.Yüksek sıcaklıklarda yağın bozunmaması için ekipman içerisinde kalma süresinin de düşük olması gerekmektedir. Burada kullanılan ince film buharlaştırıcı dikey silindirik yapıda olup, iç kısmında döner bir mil ile yüzey üzerinde ince bir yağ film tabakası oluşmaktadır. Milin dönmesiyle birlikte türbülent bir akım rejimi oluşur ve yağ film tabakası yüksek sıcaklıklara ulaşır. Uçucu olan bileşenler buharlaşır ve üst akım olarak dışarıya alınır. Daha sonra bir kondenserden geçirilerek yoğuşturulur.
Kısa yol tipli buharlaştırıcıda yoğunlaştırıcı; ekipman gövdesinin içerisinde olacak şekilde tasarlanmıştır.Klasik ince film buharlaştırıcıları ile kısa yol tip buharlaştırıcılar farklı tasarımlara sahip olmaları nedeni ile klasik tipler sadece en düşük 1 mbar çalışma basıncına indirilirken kısa yol tiplerin iç basınçları 0.001 mbar’a kadar düşürülebilir.
Çözücü ekstraksiyonu, genellikle atık yağ içerisindeki aromatikler, naftanlar ve safsızlıkların bir çözücü yardımı ile ayrıştırılmasına dayanmaktadır. Üç basamakta gerçekleşen bu ayrıma işleminde ilk adım çözücü ve atık yağın temas ettirilmesidir. İkinci adımda, oluşan iki ayrı fazın (çözücüce zengin faz, ekstrakt, ve çözücüce zayıf, rafinat) ayrımı gerçekleştirilmekte ve son olarak bu fazlar çözücü geri kazanımı amacıyla distilasyona tabi tutulmaktadırlar.
Katalitik hidrojenasyon, uzun zamandır modern ve başarılı bir rafinasyon işlemi olarak bilinmektedir. Proses, basınçlı hidrojen ortamında yağ fraksiyonunun katı bir katalist ile teması prensibine dayanmaktadır. İşlemin, uygun katalistin ve operasyon koşullarının seçilmesiyle doğan esnekliği, en hafifinden en ağırına geniş bir ürün yelpazesinde uygulanabilirliğini mümkün kılmaktadır. Operasyon koşulları, gerekli reaksiyonlar ve hidrojenasyon uygulanacak yağ fraksiyonlarının doğasına bağlı bir çerçevede değişim gösterebilmektedir.
Petrol rafinasyonunda kullanılan hidrojenasyon işleminde olduğu gibi atık yağ geri kazanımında kullanılan hidrojenasyonda da amaç istenmeyen bileşenlerin stabilizasyonudur. Kükürtlü bileşiklerin uzaklaştırılması ve doymuş hidrokarbon oranının artırılması ile TS 13369 baz yağ standardında belirtilen Sınıf 2, Tip 2 kalitesinde ürün elde etmek mümkündür. Hidrojenasyon ile gerçekleştirilen reaksiyonlar aşağıda verilmiştir.
Atık yağ geri kazanım proseslerinde bitirme (ağartma) aşaması olarak gerçekleştirilen bu işlemde temel olarak amaçlanan:
• Susuzlaştırma ve rafinasyon sonrası kalan kirleticilerin ortadan kaldırılması,
• Koyu rengin açılması,
• Kokunun ortadan kaldırılmasıdır.
Oldukça basit bir işlem olan ağartma üç adımda gerçekleştirilir. Su, hafif hidrokarbon ve asfaltik bakiyeden arındırılmış yağ kütlece %2-5 oranında kil ile temas ettirilmek üzere reaktöre alınır. Gerekli sıcaklıkta hazır bekletilen tank içerisinde karıştırıcılar yardımı ile adsorpsiyon sürecinin tamamlanması beklenir. Bu süre, kullanılan kil çeşidine, karıştırma etkinliğine ve hammadde özelliklerine bağlı olarak değişkenlik gösterebilmektedir. Sürenin tanımlanması yapılan ön denemeler sonucunda belirlenir. Aktive edilmiş kil bileşiminde bulunan kuvvetli asitler, kirleticiler ve katkı maddeleri ile tepkimeye girerek yağ içinde çözünmeyen sülfatları oluşturur. Adsorpsiyon işleminin ardından dinlenmeye bırakılan çamur kıvamındaki malzeme bir süre sonra faz ayrımı gösterir. Reaktör tankının dibine çöken sülfatlar ve atık kil bertarafa gönderilirken üst kısımda süspansiyon halinde kalan karışım süzülmek üzere pompa aracılığı ile filter-pres tabakalarına basılır. Aşağıda örnek bir akım şeması verilmiştir.
