Geleneksel Enerji Kaynakları Dersi 6. Ünite Özet

Giriş

Ulaşım araçlarının çoğu, benzin, dizel ve jet yakıtı gibi ham petrolün rafine edilmesinden elde edilen ürünleri kullanır. Petrolün kolay taşınabilir, depolanabilir ve işlenebilir olması nedeniyle günümüzde hala en önemli petrokimyasal ham madde ve yakıt kaynağıdır.

Ham petrol farklı oranlarda hidrojen ve oksijen içeren hidrokarbonlardan oluşan sıvı karışımdır. Az miktarda kükürt, oksijen ve azot içeren organik bileşikler ve vanadyum, nikel, demir ve bakır gibi metallerde içerebilir. Kullanım alanlarına göre rafinerilerde çeşitli fiziksel ve kimyasal işlemler uygulanarak gaz, sıvı ve katı ürünler elde edilir.

Edwin L. Drake petrolün de tıpkı tuz arama yöntemiyle yeraltından çıkarılabileceğini düşünerek, ham petrolü yeraltından çıkaran ilk kişidir. Ham petrolün kuyular açılarak üretimine başlanmasıyla, elde edilebilecek ürünler üzerinde çalışmalar başlamıştır. John D. Rockefeller 1862 yılında küçük bir rafineri ile işe başlar ve 1866 yılında satış cirosu 2 milyon doların üzerine çıkar. 10 Ocak 1886 yılında John D. Rockefeller, Flagger vediğer beş ortak Standard Oil Company’i kurdular. Rafine ürünleri başta ısıtma, aydınlatma ve yağlama amacıyla kullanılıyordu.

Rafineride Üretilen Başlıca Ürünler

Rafinerilerde piyasadan gelen talebe göre 2000’in üzerinde çeşit üretilmektedir. Ham petrolün işlenmesinden sonra elde edilen ürünler gaz, sıvı ve katı olarak üç grupta toplanır. Gaz ürünler:

• Rafineri Yakıt gazı, metan, etan, hafif hidrokarbonlar, hidrojen içeren gaz karışımı olup, rafineri gaz sisteminde üretilir. Rafinerilerde buhar elde etmek veya ısıtma amaçlı kazan ve fırınlarda yakıt olarak kullanılır.
• Sıvılaştırılmış petrol gazı (LPG), ham petrolün rafineride arıtılması sırasında ya da doğal gazın ayrıştırılmasıyla elde edilir. Taşınma sırasında kolaylık sağlaması için, bu gazlar basınç altında sıvılaştırılır, petrol gazı, etan, etilen, propan, propilen, butan, butilen karışımıdır.

Sıvı ürünler:

• Nafta: Ham petrolün atmosferik koşullarda damıtılması sırasında elde edilen sıvı hidrokarbon karışımlarından oluşan bir ara üründür. Yoğunluğu düşük olan nafta daha yüksek parafin içerir. Daha yoğun nafta ise naftenler ve aromatiklerce daha zengindir. Nafta rafineri işlemlerinden geçirilerek otomobillerde kullanılan benzin veya petrokimya tesisleri için ürün haline getirilir.
• Benzin: Günümüz otomobillerin büyük bölümünde benzinli motorlar kullanılmaktadır. Motora uygun yakıtın kullanılması çok önemlidir. Benzin kalitesini belirleyen en önemli parametre oktan sayısıdır. Oktan sayısının artması benzinin verimli yandığının göstergesidir. Benzin içerdiği oktan sayısına göre normal benzin, orta dereceli ve süper benzin olarak sınıflandırılır. Normal benzinde oktan sayısı 85-88 arasında, orta dereceli benzinde 88-90, yüksek kaliteli benzinde ise 90’dan yüksektir. Normal ve süper benzin motorlu araçlarda kullanılırken, çeşitli uçucu hidrokarbonların eklenmesi ile hava taşıtlarında kullanılan uçak benzini denilen bir türü de mevcuttur
• Gaz Yağı (Kerosen): Ham petrolün distilasyonu sırasında alınan hafif kısımdır. Sobalarda, ocaklarda ve lambalarda yakıt olarak kullanıldığı gibi çözücü olarak ve böcek öldürücü olarak da kullanılır.
• Jet Yakıtı: hava araçlarının türbin motorlarında kullanıma uygun olarak belli oranlarda karıştırılmış nafta ve gaz yağından oluşan bir yakıttır.
• Dizel: Dizel yakıtların kalitesi setan sayısı veya setan indeksi ile belirlenir. Setan sayısı setan ve alfa metil naftalin karışımındaki setanın hacimce yüzdesini gösteren bir terimdir. Dizel yakıtlar için setan sayısı 45 olanlar yüksek hızlı motorlar, otobüs ve kamyonlar için uygundur. Demiryollarında kullanılan dizel yakıtın setanı 30’dur.
• Fuel Oil: Hafif ve ağır olarak iki çeşidi vardır. İlki gaz yağına benzerken diğeri dizel yakıta benzer.
• Benzin Yağı (Gas Oil): İçeriğinde büyük moleküllü hidrokarbon bileşikleri bulundurur. Parçalanma süreçleri ile daha küçük moleküllü yüksek değerli hidrokarbonlara dönüştürülür.
• Yağlama Yağları: Ham petrolün rafineride işlenmesiyle elde edilen bu yağlar, özel işlemlerden geçirilerek piyasaya verilir. Madeni yağlar değişik vizkoliteli ham yağlara, üründen beklenen özelliklere göre seçilen katkı maddelerinin eklenmesi ile elde edilir. En belirleyici özellik, akıcılığı yani vizkositesidir. Bu yüzden sınıflandırılması viskozite indisi değerlerine göre yapılır.

Katı ürünler:

• Vaks Ürünler: Ham petrolün rafinesi sonucunda elde edilen parafin vaksları doymuş n- ve izo alkanlar, naftenler gibi bileşiklerin karışımını içerir. Dallanmanın miktarı vaksın özelliklerini değiştirir. Vakslar yağlama, elektriksel yalıtım, mum, kozmetik ve su geçirmez kıyafetlerin yapımı gibi farklı alanlarda kullanılır.
• Asfalt: Ham petrolden elde edilen çok büyük karbon sayısına sahiptirler. Asfalt inşaat sektöründe önemli bir üründür.
• Petrol Koku: Reçine ve asfalten içeren ham petrolün ısıl dönüşümü ile oluşan karbon bileşikleridir. Yakıt kalitesine sahip kok %85 karbon, %4 hidrojen içerirken geriye kalan kısım kükürt, azot, oksijen, vanadyum ve nikelden oluşur.

Dünyada 150’den fazla farklı tipte ham petrol bulunur. Ağır ve hafif sınıf olarak ikiye ayrılır. Ağır sınıf daha çok uzun karbon zincirli ağır hidrokarbonları içerir. Daha ucuzdur ve bol bulunur. Ancak rafinasyon işlemleri ve işletme maliyetinin yüksek olması sebebiyle pahalıdır. Hafif sınıftaki ham petrolün rafine işlemleri daha kolaydır, fakat temin edilmesinde sorunlar yaşanır.

Ülkemizdeki Petrol Rafinerileri

1955 yılında Güneydoğu Anadolu Bölgesinde kurulan Batman Rafinerisi ülkemizde kurulan ilk rafineridir. Burada genellikle Batman petrolleri işlenmektedir. Daha sonra 1960 yılında kurulan İstanbul Petrol Rafinerisi AŞ. (İPRAŞ) tarafından, Marmara bölgesinde İzmit Körfezi’nin Tütünçiftlik bölgesinde İzmit rafinerisi yaptırılmış, 1961 yılında 1.0 milyon ton/yıl olan ham petrol işleme kapasitesi 1982 yılında 11.5 milyon ton/yıl olmuştur. İzmir rafinerisi Türkiye’nin giderek artan petrol ürünleri ihtiyacını karşılanması amacıyla, Ege bölgesinde 1972 yılında kurulmuştur. Kırıkkale rafinerisi 1986 yılında ülkemizin Orta Anadolu bölgesinde işletmeye alınmıştır.

Ülkemiz Kamu İktisadi Tesebbüslerinin daha verimli çalışabilmelerini sağlamak üzere yapılan düzenlemeler kapsamında, kamuya ait rafinerilerin bir çatı altında toplanması kararlaştırılmıstır. Bu amaçla, İPRAS 1983 tarihinde, TÜPRAŞ’a (Türkiye Petrol Rafinerileri AŞ.) devredilmiştir. Uzun yıllar bir Kamu İktisadi Teşekkülü olarak Türkiye’ye hizmet veren Tüpraş’ın, 10 Temmuz 1990 tarihinde T.C. Başbakanlık Özelleştirme İdaresi Başkanlığına devredilmesi önemli bir dönüm noktası olmuştur. TÜPRAŞ, yürütülen ihale süreci sonucunda Ocak 2006 tarihinde özelleştirilmiştir. Türkiye’de dört aktif petrol rafinerisi bulunmaktadır. Bu rafinerilerin hepsi aynı şirkete, TÜPRAŞ’a aittir. Rafinerilerin yüksek nitelikli ürün üretebilme kapasitesini gösteren ölçütler kullanılmaktadır. Bu ölçütlerden birisi de Nelson Kompleksitesidir. Rafineride bulunan değerli ürünler elde edebilen dönüşüm ünitelerinin kapasitelerinin, ham petrol işleme kapasitesine oranı, ham petrolden elde edilecek değerli ürün dağılımını belirlemektedir. Rafinerideki dönüşüm ünitelerinin kapasitesinin artırılması veya yeni ünitelerin eklenmesi ile bu oran giderek yükseltilir. Nelson kompleksitesi rafinerilerin özelliklerini gösteren önemli bir ölçüt olma durumundadır. (üretim detayları ve şemalar için bknz. s. 117-118).

Petrol Rafineri İşleyiş Aşamaları

Ham petrol kuyudan çıkartıldığında petrol sıvısı, doğal gaz ve su karışımıdır. Birlikte çıkan su serbest sudur ve miktarı %1 ile %4 olacak şekilde ham petrolden ayrılır. Rafinerilere gönderilmek üzere boru hatlarına verilen ham petrol karışımında kalan su ise rafinerilerde ısı, elektrik veya ikisinin birlikte kullanımı ile uzaklaştırılır. Doğal gazdan ayrıldıktan sonra günlük hayatta kullandığımız ürünlere dönüştürülmek üzere rafinerilere taşınır.

Rafineriye gelen ham petrol, öncelikle depolama tanklarına alınır. Daha sonra ham petrol bünyesinde bulunan tuzun giderilmesi için tuz gidericilere gönderilir. Buradan çıkan ham petrol, ön ısıtıcılardan geçirilerek ısıtılır ve rafinerilerin en temel ünitesi durumunda olan ham petrol damıtma (distilasyon) kolonuna alınır. Kolondan çıkan ana ürünler farklı rafineri süreçlerinde işlenerek son ürünlere dönüştürülür.

Ham petrol üretimi ve rafinasyonu sonunda farklı boyut ve tiplerde depolama tanklarına ihtiyaç duyulur. Ham petrol rafineride ünitelere gönderilmeden önce depolanır. Ayrıca petrol rafinerilerinde elde edilen benzin, parafin, dizel gibi ürünlerin belirli süre depolanmaları gerekebilir. Rafinerilerde işletme sürekliliğinin sağlanabilmesi açısından rafinerinin kapasitesine bağlı olarak yaklaşık olarak en az bir aylık ham petrolün depolanması sağlanır. Rafinerilere tanker ve boru hatlarıyla taşınan ham petrol, öncelikle depolama alanında bulunan tanklarda depolanır. Bünyesinde bulunan kaynama noktası düşük olan uçucu hidrokarbon bileşikler normal koşullarda daha kolayca buharlaşabilmektedir. Ham petrolün ve petrol ürünlerinin depolanması sırasında buharlaşma nedeniyle kayıplar meydana gelir. Uçucu hidrokarbon bileşiklerin buharlaşmasından oluşacak kayıpları önlemek çok önemlidir. Depolamada oluşabilecek kayıpların önlenmesi için gerekli tedbirler alınmalıdır. Aynı zamanda, rafineride üretilen ürünlerin içerisinde kolayca yanabilen maddeler olduğundan depolamada ve rafinerinin tüm ünitelerinde yangın emniyetine özel bir önem verilir. Tankların kısa süreliğine de olsa malzemenin depolanması sırasında sızıntı gibi sebeplerle çevreye zarar vermeyecek şekilde yapılması gerekir.

Ham petrolün depolanmasında kullanılan atmosferik tanklar, sabit tavanlı veya yüzer tavanlı olarak inşaa edilebilirler. Küçük miktarlarda petrolün depolanmasında sabit tavanlı tanklar kullanılmasına rağmen yüzer tavanlı tankların kullanımı çok daha fazladır. Son yıllarda yüzer tavanlı depolama tankları kayıpların önlenmesinde yararlı olmaları nedeniyle tercih edilmektedir. Sabit tavanlı tanklarda ham petrolün içinde bulunan uçucu kısmı buhar halinde tankın nefeslikleri denilen açıklıklardan havayla temas eder. Bu durum yanıcı bir karışım oluşturabilir. Sabit tavanlı tanklarda yanıcı gaz uygun bir kontrol sistemi ile ortamdan uzaklaştırılmalıdır. Yüzer tavanlı tanklarda ise, buhar için alan olmadığından, yanıcı gaz ihtimali yok edilmiş olur ve buharlaşma kayıpları azalır.

Ham petrol içinde bulunan tuzlar ile yeryüzüne çıkartılır. Tuzların rafineri içindeki üniteler ve bağlantılarda korozyon ve tıkanmalara neden olmaması için giderilmesi gerekir. Tuzun giderimi iki şekilde yapılır. İlk yöntemde, ham petrol kimyasal madde ilave edilerek ısıtılır ve yerçekimi etkisi ile tuzun ayrılması sağlanır. Diğer yöntemde ise yüksek gerilimde elektrostatik ayırıcılar kullanılarak yapılır. Isı değiştiricilerden geçirilerek ön ısıtma uygulanan ham petrol, tanklarda yüksek elektrik akımı ile bünyesindeki tuzlardan arındırılır.

Ham Petrol Rafineri Süreçleri

Ham petrol, damıtma kolonuna verilmeden önce bir ön ısıtmaya tabi tutulur. Yüksek sıcaklıklarda petrol parçalanmaya başlayabileceğinden, ön ısıtma sıcaklığının çok iyi ayarlanması gerekir. Ham petrolün yapısına göre değişiklik göstermesine rağmen genellikle petrolün içinde bulundurduğu hidrokarbonların yüzde ellisinden fazlası 300°C üzerinde kaynar. Ön ısıtma ham petrolün tamamen buharlaşmasını sağlamaz. Bu ön ısıtma ham petrolün damıtılması için yeterli değildir ve damıtma kolonunda ham petrol içeriğine bağlı olarak 330-385°C’lere kadar ısıtılır. Ham petrolün kısımlarına ayrılması işlemi, damıtma yöntemiyle gerçekleştirilir. Damıtma kolonunda, ham petrol kaynama noktalarına göre içeriğindeki bileşenlerine (fraksyonlarına) ayrılır. Ham petrolden doğrudan saf maddelerin ayrılması olanaksızdır. Damıtmada, kaynama sıcaklıkları birbirinden farklı sıvı bileşenlerin bu özelliklerinden yararlanılarak birbirlerinden ayrılmaları sağlanır. Bir sıvı karışımı ısıtıldığında daha düşük sıcaklıkta kaynayan bileşenler (kaynama noktası düşük) hemen buhar hale geçerek, sıvı fazdan ayrılır. Daha yüksek sıcaklıkta kaynayan bileşenler ise sıvı fazda kalırlar. Ayrılan buhar faz damıtma kolonunda yukarı doğru yükselirken, bir üst bölgede biraz daha düşük bir sıcaklık ortamıyla karşılaştığında, buhar faz içerisindeki bu sıcaklıkta yoğunlaşabilen kısım tekrar sıvı faza geçer. Damıtma kulesi sıvıları ayırma ve toplama için kullanılan yatay tepsiler içerir. Her bir tepside alttan gelen buharın geçmesini sağlayan delikler bulunur. Tepsi sıcaklığına göre bazı bileşikler buhar fazında bir üst tepsiye yükselirken bazı bileşikler yoğunlaşarak alttaki tepsiye akar. Yoğunlaşarak sıvı hale geçen bileşenler kaynama noktası yüksek daha ağır olan kısımları oluşturur. Bu sıcaklıkta hala buhar fazdaki kısımlar ise bir üst kademeye geçerler. Bunlar kaynama noktası düşük uçucu bileşenlerdir. Bu çalışma sistemiyle kolonda yukarı doğru çıkıldıkça kademelerde sıcaklık giderek azalır. Damıtma kolonunda ham petrol kolona tabana yakın bir bölgesinden verilir. Kolonun altında ise kazan bulunur. Kolonun üst bölgesi düşük molekül ağırlığına sahip uçucu bileşenlerce zengindir. Bu nedenle kolonda beslemenin verildiği bölgenin üstü zenginleşme bölgesi olarak adlandırılır. Kolonun alt bölgesine gelmesi muhtemel uçucu bileşikler ise kolonun altındaki sıcak bölge nedeniyle yeniden buharlaşarak zenginleşme bölgesine dönerler. Kolonun alt bölgesine sıyrılma bölgesi denir. Damıtma kolonunda en uçucu bileşenlerden oluşan kısım kolonunun en üstünden alınır, bu nedenle bu ürüne tepe ürün ya da üst ürün adı verilir. Kolonun altından ise ağır bileşiklerden oluşan kısım alınır bu ürüne de dip ürün ya da alt ürün denir. Rafineride hafif uçucu ürünler, atmosferik damıtma kolonunun üst kısmından alınan fraksiyonun dört ünitede ayrıştırılması ile elde edilir.

• Bütan ayırıcı
• Propan ayırıcı
• Etan ayırıcı
• Nafta parçalayıcıdır.

Üst kısımdan alınan karışım önce ısı değiştiricilerde ısıtılır ve bütan ayırma ünitesine gönderilir. Kolonlar 30-40 tepsi içerirler. Naftadan hafif gazların ve bütanın ayrılması bu kolonda yapılır. Üstten alınan kısım yeniden ısıtılarak propan ayırma kolonuna beslenir. Kolonun altından alınan bütan kükürt giderim ünitesine gönderildikten sonra içindeki kükürt bileşikleri giderilir ve sıvılaştırılmış petrol gazı yapımında kullanılır. Kolondan alınan hafif ürünlerin çoğunluğunu etan oluşturur. Bu etan buharı rafinerinin gaz yakıt sisteminde kullanılır. Bütan ayırma kolonunda bütandan ayrılan nafta, nafta parçalama ünitesine gönderilerek hafif ve ağır nafta olarak ayrılır. Hafif nafta rafineride benzin üretilmek için kullanılır. Ağır nafta kısmı ise siklo parafin bileşikleri ve yüksek parafin izomerlerinden oluşur. İzomerleşme işlemi katalitik ortamda, kapalı formülü aynı ancak yapısı dallanmış bileşik elde edilmesidir. Orijinal molekülde herhangi bir ekleme veya çıkarma yapmadan bir molekülün dizilimini değiştirmek için kullanılır. İzomerleşme, hafif benzinin daha yüksek oktanlı izomerlerine dönüştürme sürecidir. Hidrojenleme süreçleri olefinlerin doyurulması, kükürtlü, azotlu bileşiklerin, koku, renk ve yapışkan özellikli yapıların giderilmesi için kullanılır. Bu amaçla pek çok reaktör kullanılır. Temelde ise besleme akımı hidrojen ile karıştırılarak ısıtılır ve katalitik reaktöre beslenir. Reaktörden çıkan ürün soğutularak hidrojen, safsızlıklar ve yüksek kaliteli ürün ayrılır. Bu reaktörler arasındaki temel fark katalizörlerdir. Hidrojenleme sürecini etkileyen temel değişkenler, hidrojenin kısmi basıncı, süreç sıcaklığı ve temas süresidir. Yüksek hidrojen basıncı daha iyi bir hidrojenleme ve istenmeyen safsızlıkların yüksek oranda giderimini sağlar. Ham petrolün içeriğinde birçok safsızlık bulunur. Bunlardan en önemlileri kükürtlü, azotlu organik bileşiklerdir. Bu bileşikler öncelikle korozyona neden olmaları ve benzin üretiminde kullanılan katalizörlerin etkinliğini azaltmaları nedeniyle arındırılmaları önemlidir. Nafta, hidrojenleme işlemi sonunda safsızlıklardan arındırılmış ve içeriğindeki olefinler doyurulmuştur. Nafta, kaliteli benzin üretimi için, benzin değerini arttırma işlemlerine alınır. Bu süreç, benzin yapısının yeniden şekillendirilerek, kalitesinin arttırılması sürecidir. Bu süreç kullanılarak düşük oktanlı nafta, ağır benzin ve naftaca zengin ara ürünlerden yüksek oktanlı benzin ve petrokimyasal kullanım için aromatik ve izobütan üretimi sağlanır. En önemli yan ürün hidrojendir. Reforming yeniden yapılandırma süreci olduğundan ürünlerin molekül boyutunda ve kaynama sıcaklığı değerlerinde düşmeler oluşur. Reformig sürecine gelmeden ham maddenin kükürt ve azot bileşiklerinden arındırılması gerekir. Reforming süreci temelde üç bölümde incelenir. İlk bölümde ısıtılan gaz reaksiyonların gerçekleştiği katalizör üzerine gönderilir. İkinci kısım ise reaktörden çıkan gaz ve sıvının ayrıldığı bölümdür. Buradan alınan gaz sıkıştırılarak ilk kısma geri gönderilir. Üçüncü kısımda ise ayılan sıvının istenen buhar basıncında tutulması sağlanır. Süreçte ürün isteğine bağlı olarak değişiklikler yapılabilir ancak bu değişiklikler genellikle kullanılan katalizörün değiştirilmesi ile gerçekleştirilir. İşlemlerden sonra, naftanın yapısındaki aromatik hidrokarbon bileşiklerin miktarı artırılmıştır. Benzen, tolüen ve ksilen önemli aromatik hidrokarbonlardır ve petrokimya endüstrisi için çok önemli birer ham madde kaynağıdır. Benzen 250’den fazla farklı ürünün üretiminde kullanılan çok önemli bir petrokimyasal ham maddedir. En önemli benzen türevleri etilbenzen, kümen ve siklohekzandır. Ksilen ürünleri ise dört farklı izomerleridir: para-ksilen, orto-ksilen, meta-ksilen ve etil benzen. Para-ksilen daha çok polyester fiber, reçine ve film üretiminde kullanılır. Toluen ise çözücü olarak kullanıldığı gibi daha çok benzen üretimi için kullanılır. Aromatik bileşiklerden benzen, tolüen, ksilen farklı şekillerde üretimi yapılabilir. Isıl parçalama sürecinde ham petrol içerisindeki distilasyon ile elde edilen ağır bölümün daha küçük molekül ağırlıklı ürünlere parçalanması sağlanır. Parçalanma ısı ile yapılır, katalizör kullanılmaz. Yüksek basınç olefin ve doymamış bileşikler gibi hafif hidrokarbonların oluşmasını sağlar. Katalitik parçalanma, ısıl parçalanma gibi ağır bölümün daha küçük molekül ağırlıklı, yüksek değerli hidrokarbonlara katalizör kullanılmasıyla dönüştürülmesini sağlar. Bu şekilde katalizör etkisiyle gerçekleştirilen parçalanmaya katalitik parçalanma adı verilir. Katalizör kullanımı ile ısıl parçalanmadan daha düsük sıcaklık ve basınçla çalışılabilir. İstenmeyen yan ürünlerin oluşumu da önlenebilir. Katalitik parçalanma ile geniş miktarda yüksek oktanlı benzin üretimi sağlanır. Fırınlar için yakıt ve diğer kullanımlar için orta molekül ağırlıklı ürün üretilir. Toz halde katalizörün bir akışkan gibi hareket ettiği akışkanlaştırılmış katalitik süreçler, sabit yataklı veya hareketli yataklı süreçler kullanılabilir. Petrol rafineri işlemlerinde verimlilikleri dolayısıyla, akışkan yataklı katalitik parçalanma reaktörlerinin kullanımı giderek artmıştır. Akışkan yataklı katalitik parçalanma süreçleri

• Isıl bozunma
• Katalizör yüzeyinde birincil katalitik reaksiyonlar
• Birincil ürünler arasındaki ikincil katalitik reaksiyonlar
• Polimerizasyon ürünleri uzaklaştırılması basamaklarını içerir.

Alkilasyon teknolojisi ham petrol rafinerilerinde uzun yıllardır kullanılan teknolojidir. Bir organik bileşiğin alkillenmesi, moleküle alkil grubunun bağlanması olarak tanımlanır. Bu kimyasal bir tepkime sonucunda gerçekleşir. Alkilleşme süreci rafinerilerde hafif olefin ve izobütanın çok daha değerli benzin bileşiklerine dönüştürülmesinde kullanılan önemli bir süreçtir. Hafif olefinler katalitik parçalayıcılarda üretilirler. Alkilasyon izoparafin ve brolefinin katalizör varlığında çok kontrollü sıcaklık ve basınç altında yüksek oktanlı alkilat üretim sürecidir. Sonuçta oktan sayısı yüksek benzin elde edilmektedir. Bu benzine alkilat benzini adı verilir.

Birincil alkilasyon reaksiyonu izobütan ile bütilenin sülfirik asit gibi güçlü asit katalizör varlığında reaksiyona girerek 2,2,4 tri metil pentan oluşturmasıdır. İkincil reaksiyonlar şekilde gelişen polimerizasyon, hidrojen transferi ve parçalanma gibi reaksiyonlar ise oktan sayısının düşmesine sebep olur. Alkilat rafinerilerde üretilen düşük buhar basıncına sahip ve yüksek oktanlı en iyi benzin ham maddelerinden birisidir.

Polimerizasyon süreci olefinleri daha yüksek oktanlı polimerlere dönüştürür. Bu üniteler genellikle hidrojen sülfür, merkaptan ve azot bileşiklerinin gideriminin yapıldığı bir arıtım ünitesi, bir katalitik reaktör, bir asit giderim bölümü ve bir gaz toplayıcıdan oluşur. Burada kullanılan katalizör genellikle fosforik asittir. Sülfirik asitin kullanıldığı daha eski süreçlerde mevcuttur. Katalitik reaksiyon 150-224°C sıcaklık ve 11.2-137.0 atm basınçta gerçekleşir.

Hidrojenle parçalanma oldukça esnek bir süreçtir. Özellikle düşük kükürt içerikli ve yüksek kalitede orta dereceli yakıt üretimi için uygun ara ürün elde edilebilir. Ayrıca akışkan yataklı katalitik parçalama gibi diğer dönüşüm teknolojileri ile entegre edilebilir. 1970’lerde hidrojenle parçalama süreci benzin üretimi için uygun naftanın yüksek miktarlarda üretimi için kullanılmıştır. Daha sonraları jet yakıtının ve dizel yakıtın önem kazanması ile benzin yağı denilen distilasyon ürününün dönüşümü için kullanılmaya başlanmıştır. Bunun dışında hidrojenle parçalama süreci petrokimya tesisleri için ham madde üretimi ve kaliteli yağlama yağları üretimi içinde uygundur. Bu süreç ile petrol türevleri içerisindeki istenmeyen aromatik bileşikler giderilir. Gerekli hidrojen miktarı beslemenin özelliklerine bağlıdır.

Madeni yağ endüstrisi çevreyle ilgili yasal düzenlemeler, yeni motor tasarımları, tüketici talepleri, yağ kalitesi gibi değişikliklerle uyum sağlamak zorundadır. Bu nedenle yüksek kalitede ve düşük viskozitede yağ üretimi gerekmektedir. Geleneksel madeni yağ teknolojisi ile bu gereklilikleri yerine getirmek oldukça güçtür. Parafin içeriği yüksek olan yağlar düşük uçuculuğa sahiptir. Aromatik yağların viskozitesi daha yüksektir.

Rafinerilerde rafinasyon işlemi sırasında pek çok çözücü kullanılır. Çözücüler ham madde içerisindeki istenen ve istenmeyen bileşenleri çözecek şekilde seçilir. Genelde uygulanan yöntem zıt akımlı ekstraksiyondur. Ürünler ve çözücü ısıtılarak ayrılır ve çözücü geri kazanılır. Naftenik, aromatik, doymamış hidrokarbonlar, kükürt ve diğer inorganik bileşiklerin ayrımı yapılarak yüksek saflıkta ürünler elde edilir.

Ham petrolünün kalitesi düşük ve kükürt içeriği yüksek olduğunda geleneksel distilasyon süreçlerinden elde edilen ürünlerin verimi de düşük olmaktadır. Bu nedenle ham petrolün varil başına daha fazla miktarda ürün elde etmeyi sağlayacak yeni süreçlere ihtiyaç duyulmuştur. Vakum distilasyonu bileşenlerin uçuculuklarına göre ayırma sağlayan verimli bir süreçtir. Bileşiklerin düşük basınç altında (vakum) kaynama sıcaklıklarının düşürülebileceği bilinmektedir. Böylece daha düşük sıcaklıklarda ağır hidrokarbonların parçalanması veya bozunması gerçekleşmeden ürün elde etmek mümkün olmaktadır.

Ham petrol damıtma kolonu alt ürünü içindeki yağlama yağları ve vaks bileşikler ayrılınca, geriye büyük ölçüde asfaltik maddeler içeren ağır, siyah bir karışım kalır. Büyük moleküllü ağır hidrokarbonlar bulunduran bu karışım 200-280°C sıcaklıktaki hava ile temas ettirilerek oksitleme reaksiyonları ile asfalt üretimi yapılır. Üretim günümüzde kesikli veya sürekli süreçlerde gerçekleştirilmektedir. Ama kesikli süreçler çok yönlü kullanıma uygun olduğundan daha çok tercih edilmektedir. Bakır sülfat, çinko klorür, demir klorür, alüminyum klorür gibi katalizörler kullanılır, fakat bunların geri kazanımı söz konusu değildir. Meydana gelen bu reaksiyonlar sonucunda, karışımdaki bileşikler, önce ağır yağlara, sonra reçinelere ve sonuçta tamamen asfaltenlere dönüşürler. Bu oksitleme reaksiyonlarının kontrollü gerçekleşmesi için işlemde kullanılan basınçlı hava miktarının iyi ayarlanması gerekir. Elde edilen asfalt başlıca yol yapımında ve inşaat sektöründe yaygın olarak kullanılır.