ROPA NAFTOWA - WA
AŚCIWOŚCI I PRZERÓBKA
Ropa naftowa, czyli olej skalny, jest najważniejszym surowcem
węglowodorowym do otrzymywania cennych produktów przemysłowych, np.
benzyny, nafty, olejów smarowych, parafiny.
Mimo że z
ródła jej znane były już w starożytności, to jednak rozwój
przemysłu naftowego datuje się dopiero od drugiej połowy XIX stulecia..
Pochodzenie złóż ropy naftowej tłumaczono rozmaicie. Mendelejew wysunął
teorię nieograniczonego pochodzenia ropy z węglików metali ciężkich, z
których składa się jądro Ziemi. Węgliki te pod wpływem wody rozłożyły się
na węglowodory, tworzące ropę. Mimo że teoria ta znalazła wielu
zwolenników, nie tłumaczy ona jednak obecności w ropie związków
azotowych ani związków optycznie czynnych. Póz
niej badacze niemieccy
Engler i Hoefer wyrazili pogląd, że ropa powstała z tłuszczu zwierząt
żyjących w odległych epokach geologicznych. Wreszcie w roku 1877 polski
uczony Bronisław Radziszewski wysunął przypuszczenie, że ropa naftowa
mogła powstać także z roślin. Za hipotezą Englera przemawia fakt, że przez
destylację tranu rybiego pod wysokim ciśnieniem otrzymuje się produkt
zbliżony do nafty, za hipotezą zaś Radziszewskiego - doświadczalnie
stwierdzona fermentacja celulozy pod wpływem pewnych bakterii żyjących w
mule jezior. Produktami tej fermentacji są metan i dwutlenek węgla. Drugim
dowodem słuszności teorii Radziszewskiego jest stwierdzenie w ropie
naftowej obecności śladów chlorofilu, barwnika roślin zielonych.
Ropa naftowa jest ciemnobrunatną cieczą o gęstości 0,79 - 0,96 g/ml i o
swoistym zapachu. Barwa jej bywa również jasna i słabo opalizująca. W
wodzie ropa się nie rozpuszcza.
Głównymi składnikami ropy naftowej są rozmaite węglowodory:
- nasycone węglowodory parafinowe, a więc homologi metanu,
- małe ilości węglowodorów oleinowych (homologi etylenu),
- nasycone węglowodory cykliczne, tzw. węglowodory naftenowe,
pochodne cyklopentanu i cykloheksanu o wzorze C H ,
n 2n
- węglowodory aromatyczne, pochodne benzenu C H .
6 6
Udział procentowy wymienionych węglowodorów jest różny w ropach
różnego pochodzenia. W ropach pensylwańskich główny składnik stanowią
węglowodory parafinowe, zaś ropa kaukaska zawiera głównie (do 90%)
węglowodory naftenowe; ropy podkarpackie zajmują miejsce pośrednie
między obydwoma wymienionymi typami rop.
Węglowodorom w ropie naftowej towarzyszą również inne związki
organiczne, zawierające tlen, azot i siarkę. W zależności od zawartości siarki,
klasyfikuje się ropę naftową na: niskosiarkowe - zawierające do 0,5% S,
wysokosiarkowe zawierające powyżej 0,5% siarki. Zawartość siarki w
niektórych ropach naftowych dochodzi do 6%. Ze względu na typ związków
chemicznych przeważających w ropie naftowej wyróżnia się najczęściej ropy
bezparafinowe, parafinowe, naftenowe, aromatyczne.
Ropa naftowa bardzo rzadko występuje w skałach, z którymi jest związana
genetycznie (skały ilaste); pod wpływem ciśnienia warstwy nadległych lub
ciśnienia górotwórczego zostaje ona wyciśnięta ze skał macierzystych i ulega
przemieszczeniu (migracji) oraz nagromadzeniu w skałach porowatych lub
silnie spękanych, zwanych kolektorami (najczęściej żwiry, piaski, piaskowce
wapienne i dolomity). Niezbędnym warunkiem powstania złoża ropy naftowej
jest odpowiednia struktura geologiczna (głownie antyklina, warstwa obcięta
uskokami) umożliwiająca zatrzymanie ropy w kolektorze przez warstwy
nieprzepuszczalne, np. łupki ilaste. Ropa rzadko wypływa samorzutnie z
wnętrza pokładów skalnych, leżących często na bardzo znacznych
głębokościach
. Ropie towarzyszy często gaz ziemny pod wysokim ciśnieniem, który
powoduje samoczynny jej wytrysk z szybu. Skosro jednak ciśnienie gazu
spadnie, wypływ ropy ustaje i wtedy trzeba ropę okresowo wypompowywać. Z
biegiem czasu każdy szyb ulega wyczerpaniu.
Złoża ropy naftowej znajdują się na wszystkich kontynentach, najczęściej w
utworach kredowych i trzeciorzędowych. Największe złoża ropy naftowej
występują na Bliskim Wschodzie (głównie w Arabii Saudyjskiej, Iraku, Iranie,
Kuwejcie, Zjednoczonych Emiratach Arabskich), także w USA (m.in. stany
Teksas i Luizjana), Meksyku, Wenezueli, Kanadzie, Rosji, północnej Afryce.
Surowa ropa naftowa może służyć jako materiał opałowy. Jednak tego rodzaju
jej zużycie jest bardzo nieekonomiczne, ponieważ traci się cenne produkty,
które można by wyodrębnić z niej za pomocą specjalnej przeróbki.
Podstawowa przeróbka ropy naftowej polega na destylacji. Obecnie destylacja
jest procesem bardzo skomplikowanym i przeprowadza się ją na olbrzymią
skalę w tzw. rafineriach, gdzie otrzymane produkty poddaje się oczyszczaniu i
dalszej przeróbce. Pierwszą destylację ropy naftowej dokonał polski aptekarz
w Krośnie , Ignacy A
ukasiewicz, w roku 1852. Jego zasługą również jest
wynalezienie lampy naftowej oraz zastosowanie nafty do celów
oświetleniowych. W roku 1854 A
ukasiewicz założył pierwszą na świecie
kopalnię ropy naftowej w Krośnie.
W zależności od rodzaju ropy naftowej oraz produktów, jakie mają być z niej
otrzymane stosuje się odpowiednie technologie przeróbki ropy naftowej. Ropę
naftową poddaje się przeróbce w rafineriach paliwowo - olejowych,
paliwowych oraz w rafineriach wytwarzających produkty specjalne.
Technologia przeróbki ropy naftowej w rafineriach paliwowo - olejowych
opiera się na zachowawczej metodzie przeróbki ropy polegającej na rozdziale
ropy naftowej na frakcje, bez chemicznej zmiany jej składników. Rozdział ten
uzyskuje się poddając ropę naftową destylacji pod ciśnieniem atmosferycznym
- dla frakcji wrzących do temperatury 300 - 350 �C i pod ciśnieniem
zmniejszonym (w celu uniknięcia rozkładu składników ropy naftowej) dla
frakcji wrzących powyżej tej temperatury. W nowocześnie urządzony
rafineriach ropy naftowej stosuje się destylację ciągłą rurowo - wieżową i od
razu odbiera się dość zróżnicowane produkty destylacji.
Podczas destylacji frakcyjnej z surowej ropy naftowej otrzymuje się
następujące produkty:
Eter naftowy, zbierany do temperatury 70 �C, o gęstości poniżej 0,7 g/ml,
składa się głównie z najlżejszych węglowodorów zawierających nie więcej niż
sześć atomów węgla w cząsteczce. Zastosowanie: jako benzyna apteczna albo
rozpuszczalnik do ekstrakcji.
Benzyna lekka, zbierana od 60 do 100 �C i o gęstości 0,7 - 0,75 g/ml,
stosowana głównie jako benzyna lotnicza.
Benzyna ciężka, wrząca w granicach 100 - 150 �C o gęstości 0,75 g/ml,
używana jako benzyna samochodowa.
Ligroina, zwana inaczej benzyną lakową, wrze w granicach 100 - 180 �C.
http://notatek.pl/ropa-naftowa-wlasciwosci-i-przerobka?notatka
Podane powyżej granice temperatur wrzenia poszczególnych frakcji oraz ich
gęstość nie charakteryzują dokładnie danego rodzaju benzyny. Zależnie od
pochodzenia ropy i od przeznaczenia destylatu granice te mogą się wahać.
Nafta jest produktem destylacji ropy odbieranym w granicach temperatur
wrzenia 215 - 325 �C. Surową naftę otrzymaną z pierwszej destylacji i
zawierającą sporo smolistych zanieczyszczeń poddaje się następnie rafinacji
chemicznej. Oczyszczona nafta powinna być trudno zapalna, a więc nie może
zawierać lotnych składników, charakterystycznych dla benzyny. Temperatura
zapłonu nafty, zgodnie z przepisami, wynosi 39 �C. A zatem nafta nie powinna
zapalać się w zetknięciu ze stosunkowo zimnym płomieniem zapałki.
Oleje naftowe. Pozostałość po destylacji ropy naftowej pod zwykłym
ciśnieniem, wrzącą powyżej 325 �C, poddaje się następnie destylacji
próżniowej (pod zmniejszonym ciśnieniem), otrzymując rozmaite produkty
przemysłowe, a przede wszystkim różne oleje naftowe. Należą do nich oleje
smarowe, oleje silnikowe (używane do silników Diesla), oleje gazowe
(przerabiane za pomocą pirolizy na mieszaninę gazów, używaną do
oświetlania) oraz olej parafinowy, z którego przez wymrażanie
wykrystalizowuje się parafinę służącą do wyrobu świec. Z niskogatunkowych
rop, nie nadających się do wytwarzania wyżej wymienionych olejów
naftowych, otrzymuje się oleje opałowe (mazut) stosowane na statkach lub w
przemyśle.
Parafina stała topi się w temperaturze 15 - 60 �C. Jest prawie bezbarwnym
przezroczystym lub półprzezroczystym ciałem krystalicznym. Składnikami
parafiny są węglowodory o zawartości węgla C - C . Parafina służy do
19 39
wyrobu świec oraz jako materiał izolacyjny w elektrotechnice.
Wazelina jest również produktem destylacji niektórych gatunków ropy
naftowej i stanowi pozostałość po oddestylowaniu lżejszych składników.
Wazelin surowa jest żółtoczerwoną lub ciemnozieloną półstała masą, używaną
jako smar, nie ulegający zmianom na powietrzu ( w odróżnieniu od
tłuszczów). Przez rafinację chemiczną za pomocą stężonego kwasu
siarkowego, który następnie usuwa się za pomocą wody, otrzymuje się
bezbarwną wazelinę farmaceutyczną, służącą do wyrobu maści.
Smoła ropna (inaczej asfalt naftowy) jest ostateczną pozostałością po
przeróbce ropy naftowej, stosuje się ją np. po pokrywania nawierzchni dróg.
Ze względu na stale rosnące zapotrzebowanie na benzynę można ją również
otrzymywać bądz
to z małowartościowych olejów ciężkich, bądz
też z ropy