Skład elementarny składników grupowych

Frakcje

N

O

S

C

H

H/C

Nasyconne

rośnie w dół

tabeli

rośnie w dół

tabeli

rośnie w dół

tabeli

1,83

Aromaty

1,44

Żywice 1

1,47

Żywice 2

1,4

Asfalteny

mniej niż w żywicach

1,31

Ropa naftowa (ekstrakcja pentanem)

Asfalteny (nierozpuszczalne)

Rozpuszczalne (adsorpcja Al

2

O

3

)

Malteny

Eter naftowy (nasycone)

Aromaty (benzen)

Żywice 1 (benzen, etanol)

Źywice 2 (etanol)

CI = 0

węglowodory parafinowe

CI = 0-15

przewaga węglowodorów parafinowych

CI = 15-50

przewaga węglowodorów cyklicznych

CI >50

przewaga węglowodorów aromatycznych

CI = 100

węglowodory aromatyczne

ropy lekkie - droższe
ropy ciężkie - tańsze
bitumy (najcięższe ropy i substancje wyjściowe herogenu)

Ropy lekkie zawierają (uszeregowane: zawartość malejąca):
- nafteny
- n-parafiny
- i-parafiny
- aromaty
- żywice i asfalteny

Gaz

-

Benzyna

C5-C10 (180

o

C)

Nafta

C11-C13 (250

o

C)

Olej napędowy

C14-C17 (310

o

C)

Lekki destylat próżniowy

C18-C25 (410

o

C)

Ciężki destylat próżniowy

C26-C35 (510

o

C)

Pozostałość

C36-C60

Destylacja ropy naftowej:
1. atmosferycznie do Oleju napędowego a później Mazut (pozostałość),
2. pod ciśnieniem do Ciężkich destylatów a później Gudron (pozostałość)

Temperatura wrzenia:
- n-parafinowe maleją wraz ze wzrostem T

wrz

- wzrastają żywice i asfalteny wraz ze wzrostem T

wrz

- maleją aromaty ale tu bardziej zależy od rodzaju ropy niż od wzrostu T

wrz

Zakres właściwośći fizykochemicznych rop naftowych

Właściwości

Wielkość

API (stopnie gęstości)

44,5 - 100,0

T płynięńcia (

o

C)

(+ 30) - (- 60)

Lepkość (cST)

2 - 5500

Prężność par (bar)

0,06 - 0,75

T zapłonu (

o

C)

<20 - 45

siarka (%mas)

0,1-5,4

azot (%mas)

0,1-0,9

tlen (%mas)

0,1-10

zawartość wody (%obj)

śladowa - 1,8

NaCl (ppm)

25-343

liczba kwasowa (mg - KOH/g)

2,9

Klasyfikacja rop naftowych

Właściwości

Ropa asfaltenowa

Ropa parafinowa

API 60

o

F

27

42,6

lepkość 60

o

F (cST)

13,9

2,5

prężność par

3,2

8

zawartość asfaltenów i żywic (%

mas)

6,8

1,5

zawartość siarki (%mas)

1,4

0,01

zawartość wody (%mas)

20

20

zawartość parafiny (%mas)

1,6

16,5

zawartość soli (%mas)

35PTB

10PTB

Przeróbka ropy

• Wydobycie

• rozbijanie emulsji (im większa gęstość rop (SI), tym trwalsza emulsja)
• stopień dyspersji wody w ropie:

• do 20µ - drobno dyspersyjna
• 20-50µ - średnio dyspersyjna
• 50-100µ - grubo dyspersyjna

• metody:

• mechaniczne - odstawanie
• chemiczne - deemulgatory
• elektryczne - oddziaływanie zmiennego pola elektrycznego

• stabilizacja ropy naftowej (usunięcie: CH

4

, C

2

H

6

, C

3

H

8

, H

2

S)

Rafineria (procesy pierwotne)

• Odsalanie - zawartość soli może przekraczać 30-1500 mg/dm

3

, do poziomu 10mg/dm

3

mycie wodą

(dehydratory, 100-150

o

C, wymieszanie, 500-1000 kPa, odparowanie lekkich składników)

• Efektywność odsalania - (gęstość, lepkość, przewodność elektryczna), napięcie powierzchniowe,

asfalteny / parafiny, pH, zasolenie, zawartość zawiesin)

• Zawartość wody w ropie kierowanej do destylacji około 0,2% (V/V); ropy ciężkie 0,4-0,5% (V/V)
• Zawartość węglowodorów w wodzie zrzutowej do 200mg/kg

• Destylacja (frakcje np. R32,R11, A32, A14, P30, P12)

• atmosferyczna: (bez wstępnej stabilizacji, ze wstępną stabilizacją,

• usunięcie składników gzowych i części frakcji benzynowej surowca (30-50

o

C i 80-150

o

C)

• wstępne podgrzanie surowca - ciągi wymienników ciepła (120-160

o

C) / (340-370

o

C) - (20% energii

zużywanej w rafinerii)

• próżniowa: (Temperatura mazutu 390

o

C, ciśnienie 6-7 kPa (dół kolumny) 4-5 kPa (szczyt kolumny)

Frakcje

Zakres wrzenia (

o

C)

gaz zrzutowy

gaz płynny

benzyna lekka

30-80

benzyna średnia

80-150

benzyna ciężka

150-180

nafta

180-280

lekki olej napędowy

180-300

średni olej napędowy

190-350

ciężki olej napędowy

310-380

lekki olej próżniowy

280-370

ciężki olej próżniowy

280-550

olej zaciemniony

pozostałość próżniowa

<550

Zmiany techniczne

• Ograniczenie zawartości aromatów - (Obniżenie prężności par)

• PN-EN 228:2002 - 42% V/V
• PN-EN 228 luty 2009 - 35% V/V od 2005r

• Benzen - (Obniżenie prężności par)

• PN 1999 - 5% V/V
• PN-EN 228 luty 2009 - 1% V/V od 2002r

• Ograniczenie zawartości olefin - (Obniżenie prężności par)

• PN 1999 - nie normowalna
• PN-EN 228 luty 2009 - 18% V/V od 2002r

• Pozostałe komponenty

• alkilaty
• izomeryzaty
• lekkie benzyny z hydrokrakingu
• komponenty tlenowe (etery, alkochole) - (Obniżenie zawartości C

4

- C

5

Reformulacja benzyny

1. Obniżenie zawartości węgli aromatycznych
2. Obniżenie zawartości benzenu - (rozfrakcjonowanie surowca na reforming (C

5

- C

6

) - obniżenie emisji)

3. Obniżenie zawartości węglowodorów olefinowych
4. Zmniejszenie prężności par - zmniejszenie udziału węglowodorów (C

4

- C

5

)

Przykładowa benzyna silnikowa (zawartość malejąca)

1. Reformat, izomeryzat, EMTB, alkilat, C

5

, benzyna ciężka z hydrokrakingu, C

4

, inne

2. Reformat V, reformat I-IV, benzyna krakingowa, EMTB, alkilat, frakcja C

5

(90 DRW), frakcja C

5

komponenty benzynowe

Zawartość (%obj)

LO

Zawartość aromatów

b. destylacyjna

3,5

55 - 75

4 - 5

b. izomeryzacja

5

80 - 88

-

b. z krakingu

35,5

84 - 89

23 - 33

b. z koksowania

2

85 - 87

2 - 6

b. z hydrokrakingu

0,6

60 - 70

4 - 8

b. z alkilacji

11,2

90 - 94

-

b. z reformingu

34

86 - 96

50 - 80

alkilat

butan

(porównawczo)

benzyna lekka

izomeryzat

reformat

benzyna

krakingowa

benzen V/V

-

-

2

-

6

0,7

aromaty V/V

-

-

4 - 5

-

50 - 80

23 - 33

prężność

kPa

60

420

114

100

30

55

LO MON

91

93

68

84

88

80

LO RON

94

97

70

88

100

92

Metanol

Etanol

MTBE

ETBE

TAME

LO RON

125

120

118

118

112

LO MON

100

105

101

101

98

Prężność (kPa)

350

250

54

35

20

Zawartość tlenu (%wag)

50

35

18,2

15,7

17,7

Dodatki

• Dodatki uszlachetniające nie są wymuszone przez normę jakościową. Dodatki mają za zadanie poprawić

własności użytkowe paliwowe i poprzez swoje działanie przedłużyć bezawaryjną pracę silnika. Dodaje się
jak w postaci tzw. pakietów, które dobiera się indywidualnie do benzyn charakterystycznych dla danego
producenta: detergent, inhibitor korozji. deemulgator, antyutleniacz itd.

• Etanol - absolutny paliwowy (max 5% V/V) - (5,3% m/m)

• Zalety: wysoka LO, zmniejszenie emisji spalin (5% V/V - zmniejszenie emisji CO o około 20%)
• Wady: higroskopijność, zwiększenie właściwości korozyjnych wraz ze zwiększeniem zawartości wody,

skłonność do rozwarstwiania się mieszanki woda-alkochol-benzyna

• Metanol (do 0,2g/100ml - ze względu na toksyczność i działanie korodujące)
• Zawartość alkocholi wyższych: propanol, i-butanol, i-pentanol (do 2% V/V)

Reforming - zmiana składu chemicznego

• dehydrocyklizacja - odwodornienie

CH

3

(CH

2

)

5

CH

3

➝ H

2

+

CH

3

(CH

2

)

5

CH

3

➝ 3H

2

+

• hydrokraking

CH

3

(CH

2

)

8

CH

3

+ H

2

➝ 2 CH

3

(CH

2

)

3

CH

3

CH

3

(CH

2

)

8

CH

3

+ H

2

➝ CH

3

(CH

2

)

4

CH

3

+ CH

3

(CH

2

)

2

CH

3

• izomeryzacja

➝

• FCC - głównie powstaje benzyna 53,3 (Temperatura 500

o

C - węglo olefinowe FCC 13,5 / węglo

aromatyczne FCC 28,0)

• alkilacja

• olefiny C

3

-C

5

+ izobutan (alkilat: wysoka LO, nie zawiera siarki, niska prężność par)

CH

2

=CH-CH

2

-CH

3

+ CH

3

-CH-(CH

3

)

2

➝ (CH

3

)

2

-CH(CH

3

)-(CH

2

)

2

-CH

3

• reakcje O-alkilowania węglowodorów olefinowych alkocholem (etery)

• izobutylen metanolem - MTBE (eter metylo-tert-butylowy) ; MTBE (11-15% V/V) ; Obniża emisję CO ;

PN-EN 280 2009 - (15% V/V) ; zanieczyszcza wodę (skażenie środowiska)

• izobutylen etanolem - ETBE (eter etylo-tert-butylowy)
• izoamylen metanolem - TAME (eter tertamylometylowy)
• izoamylen etanolem - TAEE (eter tertamyloetylowy)

Prawidłowo skomponowana benzyna powinna:

• zapewnić prawidłowe tworzenie mieszanki paliwowo-powietrznej
• zapewnić prawidłowe i efektywne bezstukowe spalanie

• nie oddziaływać negatywnie ani bezpośrednio ani pośrednio na środowisko naturalne
• zachować trwałość w procesach magazynowania, dystrybucji i w układzie zasilania
• gęstość/ lepkkość nie dla benzyn tylko dla oleji napędowych

Liczba oktanowa

Liczba oktanowa badawcza jest oznaczana w lżejszych warunkach pracy silnika wzorcowego, które są
zbliżone do warunków użytkowania silnika przy średnich i małych prędkościach obrotowych i przy
częściowym obciążeniu (np. podczas jazdy po mieście)

Liczba oktanowa motorowa

Liczba oktanowa motorowa charakteryzuje warunki pracy silnika prz ustalonych i dużych wartościach
obciążenia, z dużą prędkością