6830719687

Charakterystyka rop naftowych

Ropa naftowa - charakterystyka surowca

1.1    Pochodzenie

Ropa naftowa powstała w wyniku przemian biochemicznych, chemicznych i geochemicznych materii organicznej pochodzącej z obumarłych organizmów roślinnych i zwierzęcych. Organizmy te zbudowane są z niewielu typów związków chemicznych - należą do nich proteiny (białka), węglowodany (cukry, głównie celuloza), lipidy (najbardziej rozpowszechnione są tłuszcze), woski, żywice i olejki eteryczne, węglowodory, lignina, pigmenty roślinne i zwierzęce. W skład pierwiastkowy naturalnych prekursorów ropy naftowej wchodzą przede wszystkim: węgiel, wodór, siarka, azot i tlen, natomiast chlor, magnez, żelazo, nikiel i wanad występują w znacznie mniejszym stężeniu.

Materia organiczna obumarłych organizmów osadzała się i gromadziła w określonym miejscu (zagłębienia terenu, zatoki, mokradła), a następnie ulegała unieruchomieniu w wyniku zalania wodą lub pokrycia warstwą osadu. Osadzanie się kolejnych warstw substancji organicznych i nieorganicznych doprowadziło do powstania zbiorników ropy naftowej.

Proces tworzenia ropy naftowej przebiegał w dwóch zasadniczych stadiach: digenezy i katogenezy.

Stadium diagenezy to etap biochemicznych (bakteryjnych) i chemicznych przemian substancji organicznej skał osadowych, trwający do momentu, gdy istotną rolę zaczyna odgrywać działanie temperatury. Stadium to przebiega na takich głębokościach, na których temperatura jest zbyt niska (50-60oC), aby mógł nastąpić termiczny rozkład składników substancji organicznej (biopolimerów).

W początkowym etapie diagenezy, gdy materiał organiczny znajduje się na głębokości 0-1 m poniżej poziomu terenu zachodzi rozkład aerobowy. Modelową reakcją tego okresu jest aerobowa destrukcja heksozy (C6H12O6 + 6O26CO2 + 6H2O). Gdy materiał organiczny zostanie przykryty grubszą warstwą nadkładu zmniejsza się ilość tlenu i zachodzą reakcje hydrolizy celulozy i protein. Lipidy, żywice i lignina nie ulegają przemianom na tym etapie. Rozkład anaerohowy ma miejsce wówczas, gdy substancje organiczne są przykryte warstwą nadkładu o grubości przynajmniej 2-10 mu Tlen potrzebny do metabolizmu bakterie czerpią wtedy ze składników materiału organicznego. Anaerobowa destrukcja heksozy przebiega z wytworzeniem biometanu (C6H12O6 3C02 + 3CH4). Na tym etapie diagenezy zachodzi depolimeryzaeja polisacharydów (celulozy) i reakcje węglowodanów prostych z siarczanami w wyniku których powstaje siarkowodór (3S042-+ C6H12O66HCO3- + 3H2S). lipidy ulegają hydrolizie do kwasów tłuszczowych. Pod koniec rozkładu anaerobowego substancja organiczna zbudowana jest z produktów łagodnej dekompozycji lipidów, celulozy i ligniny oraz niezmienionych wosków, żywic i węglowodorów. Mieszanina ta w temp. 50-60oC może polimeryzować do nierozpuszczalnej, wysokomolekulamej substancji zwanej kerogenem.

Stadium katagenezy to etap przemian kerogenu obejmujący reakcje termokatalityczne zachodzące w złożu w temperaturze 60-170oC w obecności dużej ilości substancji mineralnej. Podstawowe reakcje pierwszego etapu katagenezy to hydroliza estrów, dehydratacja alkoholi, dekarboksylacja kwasów. Produktami tych reakcji jest mieszanina długołańcuchowych alkanów, alkenów, kwasów tłuszczowych i alkoholi zwana pranaftą. Pranafta ulega dalszym przemianom w wyniku reakcji krakingu, a także dekarboksylacji i dysproporcjonowania wodoru. W stadium tym powstaje 80-95% składników ropy naftowej.

1.2    Budowa chemiczna

Pod względem chemicznym ropa naftowa jest zróżnicowaną, złożoną, wieloskładnikową mieszaniną związków organicznych o szerokim zakresie mas