Ropa naftowa (olej skalny, czarne złoto) – ciekła kopalina, złożona z mieszaniny naturalnych węglowodorów gazowych, ciekłych i stałych (bituminów), z niewielkimi domieszkami azotu, tlenu, siarki i zanieczyszczeń. Posiada podstawowe znaczenie dla gospodarki światowej jako surowiec przemysłu chemicznego, a przede wszystkim jako jeden z najważniejszych surowców energetycznych.
Skład ropy naftowej.
Z chemicznego punktu widzenia ropa naftowa to mieszanina różnych węglowodorów. W węglowodorach stałych rozpuszczone są węglowodory ciekłe i gazowe.
W skład ropy naftowej wchodzi wiele pierwiastków. Są to głównie niemetale, ale znaleźć tam można także związki chemiczne i niewielkie ilości metali. Z ropy naftowej wyodrębniono około 600 związków, ale ich ilość szacuje się na kilka tysięcy.
Niemetale: węgiel(C), wodór(H), siarka(S), tlen(O), azot(N)
Związki chemiczne: chlorek sodu (NaCl), siarkowodór (H2S), amoniak (NH3), woda(H2O), fenole, tioalkohole, związki heterocykliczne
Metale: nikiel(Ni), mangan(Mn), żelazo(Fe), chrom(Cr), sód(Na), rtęć(Hg)
Związki węglowodorowe, stanowiące około 98% składu ropy naftowej są bardzo zróżnicowane i zawierają od 1 (metan - CH4) do ponad stu atomów węgla w cząsteczce. Można je podzielić na 3 grupy:
· parafiny - związki węglowodorowe o różnej długości łańcuchów. Należące do nich alkany stanowią, w zależności od pochodzenia i czasu powstania ropy od 30 do 80% jej zawartości. Te, które mają powyżej 17 atomów węgla w cząsteczce są ciałami stałymi, pomiędzy 16 a 6 - cieczami, a 5 lub mniej - gazami. Liczba atomów węgla w cząsteczkach parafin dochodzi do 40.
· kwasy naftenowe - od parafinów różnią się tym, że łańcuchy węglowe w przypadku tych cząsteczek nie są proste a pozamykane w pierścienie. Im więcej atomów węgla, tym większa gęstość substancji
· związki nienasycone - stanowią grupę węglowodorów, w których nie wszystkie atomy węgla osiągnęły stan nasycenia łącząc się z poszczególnymi atomami swojego typu co najwyżej jednym wiązaniem. Ważny i ciekawy jest fakt, że ropa nie zawiera alkanenów ani alkinów
Nie wszystkie składniki ropy naftowej są pożądane. Związki zawierające siarkę i chlor powodują korozję urządzeń rafineryjnych. Z tego powodu pierwszą czynnością po wydobyciu ropy jest jej odsiarczenie oraz usunięcie wody.
Do surowców pokrewnych zaliczymy gaz ziemny i gęstą, lepką substancję zwaną asfaltem, lub inaczej - bitumenem.
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.
WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE
Ropa naftowa jest to ciemną lepką cieczą. Barwa brązowa lub czarna, odznacza się silnym, specyficznym zapachem. Nie rozpuszcza się w wodzie. Gęstość 11-19 g/cm3.
ZASTOSOWANIE
Ropa naftowa znajduje szerokie zastosowanie. Jest czystsza i wydajniejsza niż węgiel, a w porównaniu z gazem - łatwiejsza do transportowania. Czasem, podobnie jak węgiel nazywana jest czarnym złotem. Wytwarza się z niej połowę energii wykorzystywanej na świecie. Jako surowca energetycznego wytwarza się ropę w transporcie, przemyśle i innych działach gospodarki.
Ropa naftowa wykorzystywana jest do produkcji wielu artykułów.
Bezpośrednio z ropy naftowej powstaje:
· asfalt,
· oleje napędowe,
· oleje i smary,
· nafta,
· różnego rodzaju benzyny.
Ropę naftową używa się do produkcji olejów silnikowych i smarów, gdyż bez nich niemożliwe by było funkcjonowanie maszyn. Służy również do produkcji całej gamy produktów, np. kosmetyków, leków, barwników, materiałów wybuchowych, nawozów sztucznych, włókien sztucznych (nylon), atramentu, środków owadobójczych, plastiku, syntetycznego kauczuku (opony) itp.
OTRZYMYWANIE I ZASTOSOWANIE
Benzynę i naftę, otrzymuje się z ropy naftowej w procesie destylacji frakcyjnej czyli rektyfikacji. Ropa naftowa jest ogrzewana, a ulatniające się pary są rozdzielane według temperatury wrzenia i skraplane w specjalnych zbiornikach. Powstałe produkty, zwane destylatami, są podstawą do dalszej obróbki w wyniku której otrzymujemy chemikalia, detergenty, woski, kleje oraz farby.
Ropą naftową ogrzewanych jest wiele domów prywatnych, a także budynków publicznych. Zarówno wielkość zasobów jak i ilość wydobytej ropy naftowej mierzy się w specjalnych jednostkach - baryłkach. Jedna baryłka stanowi równowartość 159 litrów.
Ropa naftowa była stosowana już dawno temu. Głownie stosowaną ją jako balsam do ciała, bądź nacierano nią główkę pochodni by paliła się dłużej. Również w technice wojennej ropę stosowano jako środek zapalający.
Kiedy tlenki azotu wymieszają się z drobinami wody w chmurach, spadają tzw. kwaśne deszcze. Zanieczyszczają one rzeki i jeziora oraz niszczą lasy. Wiele krajów świata podjęło już działania mające na celu ograniczenie emisji spalin samochodowych. Zachęca się do stosowania benzyny bezołowiowej, a w wielu krajach już niedługo nie będzie można zarejestrować samochodu, który nie będzie wyposażony w katalizator spalin, redukujący w znacznym stopniu emisję trujących gazów. Zabiegi te są jednak niewystarczające, jako że z roku na rok zwiększa się światowe zużycie ropy naftowej.
Stosowanie benzyny w silnikach samochodowych doprowadziło do ciężkiego skażenia powietrza w wielu miastach. Spaliny z samochodów i innych urządzeń napędzanych ropą zawierają trujące gazy, takie jak:
· tlenek węgla (CO),
· nie spalone węglowodory,
· tlenek azotu
· ołów
Niektóre z tych zanieczyszczeń wchodzą w reakcję ze światłem słonecznym, tworząc smog.
PRZERÓBKA
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 oC i pod ciśnieniem zmniejszonym (w celu uniknięcia rozkładu składników ropy naftowej) i dla frakcji wrzących powyżej tej temperatury.
W nowocześnie urządzony rafineriach ropy naftowej stosuje się destylację ciągłą w instalacjach tzw. rurowo-wieżowych (głównymi aparatami są piece rurowe i kolumny destylacyjne, zw. wieżami — stąd nazwa, oraz wymienniki ciepła, chłodnice, pompy).
Odwodnioną ropę naftową poddaje się stabilizacji (oddzielenie najlżejszych, gazowych węglowodorów), ogrzewa w piecu (do temp. 350C) i wprowadza do kolumny destylacyjnej atmosferycznej, w której następuje jej rozdzielenie na : benzynę, naftę, olej napędowy (odprowadzane po ochłodzeniu do zbiorników magazynowych) oraz mazut; mazut — po ogrzaniu — wprowadza się do kolumny destylacyjnej próżniowej, z której odbiera się destylaty olejowe i gudron.
W celu uzyskania produktów handlowych otrzymane frakcje poddaje się procesom uszlachetniającym, np. benzynę — odsiarczaniu, reformingowi, frakcje olejowe — rafinacji (np. odparafinowaniu, odasfaltowaniu).
Wydobytą ropę transportuje się różnymi drogami do zakładów przetwórczych - rafinerii. Współczesna rafineria produkuje wiele różnorodnych wyrobów o rozmaitym przeznaczeniu i dlatego lokalizuje się ją zazwyczaj w centrum zużycia produktów naftowych. Jej wielkość jest uzależniona od możliwości wykorzystania istniejących zasobów ropy
Zdolność przerobowa małych rafinerii mieści się w granicach 0,5 - 3 mln ton ropy rocznie, dużych - od 5 do 12 mln ton. W wypadku dużego zapotrzebowania na ropę i jej produkty buduje się jeszcze większe, lub kombinat składający się z kilku dużych zakładów przerobowych.
1
edzia198