Ropa naftowa.doc

(29 KB) Pobierz
Ropa naftowa

Ropa naftowa 

 W dającej się przewidzieć przyszłości ropa naftowa i węgiel stracą swoje znaczenie jako główne źródła energii. Intensywne poszukiwania źródeł energii odnawialnej i ekologicznej muszą zakończyć się sukcesem, inaczej bowiem nasza energochłonna cywilizacja zniszczy sama siebie poprzez całkowitą degradację środowiska (efekt cieplarniany, CO2, kwaśne deszcze, olbrzymie ilości tlenków siarki i azotu wyrzucane do atmosfery jako skutek spalanej ropy, węgla i gazu ziemnego). Natomiast trudno sobie obecnie wyobrazić inne źródła podstawowych surowców chemicznych - także niezbędnych w naszej cywilizacji - niż ropa naftowa, gaz ziemny i węgiel. 

Chemia organiczna to głównie chemia węgla, a podstawowymi, wyjściowymi związkami są węglowodory, których otrzymanie w reakcji bezpośredniej syntezy z węgla choć możliwe jest jednak mało opłacalne. Jeszcze mniej opłacalne jest otrzymywanie związków aromatycznych poprzez syntezę z udziałem prostych węglowodorów. Choć można otrzymać "wyjściowy" związek aromatyczny syntetycznie np. benzen przez połączenie trzech cząsteczek acetylenu, to wyodrębnienie go z ropy naftowej jest znacznie prostsze i o wiele bardziej opłacalne. 

Ropa naftowa i towarzyszący jej gaz ziemny to mieszanina węglowodorów różnego typu - od prostych, łańcuchowych o krótkim łańcuchu (gaz ziemny to głównie metan, etan, ..), poprzez rozgałęzione, nasycone i nienasycone, aromatyczne, alifatyczne o bardzo długim łańcuchu itp. Skład jakościowy i ilościowy ropy naftowej z poszczególnych miejsc wydobycia różni się dość znacznie, co powoduje, że  ropy różnego pochodzenia przeznacza się na przeróbkę dla różnych celów - uzyskiwania benzyn, olejów opałowych i napędowych, surowców do ciężkiej syntezy itp.

Ponieważ największe zapotrzebowanie jest na benzyny (frakcje stosunkowo lotne, węglowodory o dość krótkich łańcuchach), które w ropie naftowej występują w stosunkowo niewielkich ilościach, cięższe frakcje ropy poddaje się procesowi krakingu ("łamania" długich łańcuchów na krótsze, głównie w procesie pirolizy) w celu uzyskania większej ilości lekkich benzyn. Z kolei w celu otrzymania niezbędnych do syntezy surowców o charakterze aromatycznym przeprowadza się procesy reformingu (katalizowanej przeróbki cyklicznych węglowodorów alifatycznych w związki o charakterze aromatycznym). Rozdzielenie poszczególnych frakcji i przeróbka ropy naftowej odbywa się w rafineriach. Podstawowe produkty wytwarzane w procesie rafinacji ropy naftowej to:

frakcja

temperatura wrzenia

      skład

 

[°C]

 

gaz ziemny

 

metan - butan

eter naftowy

20 - 60

 

ligroina

60 - 100

 

benzyny

40 - 200

C5 - C10  i cykloalkany

nafta

175 - 300

 

olej napędowy ("mazut")

> 300

 

smary

 

nielotne, długołańcuchowe, połączone z cyklicznymi

asfalt

 

struktury policykliczne

 

 

 

wazelina

 

C20 - C30 łańcuchowe; temp. topnienia ~ 50°C

Ogólnie pod pojęciem benzyny rozumiemy mieszaninę węglowodorów o niezbyt długich łańcuchach (C5 - C8). Przez spalanie benzyny w silniku benzynowym uzyskujemy bardzo duże ilości energii cieplnej, zamienianej na energię mechaniczną. Pozornie prosta reakcja spalania węglowodorów do ditlenku węgla i wody, jest w rzeczywistości złożonym procesem o dość skomplikowanym mechanizmie. Spalając w silnikach benzynę chcemy nie tylko uzyskać odpowiednią ilość energii, ale chcemy także, by proces ten nie niszczył silnika i pozwalał na jego długą i wydajną pracę. W tym celu do podstawy benzyny, którą stanowią dobrane w odpowiednich proporcjach lotne węglowodory - o łańcuchach prostych i rozgałęzionych - dodaje się różnych komponentów polepszających jakość benzyny. Do niedawna głównym składnikiem "ulepszającym" benzyny był czteroetylek ołowiu (tzw. etylina), który ze względu na zatruwanie ołowiem środowiska został prawie całkowicie wycofany z obrotu. Stosowane w nowoczesnych samochodach przystawki służące katalitycznemu utlenianiu spalin do nieszkodliwych produktów końcowych (silniki "z katalizatorem") nie dopuszczają benzyn z zawartością ołowiu, "zatruwa" on bowiem katalizator. Jakość benzyn poprawia się obecnie przez dodatek węglowodorów aromatycznych i innych składników nie zatruwających ani środowiska ani katalizatora spalin.

Spalanie benzyny w silniku jest zakłócane zjawiskiem tzw. stukania, które znacznie obniża sprawność silnika i skraca jego żywotność. Umownie przyjęto określanie natężenia tego niepożądanego zjawiska w skali tzw. liczb oktanowych. Dla czystego n-heptanu, który wykazuje silne "stukanie" przyjęto liczbę oktanową równą zero, zaś dla rozgałęzionego oktanu (2,2,4-trimetylopentanu) przyjęto liczbę sto.  Jeśli dla jakiejś benzyny oznaczono liczbę oktanową np. 95, to oznacza to, że w czasie spalania w silniku występuje takie natężenie zjawiska stukania, jak dla paliwa złożonego z 95% 2,2,4-trimetylopentanu i 5% n-heptanu

 

...
Zgłoś jeśli naruszono regulamin