Zastosowanie ropy naftowej

Ropa naftowa zajmuje istotne miejsce w naszym życiu. Nazywana „czarnym złotem” jest jednym z ważniejszych paliw kopalnych dla obecnej gospodarki. Wykorzystuje się ją w wielu procesach produkcyjnych, a to, co zostaje z niej wytworzone, pomaga nam w codziennym życiu.

Z geologicznego punktu widzenia ropa naftowa jest kopalinąkopalinakopaliną. Chemik postrzega ją jako ciekłą mieszaninę węglowodorów (m.in. alkanów, cykloalkanów, węglowodorów aromatycznych). Węglowodory wchodzące w skład ropy naftowej mają stały, ciekły i gazowy stan skupienia. Dodatkowo znajdziemy również niewielkie domieszki związków azotu, tlenu, siarki i zanieczyszczeń nieorganicznych. Skład ropy naftowej różni się w zależności od miejsca jej wydobycia. Dlatego też, podając skład pierwiastkowy, podajemy, w jakich granicach mogą występować dane pierwiastki:

• węgiel ($\mathrm{C}$): 82% – 87%;

• wodór (${\mathrm{H}}_2$): 10% – 14%;

• tlen (${\mathrm{O}}_2$): 0,1% – 1,5% (niekiedy do 7%);

• azot (${\mathrm{N}}_2$): 0,01% – 2,2%;

• siarka ($\mathrm{S}$): 0,01% – 3%.

Ponieważ skład ropy naftowej jest różny, jej gęstość waha się w granicach od 1,04 do 0,73 $\frac{\mathrm{g}}{{\mathrm{cm}}^3}$. Może przybierać barwy od jasnożółtej, zielonej, brunatnej do czerwonej lub prawie czarnej. Barwa uzależniona jest właśnie od gęstości. Im większa gęstość, tym barwa będzie ciemniejsza. Ropy nie da się rozpuścić w wodzie, natomiast można w rozpuszczalnikach organicznych. Trzeba pamiętać, że jest cieczą palną. Eksploatuje się ją z dna mórz i oceanów.

RXf8czemloly3

Zdjęcie przedstawia platformę wiertniczą zlokalizowaną na morzu, przeznaczoną do wykonywania odwiertów ropy naftowej. Ma dwie wyższe konstrukcje metalowe.

Destylacja ropy naftowej

DestylacjadestylacjaDestylacja jest metodą służącą do rozdziału i oczyszczania substancji ciekłych. Używana jest w celu:

• oddzielania substancji lotnych od mniej lotnych;

• rozdzielenia mieszaniny kilku cieczy, które różnią się temperaturami wrzenia.

Destylacja polega na odparowaniu cieczy, odebraniu, a następnie skropleniu powstałych par. Ciecz skroplona jest bogatsza w składnik lotniejsze i nazywa się ją destylatemdestylatdestylatem. Nieodparowana pozostałość jest cieczą wyczerpanąciecz wyczerpana (pogon)cieczą wyczerpaną (pogonem). Podstawę rozdziału stanowi tutaj różnica w lotności składników. Efektywność rozdzielania na drodze destylacji jest w wielu przypadkach niewystarczająca. Aby otrzymać czyste składniki, konieczne jest wtedy wielokrotne odparowanie cieczy i skroplenie par, co można uzyskać, albo powtarzając wielokrotnie destylację, albo przeprowadzając jedną operację nazywaną destylacją frakcyjnądestylacja frakcyjna ropy naftowejdestylacją frakcyjną (destylacją frakcjonowaną, rektyfikacją). Na szeroką skalę destylację stosuje się w rafineriachrafineriarafineriach podczas przeróbki ropy naftowej.

R1JhiZDFC3ILt

Na zdjęciu są stalowe wysokie kolumny z rurami.

Rs5pAOKOVwpoz

Ilustracja interaktywna. Schemat kolumny destylacyjnej. Składa się z półek, dopływów, na górze zaznaczono górną frakcję pary, na dole opis ze strzałką w dół: do ponownego podgrzania. Opisano: W miarę ogrzewania cieczy składniki o niższych punktach wrzenia zaczynają przechodzić do fazy parowej. Para staje się czystsza im wyżej przemieszcza się w kolumnie.

Ilustracja interaktywna. Schemat kolumny destylacyjnej. Składa się z półek, dopływów, na górze zaznaczono górną frakcję pary, na dole opis ze strzałką w dół: do ponownego podgrzania. Opisano: W miarę ogrzewania cieczy składniki o niższych punktach wrzenia zaczynają przechodzić do fazy parowej. Para staje się czystsza im wyżej przemieszcza się w kolumnie.

Gdy ropa zostanie wydobyta spod powierzchni ziemi, zostaje poddana procesowi wstępnego oczyszczania. Polega to na usunięciu siarki i jej związków. Następnie ropa ulega procesowi destylacji frakcyjnej (z uwagi na to, że ropa naftowa ma wiele składników o podobnych temperaturach wrzenia, sam proces destylacji jest niewystarczający), co odbywa się w zakładach zwanych rafineriami.

Etapy destylacji frakcyjnej

Frakcje, na które można rozdzielić ropę naftową w wyniku procesu to:

• gazy rafineryjne lotne w temperaturze pokojowej;

• eter naftowy o temperaturze wrzenia około 35–60°C;

• benzyny lekkie i ciężkie o temperaturach wrzenia około 40‑200°C;

• nafta o temperaturze wrzenia około 150‑280°C;

• oleje napędowe o różnych temperaturach wrzenia 200‑350°C;

• pozostałości (mazut, ciężkie oleje, asfalt) o temperaturze wrzenia powyżej 350°C.

R1B1VMJl58l2O

Film nawiązujący do treści materiału. Na filmie przedstawiono produkty destylacji frakcyjnej ropy naftowej w zależności od temperatury. Opis od góry: gazy rafineryjne lotne - liczba atomów węgla: 1-4, temperatura skraplania od 0 do 30 stopni Celsjusza, benzyny lekkie i ciężkie –liczba atomów węgla 5-10, temperatura skraplania od 40 do 200 stopni, nafty – liczba atomów węgla 10-16, temperatura skraplania od 180 do 260 stopni, oleje napędowe - liczba atomów węgla 16-60, temperatura skraplania od 260 do 350 stopni, oleje opałowe - liczba atomów węgla powyżej 60, temperatura skraplania powyżej 490 stopni, mazut i asfalt - liczba atomów węgla powyżej 80, temperatura skraplania powyżej 580 stopni.

Film nawiązujący do treści materiału. Na filmie przedstawiono produkty destylacji frakcyjnej ropy naftowej w zależności od temperatury. Opis od góry: gazy rafineryjne lotne - liczba atomów węgla: 1-4, temperatura skraplania od 0 do 30 stopni Celsjusza, benzyny lekkie i ciężkie –liczba atomów węgla 5-10, temperatura skraplania od 40 do 200 stopni, nafty – liczba atomów węgla 10-16, temperatura skraplania od 180 do 260 stopni, oleje napędowe - liczba atomów węgla 16-60, temperatura skraplania od 260 do 350 stopni, oleje opałowe - liczba atomów węgla powyżej 60, temperatura skraplania powyżej 490 stopni, mazut i asfalt - liczba atomów węgla powyżej 80, temperatura skraplania powyżej 580 stopni.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1B1VMJl58l2O

Film nawiązujący do treści materiału. Na filmie przedstawiono produkty destylacji frakcyjnej ropy naftowej w zależności od temperatury. Opis od góry: gazy rafineryjne lotne - liczba atomów węgla: 1-4, temperatura skraplania od 0 do 30 stopni Celsjusza, benzyny lekkie i ciężkie –liczba atomów węgla 5-10, temperatura skraplania od 40 do 200 stopni, nafty – liczba atomów węgla 10-16, temperatura skraplania od 180 do 260 stopni, oleje napędowe - liczba atomów węgla 16-60, temperatura skraplania od 260 do 350 stopni, oleje opałowe - liczba atomów węgla powyżej 60, temperatura skraplania powyżej 490 stopni, mazut i asfalt - liczba atomów węgla powyżej 80, temperatura skraplania powyżej 580 stopni.

Słownik

Bibliografia

Mastalerz P., Podręcznik chemii organicznej, Wrocław 1998.

McMurry J., Chemia organiczna, t. 2, Warszawa 2000.

Morrison R. T., Boyd R. N., Chemia organiczna, t. 1‑2, Warszawa 1997.

encyklopedia.pwn.pl