Przeczytaj

bg‑gray1

Ropa naftowa

Ropa naftowa stanowi wyjściowy surowiec do produkcji wielu różnych produktów. Niestety jest surowcem nieodnawialnym i ostatecznie kiedyś się wyczerpie. Surowa nie nadaje się bezpośrednio do wykorzystania. Aby móc użyć jej produktów w życiu codziennym, musi zostać poddana procesowi oczyszczania (rafinacja), a następnie przetworzona za pomocą destylacji frakcyjnej. Procesy te odbywają się w rafineriach. Przykładem firmy petrochemicznej na terytorium Polski jest PKN Orlen, która w 2020 roku utrzymywała pierwsze miejsce w rankingu najbardziej dochodowych firm w Polsce. Zakłady te usytuowane są najczęściej na wybrzeżach morskich lub wzdłuż wielkich rzek. Położenie takie jest ściśle związane z wysokim zużyciem wody do procesu chłodzenia oraz z uwagi na transport surowców i produktów ropopochodnych. W Europie jest kilka miejsc z bardzo dużą aglomeracją rafinerii, np.: Roterdam – Holandia (5 rafinerii), Antwerpia – Belgia (5), Sycylia – Włochy (4). Ropa naftowa jest przetwarzana na bardziej użyteczne produkty ropopochodne. Wszystkie jej frakcjefrakcjafrakcje są nierozpuszczalne w wodzie i spalają się w powietrzu. Każda z nich ma określone zastosowanie dla ludzi w zależności od ich potrzeb.

Ciekawostka
Rwn6f9zEUsDMe
Ilustracja przedstawiająca flagę OPEC - Organizacji Krajów Eksportujących Ropę Naftową. Na niebieskim tle znajduje się emblemat ze stylizowanych inicjałów organizacji.
Flaga OPEC
Źródło: dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.

OPEC to organizacja Krajów Eksportujących Ropę Naftową (Organization of the Petroleum Exporting Countries). Powstała w 1960 roku w Belgradzie, a swoją główną siedzibę posiada w Wiedniu. OPEC zrzesza czternaście państw. Zajmuje się określaniem limitów wydobycia oraz cen sprzedaży ropy naftowej. Kraje należące do OPEC to Algieria, Angola, Arabia Saudyjska, Ekwador, Gabon, Gwinea Równikowa, Irak, Iran, Kongo, Kuwejt, Libia, Nigeria, Wenezuela, Zjednoczone Emiraty Arabskie.

1
Polecenie 1

Uzupełnij poniższą grafikę podanymi określeniami, a dowiesz się, jakie frakcje można otrzymać w procesie przeróbki ropy naftowej.

R1GrY0HQ0NoKF1
Propozycje mniejszy niż, dwadzieścia pięć stopni C, sto czterdzieści stopni C, dwieście siedemdziesiąt stopni C, trzysta czterdzieści stopni C, większy niż, trzysta pięćdziesiąt stopni C, większy niż, czterysta stopni C
Schemat procesu frakcjonowania ropy naftowej.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1aVbMFfuq1Ti
Uzupełnij tekst dotyczący frakcjonowania ropy naftowej. Destylacja 1. frakcyjna, 2. czterdziestu, 3. z parą wodną, 4. temperaturą topnienia, 5. mazutu, 6. zera, 7. temperaturą wrzenia, 8. benzyny ciężkiej ropy naftowej to proces, który pozwala na oddzielenie od siebie poszczególnych frakcji ropy, różniących się między sobą 1. frakcyjna, 2. czterdziestu, 3. z parą wodną, 4. temperaturą topnienia, 5. mazutu, 6. zera, 7. temperaturą wrzenia, 8. benzyny ciężkiej. Poszczególne frakcje pozyskiwane są w szerokim zakresie temperatur od 1. frakcyjna, 2. czterdziestu, 3. z parą wodną, 4. temperaturą topnienia, 5. mazutu, 6. zera, 7. temperaturą wrzenia, 8. benzyny ciężkiej stopni Celsjusza dla gazów rafineryjnych do ponad trzystu pięćdziesięciu dla 1. frakcyjna, 2. czterdziestu, 3. z parą wodną, 4. temperaturą topnienia, 5. mazutu, 6. zera, 7. temperaturą wrzenia, 8. benzyny ciężkiej.
Ćwiczenie 1

Jakie podstawowe frakcje otrzymujemy z ropy naftowej?

R1WNIE94h24mu
Odpowiedź: (Uzupełnij).
bg‑gray1

Frakcje ropy naftowej

Mazut jest frakcją poddawaną powtórnej przeróbce. Dzięki temu otrzymujemy m. in. substancję, która znalazła zastosowanie przy produkcji asfaltu, a także oleje smarowe.

ReknzGyii03R2
Na zdjęciu asfalt w dużym zbliżeniu. Jest czarny, grudkowaty.
Asfalt otrzymywany z ropy naftowej
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.
Ciekawostka

W czasach starożytnych używano niekiedy naturalnego asfaltuasfaltasfaltu jako środka spajającego, w miejsce cementu. Według Herodota, rozgrzany asfalt stosowano do łączenia babilońskich budowli. Poza tym służył również do łączenia fragmentów rzeźb (np. osadzenie oczu w posągach), impregnowania kadłubów okrętów czy też stosowany był podczas budowy systemów wodnych.

bg‑gray1

Gdzie znalazły zastosowanie produkty przerobu ropy naftowej?

R1GDku8tsQLo7
gazy rafineryjne Charakterystyka:
  • temperatura wrzenia do czterdziestu stopni Celsjusza;
  • długość łańcucha C indeks dolny, jeden, koniec indeksu dolnego-C indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego.
    Zastosowanie:
  • paliwo w butlach turystycznych i domowych kuchenek gazowych;
  • paliwo do silników z zapłonem iskrowym (LPG);
  • gaz do zapalniczek., eter naftowy (gazolina) Charakterystyka
  • temperatura wrzenia do trzydziestu pięciu-sześćdziesięciu stopni Celsjusza;
  • długość łańcucha C indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego-C indeks dolny, siedem, koniec indeksu dolnego.
    Zastosowanie:
  • rozpuszczalnik;
  • paliwo do silników., benzyna lekka Charakterystyka:
  • temperatura wrzenia czterdzieści-dwieście stopni Celsjusza;
  • długość łańcucha C indeks dolny, pięć, koniec indeksu dolnego-C indeks dolny, dziewięć, koniec indeksu dolnego.
    Zastosowanie:
  • paliwo do silników z zapłonem iskrowym (spalinowych);
  • rozpuszczalnik;
  • do odkażania i odtłuszczania skóry, usuwania resztek plastrów., benzyna ciężka Charakterystyka:
  • temperatura wrzenia sto czterdzieści-dwieście stopni Celsjusza;
  • długość łańcucha C indeks dolny, osiem, koniec indeksu dolnego-C indeks dolny, jedenaście, koniec indeksu dolnego.
    Zastosowanie:
  • substrat do produkcji acetonu;
  • rozpuszczalnik farb – np. do czyszczenia narzędzi malarskich;
  • rozpuszczalnik tłuszczów, kauczuku., nafta Charakterystyka:
  • temperatura wrzenia sto osiemdziesiąt-dwieście osiemdziesiąt stopni Celsjusza;
  • długość łańcucha C indeks dolny, dwanaście, koniec indeksu dolnego-C indeks dolny, szesnaście, koniec indeksu dolnego.
    Zastosowanie:
  • paliwo do lamp naftowych, paliwo do silników rakietowych, odrzutowych, turbośmigłowych;
  • środek do pielęgnacji włosów;
  • substrat do produkcji benzyny (krakingowej);
  • środek do przechowywania metali aktywnych (np. sód);
  • zabezpieczanie przed rdzą;
  • produkcja leków;
  • rozpuszczalnik., olej napędowy Charakterystyka:
  • temperatura wrzenia dwieście osiemdziesiąt-trzysta pięćdziesiąt stopni Celsjusza;
  • długość łańcucha C indeks dolny, szesnaście, koniec indeksu dolnego-C indeks dolny, dwadzieścia, koniec indeksu dolnego.
    Zastosowanie:
  • paliwo do silników z zapłonem samoczynnym (wysokoprężnych silników Diesla);
  • produkcja oleju opałowego do domowych pieców C O;
  • substrat do produkcji benzyny (krakingowej)., mazut Charakterystyka:
  • temperatura wrzenia powyżej trzystu pięćdziesięciu stopni Celsjusza;
  • długość łańcucha od C indeks dolny, dwadzieścia, koniec indeksu dolnego.
    Zastosowanie:
  • oleje opałowe lekkie, średnie i ciężkie do wykorzystania w elektrowniach, maszynowniach statków – do napędu silników okrętowych, w ciepłowniach – jako paliwo do kotłów grzewczych;
  • do wyrobu asfaltu;
  • surowiec do dalszej produkcji (ropopochodne mazmutu).
    • bg‑gray1

    Ropopochodne mazutu:

    RDsLLSSeFezA5
    lekkie oleje smarowe Charakterystyka:
  • temperatura wrzenia powyżej trzystu pięćdziesięciu stopni Celsjusza;
  • długość łańcucha od C indeks dolny, dwadzieścia, koniec indeksu dolnego.
    Zastosowanie:
  • smary, do zmniejszania tarcia i zużycia pomiędzy elementami mechanicznymi;
  • pojazdy silnikowe., parafina Charakterystyka:
  • temperatura wrzenia powyżej trzystu pięćdziesięciu stopni Celsjusza;
  • długość łańcucha od C indeks dolny, dwadzieścia, koniec indeksu dolnego.
    Zastosowanie:
  • świece parafinowe;
  • impregnacja papieru;
  • smary do mechanizmów metalowych;
  • olejki dla niemowląt;
  • emulsje kosmetyczne., wazelina Charakterystyka:
  • temperatura wrzenia powyżej trzystu pięćdziesięciu stopni Celsjusza;
  • długość łańcucha od C indeks dolny, dwadzieścia, koniec indeksu dolnego.
    Zastosowanie:
  • smar;
  • środek do produkcji kosmetyków;
  • środek do ochrony przed zamarzaniem uszczelek drzwi i bagażnika samochodowego., bitum, asfalt Charakterystyka:
  • temperatura wrzenia powyżej trzystu siedemdziesięciu stopni Celsjusza;
  • długość łańcucha od C indeks dolny, trzydzieści, koniec indeksu dolnego.
    Zastosowanie:
  • nawierzchnie dróg;
  • izolacja chroniąca przed wilgocią;
  • do wytwarzania papy bitumicznej (pokrycia dachowe), bitumicznych mas szpachlowych, mas uszczelniających;
  • substrat do produkcji gumy do opon i dętek., stała pozostałość Charakterystyka:
  • temperatura wrzenia powyżej czterystu stopni Celsjusza;
  • długość łańcucha od C indeks dolny, trzydzieści, koniec indeksu dolnego.
    Zastosowanie:
  • reduktor w metalurgii;
  • paliwo w elektrowniach, maszynowniach statków, ciepłowniach.
    • 1
    Ciekawostka

    Frakcja benzynowa znalazła zastosowanie m. in. jako paliwo do silników spalinowych. „86,6 proc. gospodarstw domowych ma przynajmniej jedno auto. Słowo przynajmniej jest tu kluczowe. Co czwarty Polak ma w swoim gospodarstwie domowym dwa samochody, a co setny – cztery lub więcej. Według danych z połowy 2017 roku w Polsce jest ponad 28,5 mln zarejestrowanych aut, w tym 22 mln samochodów osobowych”.

    W związku ze stale wzrastającą liczbą samochodów, wzrasta zapotrzebowanie m. in. na benzyny silnikowe i olej napędowy.

    Ilość benzyny otrzymywanej w procesie destylacji ropy naftowejdestylacja frakcyjna ropy naftowejdestylacji ropy naftowej jest niewystarczająca. Dlatego opracowano metodę pozyskiwania benzyny z wyższych frakcji destylacji ropy naftowej, która poddaje się krakowaniukrakingkrakowaniu. Polega to na rozerwaniu długich łańcuchów węglowych na krótsze w odpowiednich warunkach. Procesem przetwarzania ropy naftowej, prowadzącym do otrzymania benzyny o wyższej liczbie oktanowejliczba oktanowa benzynyliczbie oktanowej, jest reformingreformingreforming (izomeryzacja). Przetworzeniu ulegają alkany o prostych nierozgałęzionych łańcuchach w alkany rozgałęzione. Następuje cyklizacja i aromatyzacja węglowodorów łańcuchowych. Zabieg ten prowadzi do otrzymania benzyny wysokooktanowej, co świadczy o lepszej jakości paliwa.

    RJFHHFA1AIbwo
    Schemat rozrywania łańcuchów węglowodorów alifatycznych, czyli proces krakowania inaczej kraking. Po lewej stronie struktura naftalenu, policyklicznego węglowodoru aromatycznego, czyli dwóch skondensowanych sześcioczłonowych pierścieni aromatycznych, podstawionych w pozycji pierwszej na węglu C 1 grupą pentylową, czyli pięciowęglowym łańcuchem nasyconym oraz w pozycji trzeciej na węglu C 3 grupą oktylową, czyli ośmiowęglowym łańcuchem nasyconym. Strzałka w prawo. Produkty krakingu, w wyniku którego nastąpiło zerwanie wiązań węgiel węgiel. Są to naftalen, pent-1-en oraz heksa-1,5-dien i etan.
    Schemat rozrywania łańcuchów węglowodorów alifatycznych zawartych w ciężkich frakcjach w procesie krakowania.
    Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
    RGQgwFxFdVPNw1
    Ilustracja przedstawia zastosowanie ropy naftowej. Artykuły biurowe: płyty CD, tusz do drukarek, taśma klejąca. Sport, gry i hobby: wabiki rybackie, sprzęt sportowy, wełna. Uroda: perfumy, suszarki do włosów, make‑up, biżuteria. Ubrania i materiały: parasole, namioty, buty, torebki i portfele. Rolnictwo: węże ogrodowe, rury nawadniające. Meble: krzesła ogrodowe, lampy. Sprzęt medyczny: okulary, inhalatory, plastry. Niemowlęta i dzieci: zabawki, siedziska samochodowe, smoczki. Kuchnia i sprzęty domowe: plastikowe torebki, folia spożywcza, teflonowe garnki i patelnie. Motoryzacyjne: opony, filtry oleju, pachołki. Budownictwo: farby i pędzle, gniazdka elektryczne, przedłużacze, miarki.
    Zastosowanie ropy naftowej
    Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

    Słownik

    asfalt
    asfalt

    jedna z frakcji otrzymywana w procesie przeróbki ropy naftowej lub materiał pochodzenia naturalnego o konsystencji stałej lub półstałej o barwie od ciemnobrązowej do czarnej; używany m.in. do budowy dróg

    destylacja frakcyjna ropy naftowej
    destylacja frakcyjna ropy naftowej

    proces, który pozwala na oddzielenie od siebie poszczególnych frakcji ropy, różniących się między sobą temperaturą wrzenia

    frakcja
    frakcja

    porcja składniku o temperaturach wrzenia mieszczących się w określonych przedziałach wartości

    kraking
    kraking

    proces technologiczny polegający na rozszczepieniu cząsteczek o długich łańcuchach węglowodorowych na łańcuchy krótsze, poprzez rozrywanie wiązań pomiędzy atomami węgla

    liczba oktanowa benzyny
    liczba oktanowa benzyny

    parametr mówiący o jakości benzyny

    reforming
    reforming

    proces polegający na przekształceniu węglowodorów nierozgałęzionych w węglowodory o łańcuchach rozgałęzionych lub pierścieniowych; prowadzi do otrzymania benzyny wysokooktanowej

    Bibliografia

    Dudek‑Różycki K., Płotek  M., Wichur T., Węglowodory. Repetytorium i zadania, Kraków 2020.

    Dudek‑Różycki K., Płotek M., Wichur T., Kompendium terminologii oraz nazewnictwa związków organicznych. Poradnik dla nauczycieli i uczniów, Kraków 2020.

    Mastalerz P., Podręcznik chemii organicznej, Warszawa 1998.

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

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

    Bitumy, bituminy [w:] Encyklopedia architektury, online; https://archirama.muratorplus.pl/encyklopedia‑architektury/bitumy‑bituminy,62_505.html?cat=62, dostęp: 14.06.2021.

    Brzeziński D., Czapigo‑Czpla Martyna., Mineral Resources of Poland. Cruide oil, 2019, online:  http://geoportal.pgi.gov.pl/surowce/energetyczne/ropa_naftowa, dostęp: 14.06.2021.

    Ignacy Łukasiewicz, Historia Polskiej nafty, odc. 1, online: https://www.youtube.com/watch?v=4XfEtymyXJ0, dostęp: 14.06.2021.

    W Polsce wzrośnie zapotrzebowanie na benzyny i olej napędowy, spadnie na autogaz, Business Insider 2018, online: https://businessinsider.com.pl/finanse/handel/konsumpcja‑paliw‑w-polsce‑prognoza‑do‑2025‑roku/1w0dl20, dostęp: 14.06.2021.

    Życka H., Wytwarzanie produktów naftowych i surowców petrochemicznych, Radom 2006, online: http://informatyka.2ap.pl/ftp/tech_chem/technik.technologii.chemicznej_311[31]_z4.01_u.pdf, dostęp: 14.06.2021.

    Wprowadzenie
    Gra edukacyjna