Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Zaloguj się aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby udostępnić materiał Dodaj całą stronę do teczki
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 r. 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
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 r. 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
Na ilustracji urządzenie do destylacji frakcyjnej. Temperatury od góry w stopniach Celsjusza: poniżej 25, 140, 270, powyżej 340, 350, powyżej 400.
Schemat procesu frakcjonowania ropy naftowej.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Jakie frakcje można otrzymać w procesie przeróbki ropy naftowej? Poszukaj informacji na ten temat, w odpowiedzi uwzględnij długość łańcucha węglowodorowego w poszczególnych frakcjach oraz temperaturę dla danej frakcji. Odpowiedź zapisz w poniższym polu.

RaWtkhwBKe836
(Uzupełnij).
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
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 40 stopni Celsjusza, długość łańcucha C1-C4. 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 35-60 stopni Celsjusza, długość łańcucha C4-C7. Zastosowanie: rozpuszczalnik, paliwo do silników. benzyna lekka. Charakterystyka: temperatura wrzenia 40-200 stopni Celsjusza, długość łańcucha C5-C9. Zastosowanie: paliwo do silników z zapłonem iskrowym (spalinowych), rozpuszczalnik, do odkażania i odtłuszczania skóry, usuwania resztek plastrów. benzyna ciężka Charakterystyka: temperatura wrzenia 140-200 stopni Celsjusza, długość łańcucha C8-C12. Zastosowanie: substrat do produkcji acetonu, rozpuszczalnik farb – np. do czyszczenia narzędzi malarskich, rozpuszczalnik tłuszczów, kauczuku. nafta Charakterystyka: temperatura wrzenia 150- 280 stopni Celsjusza, długość łańcucha C10-C16. 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 200- 350 stopni Celsjusza, długość łańcucha C14-C20. Zastosowanie: paliwo do silników z zapłonem samoczynnym (wysokoprężnych silników Diesla), produkcja oleju opałowego do domowych pieców Centralnego ogrzewania, substrat do produkcji benzyny (krakingowej). mazut Charakterystyka: temperatura wrzenia powyżej 300 stopni Celsjusza, długość łańcucha od C20. Zastosowanie: oleje opałowe lekkie, średnie i ciężkie do wykorzystania w elektrowniach, maszynowniach statków- do napędu silników okrętowych, ciepłowniach - 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 300 stopni Celsjusza, długość łańcucha od C20. Zastosowanie: smary, do zmniejszania tarcia i zużycia pomiędzy elementami mechanicznymi, pojazdy silnikowe. parafina Charakterystyka: temperatura wrzenia powyżej 300 stopni Celsjusza, długość łańcucha od C20. Zastosowanie: świece parafinowe, impregnacja papieru, smary do mechanizmów metalowych, olejki dla niemowląt, emulsje kosmetyczne. wazelina Charakterystyka: temperatura wrzenia powyżej 300 stopni Celsjusza, długość łańcucha od C20. Zastosowanie: smar, środek do produkcji kosmetyków, środek do ochrony przed zamarzaniem uszczelek drzwi i bagażnika samochodowego. bitum, asfalt Charakterystyka: temperatura wrzenia powyżej 370 stopni Celsjusza, długość łańcucha od C30. 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 400 stopni Celsjusza, długość łańcucha od C30. 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 r. 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 zawartych w ciężkich frakcjach w procesie krakowania.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RGQgwFxFdVPNw1
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.

Aplikacje dostępne w
Pobierz aplikację ZPE - Zintegrowana Platforma Edukacyjna na androida