Ropa naftowa i gaz ziemny - otrzymywanie i wykorzystanie
Ropa naftowa składa się głównie z węglowodorów, cząstek zbudowanych z dwóch pierwiastków chemicznych – wodoru i węgla – i różnych innych domieszek. Do surowców pokrewnych zaliczamy gaz ziemny i gęstą, lepką substancję zwaną asfaltem, lub inaczej – bitumenem. Są to wszystko złoża biogeniczne powstałe w wyniku nagromadzenia się substancji organicznych (mikroskopijnych roślin i zwierząt) i ich przetworzenia w głębi skorupy ziemskiej. Z tego powodu ropę naftową, gaz ziemny a także inne surowce, np.
- Ropa naftowa składa się głównie z węglowodorów, cząstek zbudowanych z dwóch pierwiastków chemicznych – wodoru i węgla – i różnych innych domieszek. Do surowców pokrewnych zaliczamy gaz ziemny i gęstą, lepką substancję zwaną asfaltem, lub inaczej – bitumenem. Są to wszystko złoża biogeniczne powstałe w wyniku nagromadzenia się substancji organicznych (mikroskopijnych roślin i zwierząt) i ich przetworzenia w głębi skorupy ziemskiej. Z tego powodu ropę naftową, gaz ziemny a także inne surowce, np. węgiel nazywamy paliwami kopalnymi. Surowa ropa jest ciemną cieczą, zanieczyszczoną piaskiem i wodą, o charakterystycznym zapachu. Często, wskutek stosunkowo dużej zawartości wody, stanowi emulsję ropnowodną. Wygląd zewnętrzny ropy, ciężar własny i zapach uzależnione są od jej składu chemicznego. Zabarwienie ropy może być żółte, brunatne, zielonkawe a nawet czarne. Konsystencja — płynna do półstałej. W zależności od przewagi tych czy innych składników chemicznych, rozróżnia się ropy:
- parafinowe, z przewagą węglowodorów parafinowych — ropy amerykańskie,
- bez parafinowe,
- naftenowe, o przeważającej zawartości węglowodorów naftenowych — ropa kaukaska,
- asfaltowe,
- bez asfaltowe,
- mieszane (np. parafinowo - asfaltowe). Surowa ropa naftowa może służyć jako materiał opałowy. Jednak tego rodzaju jej zużycie jest bardzo nieekonomiczne, ponieważ traci się cenne produkty, które można by wyodrębnić z niej za pomocą specjalnej przeróbki. W zależności od rodzaju ropy naftowej oraz produktów, jakie mają być z niej otrzymane stosuje się odpowiednie technologie przeróbki ropy naftowej. 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) dla frakcji wrzących powyżej tej temperatury. W nowocześnie urządzony rafineriach ropy naftowej stosuje się destylację ciągłą rurowo - wieżową i od razu odbiera się dość zróżnicowane produkty destylacji. Podczas destylacji frakcyjnej z surowej ropy naftowej otrzymuje się następujące produkty: ● Eter naftowy- zbierany do temperatury 70 C, o gęstości poniżej 0,7 g/ml, składa się głównie z najlżejszych węglowodorów zawierających nie więcej niż sześć atomów węgla w cząsteczce. Zastosowanie: jako benzyna apteczna albo rozpuszczalnik do ekstrakcji. ● Benzyna lekka - zbierana od 60 do 100 C i o gęstości 0,7 - 0,75 g/ml. Stosowana jest głównie jako benzyna lotnicza. ● Benzyna ciężka - wrząca w granicach 100 - 150 C o gęstości 0,75 g/ml. Używana jako benzyna samochodowa. Ligroina, zwana inaczej benzyną lakową, ● Nafta - surową naftę otrzymaną z pierwszej destylacji i zawierającą sporo smolistych zanieczyszczeń poddaje się następnie rafinacji chemicznej. Oczyszczona nafta powinna być trudno zapalna, a więc nie może zawierać lotnych składników, charakterystycznych dla benzyny. Temperatura zapłonu nafty, zgodnie z przepisami, wynosi 39 oC, a zatem nafta nie powinna zapalać się w zetknięciu ze stosunkowo zimnym płomieniem zapałki. ● Oleje naftowe - pozostałość po destylacji ropy naftowej pod zwykłym ciśnieniem, wrzącą powyżej 325 C Należą do nich oleje smarowe, oleje silnikowe (używane do silników Diesla), oleje gazowe (przerabiane za pomocą pirolizy na mieszaninę gazów, używaną do oświetlania) oraz olej parafinowy, z którego przez wymrażanie wykrystalizowuje się parafinę służącą do wyrobu świec. Z niskogatunkowych rop, nie nadających się do wytwarzania wyżej wymienionych olejów naftowych, otrzymuje się oleje opałowe (mazut) stosowane na statkach lub w przemyśle. ● Ligroina - zwana inaczej benzyną lakową, wrze w granicach 100 - 180 C. ● Parafina stała topi się w temperaturze 15 - 60 C. Służy do wyrobu świec oraz jako materiał izolacyjny w elektrotechnice. ● Wazelina surowa jest żółtoczerwoną lub ciemnozieloną półstała masą, używaną jako smar, nie ulegający zmianom na powietrzu . Przez rafinację chemiczną za pomocą stężonego kwasu siarkowego, który następnie usuwa się za pomocą wody, otrzymuje się bezbarwną wazelinę farmaceutyczną, służącą do wyrobu maści. ● Smoła ropna (inaczej asfalt naftowy) jest ostateczną pozostałością po przeróbce ropy naftowej, stosuje się ją np. po pokrywania nawierzchni dróg Złoża ropy naftowej znajdują się na wszystkich kontynentach. Największe złoża ropy naftowej występują na Bliskim Wschodzie (głównie w Arabii Saudyjskiej, Iraku, Iranie, Kuwejcie, Zjednoczonych Emiratach Arabskich), także w USA (m.in. stany Teksas i Luizjana), Meksyku, Wenezueli, Kanadzie, Rosji, północnej Afryce. W Polsce znajduje się osiemdziesiąt dziewięć udokumentowanych złóż ropy, w tym – trzydzieści dwa w Karpatach, jedenaście na przedgórzu karpackim, czterdzieści jeden na teranie Niżu Polskiego i dwa w obszarze polskiej strefy ekonomicznej Bałtyku. Największym złożem regionu Karpackiego jest tzw. BMB, czyli okolice miejscowości Barnówko, Mostno i Buszewo, niedaleko Gorzowa Wielkopolskiego. Wydobycie ropy ze złóż krajowych tylko w nikłym stopniu zaspokaja potrzeby kraju. Najwięcej ropy naftowej Polska importuje z Rosji.
- Gaz ziemny jest paliwem pochodzenia naturalnego, należy do grupy paliw pierwotnych (kopalnych). Występuje w przyrodzie albo oddzielnie, albo łącznie z ropą naftową. Gaz ziemny powstał - podobnie jak ropa naftowa - w wyniku przemian szczątków organizmów żywych w węglowodory. Jest bezwonny, bezbarwny, lżejszy od powietrza. Aby mógł być wyczuwalny przez człowieka dodawane są do niego środki zapachowe, nadające mu charakterystyczną woń. Gaz ziemny, by mógł zostać użyty, potrzebuje odpowiedniej przeróbki. Istnieje kilka metod tego procesu. Jedna z nich to metoda zachowawcza. Gaz ziemny jest wtedy rozdzielany na zespoły o charakterze produktu celowego pod względem technicznym i handlowym. Kolejna metodą jaką przerabia się gaz ziemny to metoda przetwórcza. Polega ona na zmianie struktury chemicznej węglowodorów, co pozwala na otrzymanie nowych produktów. Gaz mokry rozdzielany jest na trzy grupy o charakterze produktów celowych. Są to węglowodory czysto gazowe, czyli metan i etan, węglowodory, które w temperaturze pokojowej i klimatycznej można łatwo skroplić przy odpowiednim ciśnieniu, czyli propan i butan, oraz węglowodory benzynowe czyli od pentanu w górę. Wśród zalet gazu ziemnego najcenniejszą jest czyste spalanie. Emisje gazów są znacznie mniejsze, niż przy spalaniu ropy czy węgla. Transport gazociągami jest łatwy; surowiec ten jest odpowiedni do ogrzewania mieszkań i podgrzewania wody. Ma wiele zastosowań petrochemicznych; stosuje się go do produkcji nawozów w sektorze rolniczym. Gaz w formie ciekłej może służyć jako paliwo w dziedzinie transportu. Gaz ziemny to paliwo o bardzo szerokim zastosowaniu - można z niego korzystać zarówno w gospodarstwach domowych (ogrzewanie wody, pomieszczeń, przygotowywanie posiłków) jak i w różnego rodzaju przedsiębiorstwach do celi grzewczych, technologicznych oraz do skojarzonego produkowania ciepła i energii elektrycznej (kogeneracja). W ostatnich latach gaz ziemny coraz częściej stosuje się w układach trigeneracyjnych tj. produkujących energię elektryczną i cieplną oraz chłód do klimatyzacji. Gaz ziemny także coraz częściej stosowany jest jako ekologiczne paliwo do napędu pojazdów samochodowych. Największe złoża gazu ziemnego, 41% światowych zasobów, skoncentrowane są w rejonie Bliskiego Wschodu. 34% zasobów gazu znajduje się w Europie i Euroazji, z czego aż 23,4% na terenie Rosji. Pozostałe rejony świata dysponują niewielkimi złożami gazu, łącznie 25 procentami, w tym 8,3% w rejonie Azji i Pacyfiku, 7,9% w Afryce, 4,8% w Ameryce Północnej, a 4 procent w Ameryce Południowej. Złoża gazu ziemnego w Polsce występują głównie na Niżu Polskim (66 % zasobów udokumentowanych), zwłaszcza w regionie wielkopolskim i na Pomorzu Zachodnim, a także na przedgórzu Karpat (29,5%). Niewielkie zasoby gazu znajdują się również w małych złożach w obszarze Karpat (0,9%) i w polskiej strefie ekonomicznej Bałtyku (3,2%).
