Pôvod a výskyt ropy

Pôvodom ropy sa zaoberajú dve rozdielne teórie: anorganická a organická. Zástancami anorganickej teórie boli predovšetkým chemici Mendelejev, Sokolov, Sabatier a iní. Táto teória bola založená na tvorbe uhľovodíkov z anorganických materiálov, predovšetkým z karbidov. Novší variant tvrdí, že z rôznych plynov v zemi (H2, CH4, CO2, CO) v dôsledku katalytického pôsobenia silikátov a ťažkých kovov vznikajú uhľovodíky. Dnes je všeobecne priateľnejšia organická teória vzniku ropy. Jej tvorcami okrem chemikov boli aj geochemici a geológovia (Lomonosov, Engler, Gubkin a iní ). Aj podľa organickej teórie je viacero variantov vzniku ropy. Predpokladom pre vznik ropy je tvorba, následné hromadenie a premeny organických látok mikroorganizmami. Podľa určitých predstáv organická hmota v sedimentoch sa mení v troch vývojových stupňoch:

1.diagenéza – Ukladanie organickej hmoty. 2.katagenéza – Pokles sedimentárnych vrstiev do hĺbky niekoľkých kilometrov. 3.metagenéza – Je posledné štádium pri tvorbe ropy. Prebieha pri vysokých teplotách a tlakoch, pričom dochádza k ďalším zmenám organického materiálu. Tvorba ropy v podobe ako ju dnes poznáme trvala stá milióny rokov. Čím je ropa staršia, tým je ľahšia, tým menej heteroatómov (S, N, O) obsahuje. Dnešné ložiská ropy obyčajne nie sú totožné s miestami jej vzniku. Pri migrácii ropy dochádza tiež k jej zmenám. Typy ložísk

Ropa sa nachádza v priepustných horninách, ktoré prešli vrásnením a je tam striedanie priepustných a nepriepustných vrstiev. Ložisko ropy vzniklo tak, že priepustná hornina je prerušená nepriepustnou, ktorá zastaví migráciu ropy. Podľa tvaru sa rozoznávajú ložiská synklikálne, antiklinálne, pri soľnom pni, pri zlome, šošovkové a stratigrafické. Ropu často sprevádzajú plyny a voda. Rozlyšujeme režim ložiska plynový, hydraulický a zmiešaný. Od priepustnosti hornín a režimu závisí aj vyťažitelnosť ložiska.

Zloženie a vznik ropy

Ropa je horľavá kvapalná zmes zložená prevažne z kvapalných uhľovodíkov, v ktorých sú rozpustené menšie podiely plynných a tuhých uhľovodíkov. Obyčajne je ľahšia ako voda, má svetlú, žltohnedú, zelenú, sivú až čiernu farbu a charakteristický zápach. Patrí medzi kaustobiolity bituménového radu, pod ktorým rozumieme tie horľavé horniny alebo ich podiely, ktoré sa rozpúšťajú v organických rozpúšťadlách bez zmeny chemickej štruktúry.

Predpokladá sa, že materskou látkou ropy sú zvyšky organizmov, ktoré žili v slaných a čiastočne vysladených vodách, a to najmä zvyšky rastlinného a živočíšneho planktónu a mikroplanktónu, ktorý vzniká v obrovských množstvách aj dnes. Napr. niektoré druhy baktérií by sa mohli teoreticky za jeden deň v ideálnych podmienkach rozmnožiť z jednej baktérie na 1036 jedincou s celkovou hmotnosťou 1,4. 1014 ton. Odumieranie týchto primitývnych organizmov je ale približne rovnako rýchle. Väčšina odumretých organizmov podlieha na vzduchu rýchlemu rozkladu, a len v plytkých a nevetraných moriach, kde oxidačná zóna dosahuje maximálne 200-300 metrov, uchovávajú sa asi 2 až 3% organickej hmoty. Tieto organizmy sa po odumretí miešajú na dne s anorganickými látkami, podliehajú hnilobe a vytvárajú látku nazývanú sapropel. V tomto redukčnom prostredí a pôsobením anaeróbnych baktérií, ktoré v ňom nakoniec odumierajú a obohacujú ho o organické látky, sa prakticky úplne odbúrajú cukry, škroby, celulóza a takmer celkom bielkoviny. Tuky, vosky a živice podliehajú hydrolíze, dekarboxilácii a iným procesom, ktoré vedú k tvorbe jemne rozptýlených bitumérov. Rozklad organickej hmoty v sedimentoch je zo začiatku prevažne biochemický, neskôr sa v čoraz väčšej miere uplatňuje termokatalýza, ktorej rýchlosť priebehu je určovaná hĺbkou a veľkosťou tepelného toku. Zdvojnásobuje sa zvýšením teploty o 15 až 30°C. Izotopické zloženie uhlíka dokazuje, že organická hmota sa v rope menila väčšinou pri teplotách pod 100°C.

Ropa sa skadá hlavne z látok zvaných uhlovodíky, Čo sú molekuly vytvorené z dvoch chemických prvkov-z vodíka a uhlíka-spolu s ďalšími látkami. Má rôzne formy, vrátane kvapalnej nafty alebo hustej, lepkavej látky zvanej asfalt.
Procesy, vďaka ktorým sa ropa vyvíjala, trvali milíóny rokov. Väčšina ropy v severnej a strednej časti Stredozemného mora vznikla zo zbytkov jednobunkových rias a baktérií, ktoré v priebehu jurskej doby (pred asi 144-213 milíónmi rokov) boli na morskom dne pokryté rôznymi nánosmi a bahnom. Usadený materiál sa pomaly premieňal na ropu vlivom tepla a tlaku. Výsledkom je čierna lepkavá hmota zložená z rôznych molekúl, ktoré patria do kategórie uhľovodíkov. Ropa je tmavá viskózna kvapalina, ktorá sa obyčajne vyskytuje vo veľkých hĺbkach pod zemským povrchom i pod dnom morí. Často sa vyskytuje spolu so zemným plynom, ktorý obsahuje predovšetkým metán. Je to tiež zmes alkánov rozdielnych veľkosti i štruktúr. Spracovaním ropy sa vyrába veľký počet užitočných látok.

Organické látky sa pri zemetraseniach a pohyboch zemskej kôry prepadali hlbšie a hlbšie.

Pod vplyvom silného tlaku a vysokých teplôt dochádzalo v útrobách zeme k chemickým reakciám a k fúzii látok.
Ropa sa zhromažďuje v závislosti od geologickej štruktúry jednotlivých oblastí v rôznych hĺbkach pod zemským povrchom. Časom sa však začne predierať nahor a zastaví sa až pred nepriepustnou vrstvou hornín. Preto existujú oblasti ako Stredný východ, kde ropa preniká až na povrch a vytvára tam rozsiahle jazerá. Vo väčšine prípadov sa však ropa ťaží z hĺbkových vrtov.
Vyťažená hustá tekutina sa nikdy nepoužíva v surovom stave, ale posiela sa na spracovanie do rafinérií, kde ju roztriedia na jednotlivé zložky.

Ropa sa spracúva pomocou dvoch technológii: destilácie a rafinovania. Ropa sa napustí do veľkých zásobníkov, kde sa usadí podľa hustoty jednotlivých zložiek smerom zdola nahor. Zvyšovaním teploty sa získavajú stále ľahšie a ľahšie deriváty. Ropné frakcie. 1. plyn (tv <30 oC)
2. benzínová frakcia (tv = 35 oC – 140 oC)
3. petrolejová frakcia (tv = 150 oC – 250 oC)
4. plynové oleje (tv = 250 oC – 360 oC)
5. destilačný zvyšok – mazut

Pri rope môžeme hovoriť o zložení: elementárnom, frakčnom, fázovom,chemickom a skupinovom. Elementárne zloženie ropy sa mení podľa typu. Rozhodujúcimi prvkami v rope sú uhlík a vodík. Heteroatómy (síra, kyslík a dusík) sa v rope vyskytujú od nepatrných množstiev až po niekoľko percent. Čím je ropa ľahšia, tým obsah heteroatómov(S, N, O) v nej býva nižší. Frakčné zloženie ropy určuje výťažky jednotlivých podielov. Ropa ako mnohozložková zmes s obrovským počtom individuálnych látok s teplotami varu od -44°C (teplota varu propánu , ktorý je v rope rozpustený) do oblasti teplôt okolo 550°C, pri ktorej destilujú aj ťažké olejové a živičné podiely má destilačnú krivku bez skokov. Pri destilácii ropy sa získavajú základné frakcie: skvapalnené plyny LPG (prevažne propán a bután), benzíny (frakcie destilujúce v rozsahu teplôt 30 až 200°C), petroleje (frakcie z rozsahu teplôt 200 až 300°C) a plynové oleje destilujúce v oblasti teplôt 300 až 360°C. Zvyšky po vákuovej destilácii ropy obsahujú oleje, živice a asfaltény. Niektoré ropy sú bohaté na benzín, resp. celkove na svetlé produkty. Sú to tzv. ľahké ropy. Ťažké ropy obsahujú veľa olejov a zvyškov. Typické sú ropy s obsahom svetlých podielov okolo 50%, približne 35% olejov a zvyšok tvorí mazut (asfalt).
Fázové zloženie ropy zahŕňa plyny, kvapalné a tuhé látky. Z plynov ropa obsahuje najmä uhľovodíky C3 až C5. Plyny sú rozpustené v rope. Niektoré ropy obsahujú aj H2S. Ropa, ak neobsahuje veľa tuhých uhľovodíkov (parafin, cerezín) je kvapalná a na prvý pohľad homogénna. Asfaltény po izolovaní sú tuhé práškovité látky.
Chemické zloženi ropy. V chemickom zložení ropy dominujú uhľovodíky.

Ropa však môže obsahovať aj látky sírne, dusíkaté a kyslíkaté. Z hľadiska tvorby a ochrany životného prostredia má mimoriadny význam otázka kvality znečisťujúcej látky, jej fyzikálno-chemické vlastnosti, množstvo, do akého prostredia a za akých podmienok je táto látka implikovaná. Ropu tvoria kvapalné a z časti aj tuhé a plynné prírodné uhľovodíky, ďale premenlivé, ale aj menšie mnopžstvo kyslíkatých, sírnych a dusíkatých organických zlúčenín. Okrem týchto základných zložiek môže ropa obsahovať rôzne prímesy, ako napr. voda, piesok, íl, soľ a pod. Najdôležitejšie prvky podieľajúce sa ne zložení ropy, sú uhlík a vodík. Uhlíka býva 84 až 87%, vodíka 11 až 14%. Ostatné prvky, ako kyslík, síra a dusík sú prítomné najčastejšie v množstve 0,5 až 3% ale niekedy i viac. Najjednoduchším klasifikačným kritériom je hodnotenie ropy podľa jej hustoty. Z toho hľadiska hovoríme o veľmi ľahkých, ľahkých a ťažkých ropách. Hustota ropy kolíše medzi 0,7 až 1,1 g cm-3. Poznáme ropy veľmi ľahkej hustoty 0,75 až 0,82 g cm –3, ľahké 0,82 až 0,88 g cm-3 a ťažké 0,88 až 1,1 g cm-3. Ropa tiež obsahuje tieto skupiny uhľovodíkov:
-acyklické nasítené uhľovodíky s rovným reťazcom, n-parafíny
-acyklické nasýtené uhľovodíky s rozvetveným reťazcom
-izoparafíny
-cyklické nasýtené uhľovodíky s jedným kruhom, naftény
-aromatické uhľovodíky s jedným jadrom
-benzén a homológy s viacerými jadrami
-polyaromáty.

Uhľovodíky v benzínových frakciách, ktoré sa získajú priamou destiláciou z ropy sa odlišujú od benzínov získaných chemickými premenami alebo synteticky. V primárnych benzínoch sa nachádzajú uhľovodíky so štyrmi až dvanástimi uhlíkmi v molekule, a to vo šetkých spomínaných radoch. V petrolejových frakciách sú zastúpené uhľovodíky od C12 do C18.
Sú tu podobne, ako v benzíne, zastúpené n-alkány, alkylcyklopentány, alkylcyklohexány, objavujú sa dicyklány a tricyklány. Okrem toho sa v rope vyskytujú aj polykondenzované aromáty. Vlastnosti tuhých uhľovodíkov získaných z ľahkých a ťažkých olejov často nie sú rovnaké. Pri ľahkých olejoch ide o vlastné parafíny zložené z uhľovodíkov, ktoré majú v priemere 24 až 30 atómov uhlíka v molekule. Syntetické parafíny majú teplotu tuhnutia viac ako 110°C. Z ťažkých olejových destilátov sa získavajú cerezíny. Majú vyžšiu mólovú hmotnosť a obsahujú uhľovodíky s 35 až 50 atómami C v molekule. Teplotu tuhnutia majú medzi 55 až 95°C. Okrem parafínov a cerezínov sa z ropy získavajú vazelíny a plastické petroláty. Ropa obsahuje menej ako 1% kyslíka. Pôvod kyslíka v rope nie je ešte objasnený.

Prítomnosť jednoduchých neutrálnych kyslíkatých látok nie je dokázaná. Mastné kyseliny sú zriedkavé. Z kyslíkatých látok, dosiahnutých v ropách, sú najdôležitejšie nafténové kyseliny. Spôsobujú kyslosť ropy asi z 94%. Obsah síry v ropách sa pohybuje od stotín percenta do 8% a podľa neho delíme ropy na nesírne do 0,2%, málosírne od 0,2 do 0,5%, sírne od 0,5 do 3,0% a na veľmi sírne s obsahom nad 3% síry. Obsah dusíkatých látok v ropách sa pohybuje od stotín percenta až do 1,5%. Sú pravidelnou zložkou najmä asfaltových a sírnych rôp. Dusíkaté látky nie sú žiadúcou zložkou ropných frakcií. V rope sa vyskytujú i niektoré kovové zlúčeniny rozpustené v oleji, ktoré sa koncentrujú v najťažších asfaltických podieloch, ako i v ťažkých olejových destilátoch. Najdôležitejšie z kovov sú vanád, nikel, sodík, v menších koncentráciách hliník, kremík, vápnik a v najmenších molibdén, meď, horčík, olovo, striebro,chróm a mangán. Napr. vanád je organicky viazaný a je nepríjemnou zložkou nielen vo vykurovacích olejoch a v palivách pre spaľovacie turbíny, ale nepriaznivo pôsobí aj pri katalytických procesoch. Nežiadúce účinky v rope má aj nikel.

	Tento článok bol vytlačený zo stránky https://referaty.centrum.sk

Zloženie a vznik ropy (ročníková práca)