Palivá, najmä z hľadiska chemického zloženia

Uhlie

V 19. storočí bolo uhlie najvýznamnejším palivom pretože poháňalo priemysel a vyhrievalo obydlia. Uhlie vzniklo veľmi dlhým chemickým procesom- zuhoľnatením. Pôsobením tlaku a tepla Zeme sa drevo a zvyšky rastlín, ktoré pred miliónmi rokov klesli pod hladinu mora, premenili na rôzne druhy uhlia. Uhlie obsahuje uhlík, ktorého obsah záleží od zuhoľnatenia. Čím vyšší stupeň zuhoľnatenia, tým vyšší je obsah uhlíka v jednotlivých druhoch uhlia. Od obsahu uhlíka záleží aj výhrevnosť uhlia. Čím vyšší obsah uhlíka, tým je väčšia výhrevnosť uhlia. Uhlie obsahuje taktiež 2 až 6 percent zlúčenín síry, čo môže súvisieť s tým, že uhlie vzniklo z rastlín.

Rozlišujeme niekoľko druhov uhlia:

1.Lignit
2.Hnedé uhlie
3.Kamenné uhlie
4.Antracit

Lignit a hnedé uhlie sú uložené tesne pod povrchom a dajú sa ťažiť z povrchových baní. Vznikli v treťohorách a teda obsahujú menej uhlíka a viac vody, preto majú menšiu výhrevnosť. Obsahuje menej ako 50 percent uhlíka. Kamenné uhlie má čiernu farbu a ťaží sa v hlbínnych baniach, obsahuje asi 70 percent uhlíka. Antracit je vysoko kvalitné čierne uhlie, ktoré sa povrchovo ťaží na Sibíry. Narozdiel od bežného čierneho uhlia antracit má vyššiu mieru kryštalizácie- je najtvrdšý. Obsahuje približne 95 percent uhlíka. I dnes spotrebujeme veľké množstvo uhlia, najmä krajiny ako Čína, kde sú dostatočné zásoby. Približne polovica vyťaženého uhlia sa spáli v elektrárňach, štvrtina sa využije pri výrobe ocele a zvyšok sa využije na kúrenie.


Produkty z uhlia :

Koks

Koks sa získava zohrievaním čierneho uhlia. Pri tomto procese sa uhlie zahrieva na teplotu 1000 stupňov Celzia bez prítomnosti kyslíka, aby sa z neho vypudil plyn a decht, ktoré sú súčasťou uhlia. Vzniknutý koks sa využíva ako výhrevné palivo a redukčné činidlo, napr. vo vysokých peciach. Uhlie sa používa aj na výrobu farbív, umelých hnojív a umelích vlákien, napr. Nylonu.
Samozrejme je horľavý a využíva sa ako palivo.

Odsírenie uhlia

Oxid siričitý sa od uhlia odstraňuje spaľovaním uhlia. Vďaka pridávaniu vápenca sa vápnik zlúči s oxidom siričitým, čím vznikne síran vápenatý- sadra. Zo spaľovacieho zariadenia sa potom odstraňuje spolu s popolom.


Zemný plyn

Je to zmes plynných uhľovodíkov. Objavili ho v roku 1918 na naftovom poli v Texase. Je bez zápachu, aby sme ho ucítili keď uniká, pridávajú sa k nemu chemikálie. Zloženie zemného plynu vždy býva rôzne, ale hlavnou zložkou, okolo 90%-95% tvorí metán. Obsahuje aj etán, propán a bután. Občas býva znečistený sulfánom H2S. Približne tri percentá tvorí etán, okolo dvoch percent dusík a jedno percento propánu. Napríklad zloženie zemného plynu, ktorý sa ťaží v severnom mori, 92 percent tvorí metán. 3,5 percenta tvorí etán, okolo 2,5 percent dusík a jedno percento propánu. Zvyšok, tiež jedno percento tvoria ďalšie zložky.

Zemný plyn pri zlúčení s kyslíkom horí. V kvapalnej podobe zaberá 600- krát menej miesta, čo sa využíva najmä pri jeho preprave. Aby sa zemný plyn premenil na kvapalinu, musí sa ochladiť na -162 stupňov Celzia. Ropa aj zemný plyn sú veľmi dôležité suroviny, dokonca vzniklo samostatné odvetvie vedy- petrochémia, ktoré sa zaoberá syntézami chemikálií vyrobených z ropy a zemného plynu. Zemný plyn je vynikajúce palivo. Výhodou pred uhlím je, že pri spaľovaní nevznikajú škodlivé produkty a popolček.
Rašelina

Rašelina je veľmi mäkké, čiastočne už vytvorené uhlie. Čerstvá rašelina sa skladá až z 90 percent vody, takže pred tým, než sa použije ako palivo sa musí usušiť. Pri spaľovaní v domácich peciach produkuje veľa tepla, ale aj dymu. V priebehu veľmi dlhej doby sa rašelina mení na mäkké uhlie, lignit alebo na hnedé uhlie.

Využitie: Z rašeliny máme množstvo vedľajších produktov, napríklad rašelinový plyn sa používal ako palivo pre motory s vnútorným spaľovaním a ako palivo do rôznych typov kotlov. Jej hlavnou nevýhodou je, že si vyžaduje dlhý a komplikovaný proces čistenia. Avšak vyčistená je výborným palivom. Rozdrvenú rašelinu môžeme použiť pri výrobe veľmi pevného baliaceho papiera. Pri chemickom spracovaní pod tlakom rašelinu konvertujeme, teda zmeníme, na tvrdý vláknitý materiál, ktorý je vhodný na výrobu nábytku a podlahových krytín.



ROPA

Ropa je tmavá viskózna kvapalina, ktorá sa obyčajne vyskytuje vo veľkých hĺbkach pod zemským povrchom i pod dnom morí. Je to taktiež horľavá kvapalná zmes zložená prevažne z kvapalných uhľovodíkov, v ktorých sú rozpustené menšie časti plynných a tuhých uhľovodíkov. Uhľovodíky sú chemické zlúčeniny, ktoré sa skladajú z vodíka a uhlíka. Pri horení uhľovodíkov vzniká teplo, aj preto sa ropa využíva ako palivo. Ropa je väčšinou ľahšia ako voda, má žltohnedú, zelenú, sivú až čiernu farbu a charakteristický zápach. Patrí medzi kaustobiolity bitúmenového radu, teda horľavé horniny alebo ich časti, ktoré sa rozpúšťajú v organických rozpúšťadlách bez zmeny chemickej štruktúry.

Ropu tvoria kvapalné a z časti aj tuhé a plynné prírodné uhľovodíky a menšie množstvo kyslíkatých, sírnych a dusíkatých organických zlúčenín.

Uhľovodíky

Rozhodujúcimi prvkami v rope sú uhlík a vodík. Obsah vodíka je 11 až 14 percent, uhlíka 84 až 87 percent. Taktiež sa tam vyskytujú heteroatómy, teda síra, kyslík a dusík. Od malých množstiev až po niekoľko percent- 0,5 až 3 percentá, ale niekedy aj viac. Čím je ropa ľahšia, tým je obsah heteroatómov nižší. Dusíkaté látky sú súčasťou najmä asfaltových a sírnych rôp. Čo sa týka plynov, ropa obsahuje najmä uhľovodíky C3 až C5. Plyny sú rozpustené v rope.

Ak ropa neobsahuje veľa tuhých uhľovodíkov- parafín a cerezín, je kvapalná a na prvý pohľad homogénna. Okrem týchto základných zložiek môže ropa obsahovať aj rôzne prímesi ako napríklad voda, piesok, soľ, íl a pod. Z kyslíkatých látok sú najdôležitejšie nafténové kyseliny, ktoré spôsobujú 94 percentnú kyslosť ropy. Ropa obsahuje menej ako 1 percento kyslíka, ktorého pôvod nie je ešte úplne jasný. Zriedkavo, ale predsa a v rope nachádzajú aj mastné kyseliny. Taktiež sa v rope nachádza aj síra. Jej množstvo sa pohybuje od stotín percenta až po 8 percent. Podľa toho delíme ropy na:

1. nesírne do 0,2%
2. málosírne od 0,2 do 0,5%
3. sírne od 0,5 do 3,0%
4. veľmi sírne s obsahom nad 3%

V rope sa vyskytujú aj niektoré zlúčeniny rozpustené v oleji, ktoré sa koncentrujú v ťažkých olejových destilátoch. Najdôležitejšie z kovov sú vanád, nikel a sodík, ktoré však môžu mať pri využívaní spracovanej ropy nežiaduce účinky.

Ropa sa spracováva frakčnou destiláciou- teda oddelením jednotlivých zložiek v kolónach. Pri spracovaní ropy z nej vznikajú tieto frakcie:
Benzín- využíva sa na výrobu pohonných látok do spaľovacích motorov, prípadne ako rozpúšťadlo na čistenie škvŕn. Platí, že čím je oktánové číslo benzínu väčšie, tým je benzín kvalitnejší a stálejší oproti vznieteniu.

Petrolej- môžeme ho využiť na svietenie alebo ako rozpúšťadlo, v súčasností sa ho najviac spracúva na benzín .

Plynový olej- používa sa ako ľahký vykurovací olej, ale aj ako palivo do vzletových strojov v zmesi s petrolejom, kedy sa nazýva nafta. Názvom nafta ako palivo do vzletových strojov.

Mazacie oleje- používa sa na mazanie strojov

Vazelína- používa sa na mazanie strojov a ako čistá vazelína sa používa v kozmetike a lekárnictve.

Parafín- používa sa na výrobu sviečok, leštidiel, pást na parkety, krémov na topánky.

Asfalt- používa sa na povrchovú úpravu ciest.