Ropa a jej spracovanie

Ropa a Zemný plyn

Ropu definujeme ako kvapalná živica, kt sa nachádza v hĺbkach zemskej kôry, obvykle v tých miestach kde sú zlomy. Ropa je zložená rôznym množstvom organických látok, ktoré sú plynné, kvapalné aj pevné. Podľa toho ktoré zložky v rope prevládajú delíme ropy na alkalycké, naftalycké, aromatické, asfaltické. Okrem toho sa v rope nachádzajú iné zlúčeniny napr kyslíkaté zlúčeniny síry, zlúčeniny dusíka (pyridín).

O vzniku ropy sa nedá konkrétne hovoriť vkt časovom období, pretože ropa ako kvapalina dokázala migrovať. Predpokladá sa, že asi 40% ropy vzniklo v čase 3 hôr a 20-30% druhohorách .Na vznik ropy existujú 2teórie:anorganická a organická .Podľa anorganickej teórie ropa vznikala pôsobením vody na karbidy kovov. Vznikajúci acitylen potom polymerizoval za vzniku rôzne dlhých reťazcov. Organická teória hovorí o tom , že ropa vznikla z tiel živočíchov a rastlín, kt žili v moriach. Tieto keď odumierali a hromadili sa na dne morí za neprístupu vzduchu pod veľkým tlakom, vplyvom tepla a mikroorg vznikol tvz sapropol, kt sa neskoršie rozkladal na ropu.

Ťažba ropy a história jej spracovania

Ropa sa nachádza pod zem povrchom vo veľkých hĺbkach obvykle tam, kde sú tektonické zlomy. Niekedy je ropa sprevádzaná aj zemným plynom.V týchto prípadoch sa nachádza pod obrovským tlakom. Pri ťažbe takejto ropy, ropa vystrekuje ťažným zariadením. Niekedy sa ropa ťaží z hĺbok 8km pod zem povrchom. Ťaží sa navŕtaním do týchto hĺbok. Prv než sa začne ropa ťažiť, robia sa najprv výskumné vrty a až keď sa zistí, že ložisko je dostatočne bohaté a výdatné, môže sa začať s ťažbou. Existujú aj ložiská pod morskými dnami a tu sa môže ťažiť aj šikmými vrtmi priamo z pobrežia. V začiatkoch ťažby ropy sa ropa spracovávala na ťažké frakcie, t. j. asfalt a oleje. Až v polovici 19st je už záujem aj o benzínové frakcie, čo je spojené s vývojom automobilizmu. V súčasnosti je ropa veľmi bohatým zdrojom nielen pre benzín, oleje a naftu, ale je žiadanou surovinou pre petrochemický priemysel.

Úprava a doprava ropy

Ropa po vyťažení je znečistená zeminou, pieskom, vodou, sírovodíkom a plynmi -metán, etán, propán. Zemina z ropy sa odstraňuje sedimentáciou. Nečistoty sa usadia na dne a ropa sa prečerpáva do deemulgátorov. Tu sa ropa zbavuje vody a solí, kt sú prítomné. Do deemulgátorov sa vedie ropa zmiešaná s vodou tak, že sa najprv predohreje. V zariadení sa nachádzajú elektródy, medzi kt sa vytvorí napatie až 30 000 voltov. Takto vysoké napätie rozdelí emulziu ropy s vodou na vodu zmiešanú so soľami a na ropu. Zo spodnej časti sa odvádza voda a z vrchnej sa odvádza ropa. Ropa sa musí zbaviť plynov, kt. sú v rope rozpustené a to rozstrekovaním pri zvýšenej teplote. Sírovodíka sa zbavuje v luxovej hmote.

Doprava

Sa uskutočnuje najčastejšie ľodami, pretože táto doprava je aj najlacnejšia, 2až3krát drahšia doprava je ropovodmi, 4až6krát je drahšia doprava vlakom, 6až8krát drahšia je cisternovými autami.3 vežová rúrková destilácia ropy

Frakčnou destiláciou, kt sa uskutočňuje v 3och kolónach získavame pomerne úzke frakcie destil ropy. Prvá kolóna sa nazýva predflešová -odparovacia. Ropa sa najprv predohreje na 100 až 120C a vedie sa do tejto kolóny. V kolóne sa oddelí tvz. predflešový olej, plyny,kt boli v rope rozpustené voda a sírovodík. Z dna kolóny sa vedie ropa do rúrkovej pece, kde sa zohreje na 300C.Takáto zahriata ropa sa vstrekuje do atmosferickej kolóny, kt má 30m a v nej sa nachádzajú etáže (taniere).

Ropa, kt. je nastrieknutá o teplote 300C na určitú etáž vrie a pary vystupujú smerom hore. Na samom vrchu z hlavy kolóny sa odoberá ľahký benzín, z ktorého časť po ochladení sa vracia ako spätný tok-reflux na najvrchnejšiu etáž.

Ďalším produktom, ktorý sa odoberá z tejto kolóny je stredný benzín pri teplotách150-200C. Ešte nižšie sa odoberá ťažký benzín pri tepl 200-250C. Ešte nižšie sa odoberá petrolej a na dne kolóny je plynový olej. Z dna kolóny sa odvádza plynový olej 1 do rúrkovej pece, kde sa zohreje na tep 360-400. Takto zohriaty sa vstrekuje do vákuovej kolóny, ktorá pracuje pri tlaku 4-8 KPa .Pracuje sa pri vákuu, aby nedošlo k tepelnému rozštiepeniu produktov. Z hlavy vákuovej kolóny sa odoberá plynový olej2 a postupne smerom dole ľahký olej ,stredný olej, ťažký olej a z dna kolóny sa odvádza asfalt. Aj vo vákuovej kolne sa musí zabezpečiť reflux najľahšie vrúcej zložky.

Do atmosférickej aj vákuovej kolóny sa vstrekuje prehriatá vodná para, ktorá zabezpečí účinné oddelenie jednotlivých frakcií ropy. Táto frakčná destilácia sa nazýva rektifikácia.

Petrochemické spracovanie ropy

Pri destilácii ropy sa získavajú z ropy tie zložky, ktoré tvoria zmes ropy. Získavajú sa na základe rozdielnych teplôt varu. Petrochemické spracovanie ropy znamená získanie produktov na základe rôznych chemických reakcií. Destiláciou sa získa len 10 až 20% benzínu. Petrochemickým 80 až 90% spotreby benzínu. Pri petrochem. spracovaní z vyššie vrúcich frakcií ropy ako sú asfalty, oleje, plynový olej získavame benzíny. Deje sa to za určitých podmienok teploty, tlaku a prítomnosti katalyzátorov. Sú to rôzne chem. reakcie napr. krakovanie, hydrogenizácie, polymerizácie, platformovanie, alkylácia.

Krakovanie ropy

Je to najpoužívanejší spôsob výroby benzínov z vyššie vrúcich produktov ropy. Krakovanie je ovplyvnené rôznymi činiteľmi:

1.Voľba suroviny
2.Vplyv teploty
3.Vplyv tlaku
4.Vplyv času
5.Vplyv katalyzátora

Vplyv suroviny

Pri krakovaní je dôležité aby sme správne volili aj druh suroviny, z ktorej chceme získať čo najväčšie množstvo benzínov. Je známe, že najľahšie sa krakujú alkány, ťažšie sa krakujú alkény. Cykloalkány sa krakujú tak, že získavame z nich alény. Aromatické uhľovodíky sa krakujú veľmi ťažko. Krakujeme plynové oleje, ľahký, stredný a ťažký olej a asfalt.

Vplyv teploty

Pri krakovaní je vplyv teploty tiež dôležitý. Pri látkach, ktoré sa krakujú ľahko, sa volia teploty 230-520oC. Pri látka ktoré sa krakujú ťažko 530-700C

Vplyv tlaku

Je dôležitý pretože napomáha vzniku kvapalných produktov na úkor plynných produktov.

Vplyv času

Dĺžka doby krakovania je dôležitá, avšak len do optimálnej hodnoty. Pri predlžovaní času vznikajú potom plynné produkty až vodík a uhlík.

Vplyv katalyzátora

Na krakovanie má najväčší vplyv použitie vhodného katalyzátora. Ako katalyzátory sa používajú látky kyslého charakteru, ako sú kys. sírová H2SO4, kys fosforečná, kremičitany horčíka, hliníka, ale aj chlorid hlinitý AlCl3, Pt , Cu a iné.

Krakovaním sa získavajú bohaté zmesy rôznych látok, teda nielen vždy benzín ale môžu to byť aj rôzne plyny, vodík, uhlík. Z týchto látok rôznymi chem. operáciami sa dajú potom získať benzíny.

Kvalita benzínov

Je posudzovaná podľa oktánového čísla. Čím je toto číslo väčšie, tým je kvalita benzínu vyššia. Oktánové číslo znamená percento izooktánu v zmesi n-heptánom, napr: 95 oktánový benzín znamená, že má 95% izooktánu, ktorého oktánové číslo je 100 a 5% n- heptánu ktorého okt číslo je 0. Tento benzín sa používa na porovnávanie s rôznymi zmesami benzínu, ktorým môžeme prisúdiť oktánové číslo 95 len vtedy, keď majú rovnaké vlastnosti ako táto vzorka.