 Wstęp
Paliwa kopalne tworzą: gazy ziemne, ropa naftowa, węgiel kamienny.
Paliwa kopalne powstałe w wyniku procesów, które miały miejsce wiele milionów lat temu. Aktualnie istnieje teoria, że ropa naftowa mogła powstać na skutek działania bardzo wysokiego ciśnienia oraz temperatury na martwe szczątki zwierzęce oraz roślinne. Głoszone jest także nieorganiczna teoria powstawania ropy naftowej. W myśl tej teorii ropa powstała na skutek reakcji chemicznych mających miejsce pod skorupą ziemską. Teoria ta jest znacznie mniej wiarygodna niż poprzednia. Zgodnie z pierwszą, bardziej prawdopodobną teorią, ropę naftową tworzą złoża chemiczne, które powstały z drobnych szczątków organicznych zwierzęcych oraz roślinnych. Organizmy te żyły w morzach wiele milionów lat temu. Gdy umarły, to upadły na dno zbiornika, a tam zostały częściowo rozłożone przez bakterie. Szczątki organiczne zostały przykryte przez gliny, a te w wyniku działania wysokiego ciśnienia, w trakcie wielu milionów lat uległy przekształceniu w skałę nazywana łupkiem. Wysoka temperatura oraz ciśnienie spowodowały proces przekształcenia szczątków w gaz ziemny oraz ropę naftową (głównym składnikiem był metan). Wysokie ciśnienie stopniowo wypychało ropę oraz gaz ze skał i przez przepuszczalne warstwy skalne kierowały się ku górze. Największe ilości gazu oraz ropy zostały zablokowane pod nieprzepuszczalnymi warstwami w tzw. pułapkach.
Chemiczny skład ropy naftowej
Ropa naftowa to mieszanka węglowodorów. Węglowodory stałe oraz gazowe są rozpuszczone w węglowodorach o konsystencji ciekłej.
Pierwiastki, głównie niemetale, tworzą ropę naftową. W jej skład wchodzą także różne związki chemiczne oraz kilka niemetali. Ogólnie w ropie naftowej możemy znaleźć około 600 związków. Nie jest to ostateczna ilość, gdyż uważa się, że w skład ropy może wchodzić nawet kilka tysięcy związków chemicznych.
Niemetale wchodzące w skład ropy to: azot, siarka, tlen, wodór oraz węgiel.
Metale wchodzące w skład ropy to: rtęć, nikiel, sód, mangan oraz żelazo.
Związki chemiczne wchodzące w skład ropy to: tioalkohole, woda, związki heterocykliczne, fenole, chlorek sodu, amoniak oraz siarkowodór.
Poszukiwania ropy naftowej
Pierwszym etapem poszukiwania ropy naftowej jest odkrycie miejsca, gdzie potencjalnie może występować złoże. To miejsce może być tam, gdzie skały przepuszczalne są pokryte skałami nieprzepuszczalnymi. Skały osadowe, takie jak: piaskowce, dolomity, wapienie, mogą być potencjalnym zbiornikiem ropy naftowej tylko w przypadku, gdy nad nimi występuje skała przepuszczalna. Analiza danych geologicznych jest następnym etapem poszukiwań. Badane są układy warstw oraz ich przebieg. Aby określić wiek skały wykorzystywane są znajdujące się w nich różnego rodzaju skamieliny. Bardziej dokładne dane określające wiek skały możemy uzyskać stosując pomiar promieniowania, które pochodzi od atomów pierwiastków radioaktywnych znajdujących się w skałach. Następnym etapem jest badanie przebiegu warstwy skalnej na określonej głębokości.
Metody pomiarowe
Stosowane są metody geofizyczne, metody grawitacyjne, metody magnetyczne oraz metody sejsmiczne.
Pomiar magnetyczny
Wartość natężenia pola magnetycznego Ziemi nieustannie ulega zmianie. Wszystko jest uzależnione od struktury geologicznej Ziemi. Magnetyczności nie wykazują skały osadowe, ale skały będące pod nimi taką właściwość posiadają. Na wartość natężenie pola magnetycznego może wpływać układ warstw skalnych. Aby wykryć tzw. baseny sedymentacyjne oraz określić ich miąższość stosowany jest pomiar magnetyczny. Badanie magnetyczne mogą być wykorzystywane na każdym terenie, nawet jeżeli znajdują się pod powierzchnią dużych zbiorników wodnych. Przy pomocy magnetometru są przeprowadzane pomiary. Przyrząd ten jest ciągnięty lub przyczepiony do ogona samolotu. Zadaniem samolotu jest utrzymanie stałej wysokości nad terenem, który jest poddawany badaniom. W takich okolicznościach jest dokonywany odczyt natężenia pola magnetycznego.
Pomiar grawitacyjny
Podobnie jak pole magnetyczne, pole grawitacyjne Ziemi ulega zmianie wraz z przebiegiem warstw skalnych. Przy pomocy pomiarów natężenia grawitacyjnego jesteśmy w stanie zdefiniować rozmiary oraz położenie basenów sedymentacyjnych. Podłoże wykazuje większą gęstość niż położone na nich skały osadowe. Dlatego też pole grawitacyjne w ich otoczenie wykazuje większą wartość. Przyrząd używany do pomiarów pola grawitacyjnego na morzu, lądzie oraz powietrzu to grawimetr. Gdy pomiary wykonywane są na morzu, to należy wówczas grawimetr zamontować na odpowiedniej platformie, aby uzyskać precyzyjne wyniki.
Pomiar sejsmiczny
Pole akustyczne oraz fale sejsmiczne charakteryzujące się niską częstotliwością mogą być wykorzystywane w badaniach sejsmicznych do oznaczania układu warstw geologicznych. Sam wyraz „sejsmiczny” w tłumaczeniu z języka greckiego oznacza trzęsienie Ziemi. Trzęsienia Ziemi były już w rejestrowane w Chinach w II wieku. W XIX wieku stwierdzono, że skały wykazujące dużą gęstość, które leżą pod powierzchnią skorupy ziemskiej, produkują wstrząsy sejsmiczne. Dlatego tez możliwe stało się badanie struktury oraz warstw skalnych, przy pomocy fal sejsmicznych. Fale sejsmiczne uzyskane podczas detonowania ładunków wybuchowych, ewentualnie zrzucania dużych mas na Ziemię, są wykorzystywane w geofizyce do różnego rodzaju badań skorupy ziemskiej. W tym celu wykorzystywane są także fale akustyczne uzyskiwane w wyniku zastosowania określonych generatorów o dużej mocy. Część energii fal, wędrującej w głębsze warstwy skorupy ziemskiej, jest odbijana w warstwę pomiędzy rożnymi typami skał. Następnie te fale są rejestrowane przy pomocy specjalnych detektorów, które są umiejscowione na określonym terenie. Uzyskujemy mapę skał, które zalegają pod powierzchnią danego obszaru. Mapa ta jest uzyskiwana na podstawie czasu rejestrowania fal oraz ich amplitudy.
Pomiar akustyczny
Sygnały akustyczne skierowane do dna są wysyłane przez echosondy umieszczone na oceanie. Odbijające się fale dźwiękowe odbierane przez układy mikrofonów, które są ciągnięte przez statek muszą ulec skomplikowanej analizie przy pomocy przeznaczonych do tego celów specjalistycznych komputerów. Dzięki otrzymanym wynikom jesteśmy w stanie określić system skał umieszczonych na dnie morza.
Próbne odwierty
Jedynym definitywnym sposobem potwierdzającym znalezienie złoża ropy naftowej jest wykonanie próbnych odwiertów. Głębokość próbnych odwiertów może sięgać 8 km w skorupie ziemskiej. Proces ten charakteryzuje się wysoką trudnością w realizacji, wysokimi kosztami oraz dużym nakładem pracy. Nigdy nie wiadomo także, czy znalezione źródło będzie w stanie zwrócić wkład pieniężny.
Przy końcu rur wiertniczych (długość 9m oraz średnica 13 cm) dołączone jest wiertło. Wieże wiertnicza odpowiada za umieszczenie rur na odpowiednim miejscu. Z obracającej się platformy są opuszczane w dół wiertła. Podczas wiercenia wiertła muszą być wymieniane ponieważ ulęgają stępieniu. W momencie, gdy wiertło jest zagłębione w skale na określona długość, to następna rura jest dołączana. W czasie wymiany wiertła wyjmowane są z rury wszystkie rury wiertnicze. Może to zająć nawet cały dzień.
Dawno temu podczas dochodzenia do złóż gazu oraz ropy, wykazujących wysokie ciśnienie, następował wytrysk odkrytego złoża, który mógł kończyć się eksplozją. Obecnie dzięki wlewanej do otworu płuczki (ciecz charakteryzująca się dużą gęstością) nieprzyjemne „niespodzianki” opisywane wcześniej zdarzają się dosyć rzadko. Płuczka równoważy ciśnienie złoża. Jest wlewana do wiertniczych rur, a usuwana jest otworem znajdującym się na końcu wiertła. Na powierzchnie wraca przez przestrzeń występującą pomiędzy ścianami otworu oraz rurami. Średnica wiertła jest znacznie większa niż średnica rur, dlatego tez możliwa jest do uzyskania wspomniana wyżej przestrzeń. Płuczka także stosowana jest do chłodzenia wiertła oraz jego smarowania podczas pracy. Wraz z płuczką na powierzchnię wypływają pokruszone kawałeczki skał (tzw. urobek), następnie ulegają one sortowaniu oraz analizie. Na podstawie tych badań uzyskujemy informacje o układzie warstw geologicznych. Gdy wspólnie z płuczka na powierzchnie wypływa ropa, to natychmiast ulega ona badaniu pod kątem jej jakości oraz tempa wypływu. Na podstawie tych badań podejmowana jest decyzja odnośnie tego, czy odkryte złoże jest na tyle duże oraz charakteryzuje się odpowiednia jakością, aby można było rozpocząć przemysłową eksploatacje. Jeżeli decyzja jest pozytywna, to dochodzi do montowania odpowiednich, specjalistycznych urządzeń wydobywczych.
W roku 1859 w Stanach Zjednoczonych w Pensylwanii dokonano pierwszego odwiertu zakończonego sukcesem. Jego głębokość wynosiła 30m. Jest to data symboliczna- początek górnictwa naftowego.
Występowanie złóż ropy naftowej
Złoża gazu ziemnego oraz ropy są obecne na każdym kontynencie. Występują w szelfach kontynentalnych, na dnie morza oraz blisko brzegu. Bywa także i tak, że ropa może ulec wyciekowi na powierzchnie. Powstaje wówczas gęsta, oleista substancja, która nazywamy naturalnym asfaltem. Nad ropą naftową może tworzyć się warstwa zawierająca gaz ziemny.
Aktualnie wiele złóż gazu ziemnego oraz ropy naftowej jest już wykorzystywanych, ale wiele czeka wciąż na odkrycie.
900 milionów lat temu (proterozoik) powstało najstarsze złoże ropy naftowej. 250-400 milionów lat mają największe złoża ropy naftowej. Ropa naftowa gromadzona w rezerwach może starczyć na około 40 lat, jeżeli wydobycie będzie takie same jak w 1988r. Obliczenia te zostały wykonane na podstawie prawdopodobnych zasobach ropy naftowej oraz aktualnie stosowanych technologii eksploatacji. Brane pod uwagę są także wartości średniego globalnego wydobycia w określonym roku. Jeżeli są stosowane inne technologie, to wyniki mogą ulec zmianie.
Odkrycie w 1969r. ropy naftowej na dnie Morza Północnego doprowadziło do tego, że Wielka Brytania, która dotychczas importowała ropę stała się jednym z głównych jej producentów. W 1990r. Wielka Brytania była na 9 miejscu biorąc pod uwagę kraje eksploatujące złoża ropy naftowej na dnie mórz. I tak Wielka Brytania z państwa nastawionego na import ropy naftowej stałą się jednym z głównych krajów eksportujących ten surowiec.
Najzasobniejsze w ropę naftową są obecnie kraje Bliskiego Wschodu (65% światowych zasobów tego surowca). Są to kraje: Kuwejt, Iran, Irak oraz Zjednoczone Emiraty Arabskie.
25% procent wszystkich zasobów ropy naftowej jest w posiadaniu Arabii Saudyjskiej. W latach 80 jednym z czołowych producentów ropy naftowej był Związek Radziecki, który dostarczał około 18% światowego wydobycia. Były to tereny: Turkmenii, Kirgizjanu, Azerbejdżanu, Rosji, Tadżykistanu, Kazachstanu oraz Uzbekistanu.
16% globalnego wydobycia przypadało na Stany Zjednoczone oraz Kanadę.
W dużym stopniu poziom wydobycia ropy naftowej zależy od światowego popytu na ten surowiec. Recesja, która miała miejsce w latach 90 zmniejszyła zapotrzebowanie na ten surowiec. Stąd wydobycie jej było mniejsze.
Arabia Saudyjska posiada około 300bln baryłek tego surowca.
Na terenie Ameryki Północnej największe złoża występują na obszarach Zatoki Meksykańskiej, na Morzu Arktycznym, na obszarach Pacyfiku koło Los Angeles.
Na terenie Ameryki Południowej w ropę naftową zasobne są tereny: Peru, Wenezueli, Trynidadu, Brazylii oraz Kolumbii.
Na terenie Europy platformy morskie są na terenach: Norwegii, Włoch, Wielkiej Brytanii, Dani, Holandii oraz Hiszpanii.
Na obszarze Afryki największe ilości ropy naftowej występują na terenie: Ghany, Nigerii oraz Gabonu. Surowiec ten niedawno został odkryty na obszarze Kongo, Wybrzeża Kości Słoniowej oraz Egiptu.
Na kontynencie azjatyckim, obok krajów Bliskiego Wschodu, ropę naftową posiadają takie kraje jak: Indonezja, Chiny, Bruneja, Indie, Malezja oraz Japonia.
Ropa naftowa jest także w posiadaniu Nowej Zelandii oraz Australii.
Około 320 lat przed nasza erą na terenie Chin były przeprowadzane pierwsze wiercenia. Jednak procesy te nie zakończyły się sukcesem, gdyż wiercenie nie było zbyt głębokie. Pierwszym sukcesem w dziedzinie odwiertów było dokonanie Erwina Drake’a w roku 1859 na terenie Pensylwanii. Wykonał on otwór sięgający głębokości 30 m. Był to początek nowożytnego przetwórstwa petrochemicznego.
Sposoby wydobycia ropy naftowe
Powierzchnia Ziemi
Jednym ze sposobów wydobycia ropy naftowej jest wydostawanie się jej na powierzchnię. Ciśnienie wody występujące pod złożem może być tak duże, że pozwala na wtłaczanie tego surowca do szybu oraz swobodne transportowanie do góry. Czasami ropa jest wypychana na zewnątrz dzięki ciśnieniu gazu występującego nad nią. Bywa i tak, że ciśnienie jest niewystarczające i ropę należy pompować. Występują i takie przypadki, że ilość gazu jest bardzo mała i jego eksploatacja nie byłaby opłacalna, dlatego też gaz ten ulega spalaniu ponad głowicą odwiertów. Może być także wykorzystywany do napędzenia sprzętu wydobywczego. Może być wtłaczany pod ziemię z powrotem, w celu uzyskania stałej szybkości wypływu ropy. Sama ropa może być wykorzystywana do tego celu.
Dno morza
Chcąc dostać się do ropy naftowej występującej na dnie morza konieczne jest zbudowanie platformy. Koszt budowania platformy jest bardzo duży, dlatego najpierw stwierdzić obecność ropy naftowej przy pomocy sejsmografów, które analizują fale dźwiękowe. Po wybudowaniu platformy wiertniczej należy także stworzyć warunki dla ludzi pracujących na niej.
Jak wygląda platforma wiertnicza?
Platforma zbudowana jest z żelbetu lub ze stali. To konstrukcja na stałe związana z dnem morskim, nieruchoma, najczęściej montowana w stoczni. Może być także platforma pływająca, która jest ruchoma, i tylko na okres pracy jest związana z dnem morza. Jest holowana na określone miejsce, aby tam osądzić się na dnie. Pozostawiona przestrzeń powietrzna zapobiega zalewaniu platformy przez wodę. Jest to bardzo istotne, gdyż korozja jest poważnym zagrożeniem dla konstrukcji platform. Rozmiar przestrzeni powietrznej jest uzależniony od największej możliwej wysokości fali na akwenie, gdzie platforma ma być budowana.
Pierwsze odwierty powstawały na morzu dzięki specjalnie zbudowanym statkom. Problem pojawiał się wówczas, gdy mieliśmy do czynienia z sztormami i utrzymanie statku w takiej samej pozycji było niemożliwe. Aktualnie wiercenia morskie są wykonywane z platform wiertniczych. Maksymalny czas budowy platformy wiertniczej wynosi dwa lata. Na wodzie, której głębokość sięga 30 m platforma jest budowana na samym dnie. Platformy holowane na określone miejsce wiercenia są stosowane na głębokości dochodzącej do 90 m. Później następuje opuszczanie „nóg” platformy aż do samego dna. Później platforma jest wznoszona do góry, aby znalazła się na odpowiedniej wysokości nad powierzchnią zbiornika wodnego.
Wiertnica morska najważniejszą częścią platformy morskiej. W skład wiertnicy morskiej wchodzi wieża wiertnicza, czyli konstrukcja kratowa, przyczepiona do części pokładowej platformy. Na wieży wiertniczej są zawieszone odpowiednie przewody wiertnicze zawierające świdry. Wieża wiertnicza ma wysokość kilkudziesięciu metrów i może udźwignąć kilkadziesiąt ton. Platformy wiertnicze przy pomocy wielu kotwic są zatrzymywane w jednym miejscu. „Nogi” platformy leżą na unoszących je pływakach. Czasami mamy do czynienia ze skomplikowanymi technologiami mającymi na celu utrzymanie platformy w jednym miejscu. Jedna z takich metod polega na sterowaniu mechanicznym jej położenia w zależności od panujących warunków atmosferycznych. Na dnie umieszczony jest odpowiedni nadajnik, którego zadaniem jest wysyłanie sygnałów umożliwiających dokładne oznaczenie aktualnego położenia platformy. Kiedy platforma dryfuje w którąś ze stron uruchamiane są odpowiednie mechanizmy, które powodują, że platforma z powrotem jest na odpowiednim miejscu.
Nim zaczniemy wydobywać ropę, wpierw muszą być wykonane wiercenia badawcze, które są przeprowadzane po to, aby określić głębokości i wielkość złóż gazu oraz ropy. Dlatego tez opuszcza się bardzo głęboko twarde, nabijane diamentami wiertło, które nazywamy koronką wiertniczą. Wiertło to zamocowane jest na bardzo długim układzie stalowych rur. Stojąc na odpowiednim systemie bloków, przewodów oraz przekładni, stalowe rury zwisają z wiertniczej wieży. Konstrukcja ta jest bardzo ciężka (waga- dziesiątki ton), a obracana jest przez system silników wysokoprężnych. W czasie zagłębiania wiertła rury są przedłużane następnymi odcinkami. Rury wiertnicze nie są niczym wypełnione, są puste w środku. Przez nie tłoczony jest szlam (mieszanka iłów, wody, różnych dodatków chemicznych). Szlam, który wydostaje się z otworów wiertniczych niesie ze sobą skalne odpady. Następnie, aby nie uszkodzić wiertła wypływa na zewnątrz. Szlam jest transportowany do odpowiednich zbiorników, gdzie skalny złom ulega usunięciu. Może być wykorzystywany w pracowniach laboratoryjnych do odpowiednich badań mających na celu wykazanie w jego składzie śladowej ilości ropy naftowej. Szlam po oczyszczeniu może być ponownie skierowany do wiertniczego ciągu. Gdy dotrzemy do złoża i skończymy płukanie szlamu, to rurami może zacząć płynąć ropa naftowa, która jest transportowana w wyniku wysokiego ciśnienia złoża.
Na platformach wiertniczych możliwe jest przeprowadzanie odwiertów, których głębokość sięga do 1000 metrów, najczęściej jednak wykorzystywane są urządzenia, które umożliwiają eksploatacje na wodach, których głębokość nie przekracza 400-600 metrów.
W dzisiejszych czasach platformy wiertnicze mogą kontrolować 60 odwiertów w tym samym czasie. Pewna ilość tych odwiertów jest ulokowana pod platformą, zaś pozostałe znajdują się od niej w pewnej odległości i za pomocą rurociągów biegnących na dnie morza są połączone z nią.
Platformy morskie ze względu na przeznaczenie możemy podzielić na:
- platformy produkcyjne;
- platformy wydobywcze;
- platformy mieszkalne;
- platformy magazynowe;
- platformy wiertnicze, które służą do poszukiwawczych wierceń na dnie morza.
Ta sama platforma może mieć kilka zastosowań (występuje platforma magazynowo-wydobywczo-mieszkalna).
Transport ropy naftowej
Morze północe nie jest głębokie i dlatego możliwe jest budowanie rurociągów na dnie morskim oraz transport ropy z platform wiertniczych na wybrzeże. Wydobywana ropa jest pompowana do odpowiednich zbiorników lub przez rurociągi jest transportowana do rafinerii. Jeśli mamy do czynienia ze złożami podwodnymi, to wówczas rurociągi są rzadko stosowane. Ropa jest gromadzona w zbiornikach balastowych, balastowych tam jest przechowywana aż określone zbiornikowce przypłyną i przetransportują ropę do innych miejsc.
Dużym problemem w czasie wydobywania ropy naftowej jest niesprzyjająca pogoda, która może zaszkodzić nie tylko platformie, ale także zbiornikowcom.
Ropa naftowa na lądzie jest transportowana w cysternach i przechowywana w specjalnych do tego celu skonstruowanych zbiornikach. Ropa jest transportowana do rafinerii (zakłady przetwarzające ropę naftową).
Rafinerie
W rafinerii produkowane są różne substancje o szerokim zastosowaniu. Wielkość rafinerii zależy od zakresu wykorzystania aktualnych zasobów. W małych rafineriach przerabia się około 0,5-1,5mln ton tego surowca rocznie. W rafineriach większych ta wartość wynosi około 5-12 mln ton. Jeżeli zapotrzebowanie jest bardzo duże, to budowane są specjalne kombinaty złożone z kilku zakładów przetwórczych.
Ze względu na profil produkcyjny rafinerie dzielimy na:
- paliwowe, w których produkowany jest olej opałowy oraz paliwa silnikowe;
- petrochemiczne, w której produkowane są węglowodory używane w syntezach chemicznych (butadien, eten, areny, propan, benzyna wysooktanowa oraz olej opałowy);
- paliwowo-opałowe, które produkują oleje smarowe oraz paliwa.
W kilku kombinatach jesteśmy w stanie otrzymać specjalne produkty (benzyna ekstrakcyjna, lakowa, oleje do sprężarek, oleje cylindrowe oraz oleje do kondensatorów i lepiki) w wyniku przeróbki frakcji naftowych.
Przeróbka ropy naftowej
W rafineriach ma miejsce przeróbka ropy naftowej (destylacja frakcyjna, rektyfikacja). Proces ten został wprowadzony przez polskiego chemika- Ignacego Łukasiewicza. Metoda ta polegała na rozdzieleniu cieczy na kilka frakcji oraz ich oczyszczeniu. Jest to tzw. przerób płytki, który składa się z destylacji ropy naftowej, w wyniku której otrzymujemy benzynę oraz olej opałowy. Następnie zachodzi rafinacja, która polega na odsiarczaniu. Obecnie ta metoda nie jest wykorzystywana. Ropa jest przerabiana z zastosowaniem metody pogłębionej, która przetwarza olej opałowy na kilka bardzo ważnych produktów (olej napędowy, benzyna, gazy płynne, asfalt i substancje chemiczne).
Przerób płytki ropy naftowej
Wraz z wydobyciem ropy naftowej ze złoża ulega ona odwodnieniu. W wyniku tego procesu ilość wody wynosi około 0,5-1,5%. Obniża się także ilość soli. Następnie ropa ulega stabilizacji. Najlżejsze gazowe węglowodory oddzielają się, a ropę podgrzewamy do temperatury 3500C. W instalacjach rurowo wieżowych w rafinerii ogrzana ropa naftowa przepływa w wieżach destylacyjnych i następuje rozdział ropy naftowej na ciecze oraz pary. Większe i cięższe cząsteczki w wyniku wysokiej temperatury przekształcają się w lepka, gęstą ciecz i występują w dolnych częściach wieży destylacyjnej. Cząsteczki złożone z małej ilości atomów węgla, w wyniku ogrzania przekształcają się w parę, która w procesie ochładzania zamienia się w ciecz. Mamy do czynienia z procesem skraplania i przemiana w ciecz lekkich i małych cząsteczek. Część z nich przekształca się w gazy i jest jeszcze raz oczyszczana i gromadzona w butlach.
Kolejność powstałych destylatów:
Eter naftowy.
Nazwa tej frakcji jest symboliczna, gdyż nie zawiera w swoim składzie eteru naftowego, tylko przypomina ten związek biorąc pod uwagę lotność. W skład tej mieszaniny wchodzą węglowodory pięciowęglowe oraz sześciowęglowe..
Benzyna
Temperatura wrzenia ma wartość 35-200°C. Benzynę ze względu na przewagę któregoś ze składników węglowodorowych możemy podzielić na: benzynę zwykłą, ekstrakcyjna oraz ciężką.
Nafta
Temperatura wrzenia ma wartość 150-300°C. W jej skład wchodzą związki mające w swojej budowie 10-15 atomów węgla.
Oleje
Temperatura wrzenia ma wartość 280-350°C. Ta frakcja może wydzielać oleje napędowe, opałowe oraz ciężkie. Duże zastosowanie znalazły oleje napędowe, które są o wiele tańsze od benzyny i nie wymagają uszlachetniania.
Mazut
Jest gęsta, ciemna substancja. Znalazła zastosowanie w produkcji asfaltu. Jako substrat jest także wykorzystywany pod postacią paliwa. Na dole wieży destylacyjnej mazut się osadza.
Po przerobie płytkim ropy naftowej mamy do czynienia z następnym procesem- krakingiem.
Kraking
Jest to kataliczny proces destylatów próżniowych. Wyniku tego procesy uzyskujemy dodatkowe ilości olejów, benzyny oraz nafty. Z rzadziej wykorzystywanych destylatów proces ten polega na rozkładzie dużych cząsteczek węglowodorów na mniejsze. Proces ten ma miejsce w zbiorniku pod wysokim ciśnieniem, w którym ogrzewana jest nafta oraz oleje ciężkie. Wysoka temperatura powoduje pękanie długich cząsteczek i powstają krótsze. Następnie cząsteczki te są kierowane do następnej wieży destylacyjnej, gdzie następuje powtórzenie procesu destylacyjnego. Przy zastosowaniu krakingu jesteśmy w stanie z jednej tony ropy otrzymać 400 a nie 100 kilogramów benzyny.
Zastosowanie ropy naftowej
Ropa naftowa ma bardzo duże zastosowanie. Biorąc pod uwagę inne surowce energetyczne Wykazuje większą czystość oraz wydajność w stosunku do węgla, ale jest także łatwiejsza w transporcie niż w gaz.
Z ropy naftowej jest wytwarzana połowa energii, która jest wykorzystywana na całym świecie. Jest niezastąpionym surowcem.
Z ropy naftowej w bezpośredni sposób uzyskujemy: smary, asfalt, nafta, olej napędowy, benzyna.
Ropa naftowa jest używana w procesie produkcyjnym smarów oraz olejów silnikowych, które są używane w wielu maszynach. Dzięki ropie naftowej możliwe są procesy produkcyjne: barwników, kosmetyków, substancji wybuchowych, leków, włókien oraz nawozów sztucznych, substancji owadobójczych, atramentu, plastiku oraz syntetycznego kauczuku.
Nafta oraz benzyna jest otrzymywana z ropy w czasie destylacji frakcyjnej (rektyfikacja). W czasie ogrzewania ropa naftowa wydziela pary, które ulęgają rozdzieleniu pod względem wartości temperatury wrzenia. Następnie są skraplane do specjalnych zbiorników. Powstałe destylaty są stosowane w dalszej obróbce. W wyniku dalszych procesów możemy otrzymać różne związki chemiczne.
Ropa naftowa jest stosowana jako środek grzewczy w wielu budynkach.
Jednostką stosowaną do określenia ilości wydobywanej ropy naftowej są baryłki. 1 baryłka = 159 litrów.
W dawnych czasach ropa naftowa była stosowana jako środek pielęgnujący oraz jako substancja do pochodni, umożliwiające dłuższe palenie.
W branży militarnej ropa naftowa była stosowana jako substancja zapalająca. Uzyskiwano się ją ze szczelin skalnych, gdyż technologie wiertnicze nie były znane.
Zanieczyszczenie środowiska naturalnego ropą naftową
Ropa naftowa jest dużym zagrożeniem dla zbiorników wodnych (zwłaszcza oceanów). Obecnie nie stosujemy detergentów do usuwania szkodliwych skutków wyciek. Dzieje się tak, dlatego że szkody mogą być jeszcze większe. Zanieczyszczenie wód ropa naftową może być wywołane przez czyszczenie tankowców, katastrofy morskie (np. tankowców), awarie platform wiertniczych. W wyniku skażenia wody ropą naftową wiele gatunków ryb oraz ptaków umiera. Woda nie miesza się z woda naftową, gdyż jest cięższa od niej.
W wyniku katastrofy tankowca Torry Canyon w roku 1967 wody przybrzeżne Kornwalii zostały skażone. Wiele gatunków zwierząt oraz roślin uległo zagładzie. Do tego jeszcze doszła nieporadna i źle zorganizowana akcja ratownicza. Całkowita odnowa ekosystemu musiała trwać około 6 lat. Po jakimś czasie po katastrofie w wodach pojawiły się brunatnice, glony oraz skałoczepy.
W roku 1978 doszło do kolejnej, groźnej w skutkach, katastrofy. Rozbił się statek Amoco Cadiz na wodach przybrzeżnych w Bretanii.
W roku 1989 tankowiec Exxon Valdez uległ katastrofie na wybrzeżach Alaski. 26000 baryłek ropy naftowej dostało się do morza. Skażenie objęło obszar 1600km. Korporacja Exxon zdecydowała się na podjęcie akcji mającej na celu oczyszczenie skażonych terenów. Proces ten kosztował około 2 miliony dolarów. Brało w niej udział 11000 ludzi. Choć efekty nie były oszałamiające (20% skażonych zostało odratowanych) warto było podjąć ten wysiłek.
W czasie wojny w Zatoce Perskiej w roku 1991 miał miejsce największy wyciek ropy naftowej. Jeden kilometr sześcienny ropy naftowej skaził obszary morskie.
W roku 1993 tankowiec The Braer z 84000 tonami ropy uległ rozbiciu na południowych terenach od Szetlandów. Bardzo duża część obszarów została skażona. Wiele gatunków zwierząt poniosło śmierć (wydry, maskonury, mewy, nurzuki, foki).
Podczas wojny w Zatoce Perskiej dokonano podpalenia szybów naftowych w Kuwejcie. Doprowadziło to do największej katastrofy ekologicznej jaka kiedykolwiek miała miejsce na Ziemi.
Benzyna stosowana do napędzania silników samochodowych powoduje skażenie powietrza. Spaliny pochodzące z samochodów składają się z tlenku azotu, tlenku węgla, ołowiu, węglowodorów. Zanieczyszczenia te są wynikiem powstałego smogu w dużych aglomeracjach miejskich (Meksyk, Los Angeles, Nowy York). Przyczyną kwaśnych deszczy jest wydzielany ze spalin samochodowych tlenek azotu. Kwaśne deszcze powodują skażenie jezior, rzek, niszczą obszary zalesione. Obecnie panuje tendencja do ograniczenia emisji spalin. Stosowana jest benzyna bezołowiowa. W wielu samochodach stosowane są specjalne katalizatory spalin, których zadaniem jest zredukowanie szkodliwych gazów emitowanych do atmosfery.
Źródła ropy naftowej
Nowe złoża ropy naftowej są nieustannie odkrywane lecz wiadomo nie od dziś, że zasoby te ulegną wyczerpaniu. Pomimo tego zapotrzebowanie na ten surowiec wciąż wzrasta. Z przeprowadzonych badań wynika, że odkryte złoża ropy stanowią tylko 1/3 wszystkich zasobów na kuli ziemskiej. Pozostaje nam wyszukiwać i wykorzystywać te zasoby.
Wciąż rozwijająca się technika spowoduje w niedalekiej eksploatacje niedostępnych złóż.
W latach 90 w Stanach Zjednoczonych została opracowana metoda polegająca na chemicznym wypłukiwaniu. Do skał wpompowywane są substancje chemiczne, które mają podobne właściwości do detergentów. Zadaniem tych substancji jest wypłukiwanie ropy z porów skalnych. Metoda ta jest dosyć kosztowna, choć trwają nieustannie próby mające na celu zlikwidować część kosztów. Stosowana jest substancja powstająca z odpadów przy produkcji papieru. W wyniku tego metoda ta stała się bardziej opłacalna i dostępna.
Źródłem ropy naftowej mogą być piaski nasiąknięte ropą (tzw. piaski bitumiczne). Eksploatowanie tego typu złóż jest bardzo kosztowne. Ropa naftowa jest także pobierana z łupków bitumicznych, które zawierają olej skalne. Ich największe złoża występują w Kanadzie w prowincji Alberta.
Nieubłaganie nadchodzący kryzys energetyczny nie zostanie rozwiązany poprzez odkrywanie nowych złóż i ich eksploatowanie. Nie ulega wątpliwości, że zasoby te kiedyś ulegną wyczerpaniu. Ten fakt skłania wszystkich do szukania innych źródeł energii. Zaistniała sytuacja zmusza także do bardziej racjonalnego gospodarowania obecnymi zasobami. Dużą nadzieje niesie ze sobą możliwość otrzymywania paliwa z płynnego węgla, który jest w stanie w niedługim czasie zastąpić ropę naftową.
Alternatywne źródła energii
Energia wiatrów
Stosowanie tej metody nie wiąże się z żadnymi zanieczyszczeniami. Jest w łatwy sposób odnawialna. Turbiny wiernikowe (bardzo kosztowne) są ustawiane w miejscach, w których przez okres całego roku są obecne mocne oraz regularne wiatry. Wiatry te nie powinny zmieniać kierunku.
Energia słoneczna
Przy zastosowaniu ogniw elektrycznych możliwe jest przekształcenie energii słonecznej w energie elektryczną. Wadą tego źródła energii są wysokie koszty, gdyż baterie słoneczne są bardzo drogie.
Energia morskich pływów
Ten typ energii może być stosowany przy falach o wysokości większej niż 5 metrów. Warunkiem jest także odpowiednio ukształtowane dno. Francja może się pochwalić tego typu elektrownią.
GRUPA MEDIA INFORMACYJNE & ADAM NAWARA |
