Ropa naftowa i gaz ziemny

Występowanie i skład chemiczny gazu ziemnego

Gaz ziemny występuje jako składnik towarzyszący ropie naftowej lub niezależnie od niej, w okolicach, w których nie stwierdza się występowania ropy. Ze względu na skład wyróżnia się dwa podstawowe rodzaje gazu ziemnego:
-tak zwany gaz suchy, zawierający łącznie 95% metanu i etanu;
-gaz mokry, w którym obok metanu i etanu występują także cięższe węglowodory tego szeregu w ilościach dochodzących do 30%;

Gaz ziemny towarzyszący ropie naftowej jest gazem mokrym. Oprócz węglowodorów gaz ziemny może zawierać także azot, dwutlenek węgla i siarkowodór(niekiedy do 30% N3,do 40% CO2 i do 50% H2S) oraz niewielkie ilości helu(najbogatsze, wydobywane w USA gazy zawierają do 1,35% He).

W Polsce bogate złoża gazu ziemnego znajdują się w okolicach Lubaczowa(woj. Rzeszowskie) oraz w rejonie Ostrowa Wielkopolskiego(gaz o dużej zawartościN2, użyteczny głównie jako paliwo).Gaz ziemny z tych złóż jest gazem suchym. Niewielkie ilości gazu wydobywa się także razem z ropą na podkarpackich polach naftowych.

Gaz ziemny suchy jest przysyłany z % rejonów wydobycia do miejskich zakładów gazowniczych lub zakładów przemysłowych rurociągami. Przed transportem rurociągiem z gazu usuwa się parę wodną przez przemywanie glikolem, a jeśli zachodzi potrzeba – podaje się gaz odsiarczanu, np. za pomocą roztworu monoetanoloaminy NH2CH2CH2OH.Z gazu mokrego, gazu ze złóż naftowych, a także z gazów powstających podczas przeróbki ropy naftowej wydziela się przed przesyłaniem rurociągami węglowodory cięższe od etanu. Operacja ta nazywa się odgazolinowaniem.

2.Odgazolinowanie gazu ziemnego mokrego

Końcowymi produktami operacji odgazolinowania gazu ziemnego mokrego są; Gaz suchy, gaz płynny(w normalnych warunkach produkt gazowy, zawierający jako główne składniki propan i butan, użytkowany jako wysoko kaloryczne paliwo-wartość opałowa ok. 46 090,0 kJ/kg) oraz gazolina stabilizowana, zawierająca ciekłe węglowodory (od pentanu C5H12 wzwyż), użytkowana jako składnik ciekłych paliw motorowych.

3.Rozdzielanie gazu mokrego metoda absorpcji

Metodą tą rozdziela się gaz w gazoliniarni absorpcyjnej, Są cztery kolejne stadia procesu prowadzącego do bakterii złożonej z czterech adsorberów wypełnionym węglem aktywnym:
1) Absorpcja;
2) Desorpcja;
3) Suszenie;
4) Chłodzenie;

Surowa gazolina zawiera jeszcze zbyt wiele rozpuszczonych składników gazowych. Surową gazolinę stabilizuje się przez ciśnieniową rektyfikację, uzyskując jako ciecz wyczerpaną stabilizowaną gazoliną, a jako destylat – gaz płynny. Służy on jako paliwo oraz jako źródło propanu i butanu ( cenne surowce chemiczne).

4.Otrzymywanie acetylenu z gazu ziemnego

Gaz suchy jest przede wszystkim źródłem metanu. Najważniejszymi pierwotnymi produktami jego przerobu są; wodór, gaz syntezowy zawierający CO i H2 (chlorowanie metanu, sadza aktywna i acetylen).Duże zużycie drogiej energii elektrycznej w metodzie otrzymywania acetylenu z karbidu stanowiło bodziec do poszukiwania tańszych metod.

Acetylen tworzy się jako jeden z produktów pirolizy węglowodorów alifatycznych. W przypadku metanu reakcja przebiega następująco;
2CH4 –C2H2+3H2
Przeprowadzenie tej reakcji wymaga;
a) Dostarczenia ciepła niezbędnego do rozkładu CH4 i wytworzenia temperatury 1500-1600C, w której piroliza przebiega z wystarczającą wydajnością,
b) Zabezpieczenia powstającego acetylenu przed dalszym rozkładem na sadzę i wodór.
W praktyce pirolizę prowadzi się tak zwanych piecach regeneracyjnych Wulffa, nagrzewanych okresowo spalającym się gazem ziemnym, albo w łuku elektrycznym, albo metodą niezupełnego spalania metanu w tlenie. W tym ostatnim przypadku surowiec jest mieszaniną CH4 i O2 w stosunku objętościowym ok. 1:0,65. W piecu blisko2/3 metanu spala się na CO i H2:
CH4+1/2O2-CO+2H2

A kosztem ciepła tej reakcji pozostała część metanu ulega pirolizie.
We wszystkich metodach dla zabezpieczenia powstającego C2H2 przed rozkładem przetłacza się gaz przez reaktor z tak dużą szybkością, aby czas reakcji wynosił tylko ok. 0,01 sekundy, a następnie natychmiast chłodzi się produkty do ok. 150C przez bezpośredni natrysk wodą. Oczyszczone z sadzy i pary wodnej produkty pirolizy zawierają:
- Z metody Wulfffa –ok. 7% C2H2 i ok. 48% H2
- Z metody łukowej-13-16% C2H2 i ok. 50 % H2
- Z metody półspalania – 8-10% C2H2, ok. 55% H2 i 25% CO.
Acetylen wyodrębnia się z nich przez absorpcję w wodzie pod ciśnieniem lub w selektywnych rozpuszczalnikach (np. w ciekłym amoniaku). Po usunięciu innych składników gazu pozostały wodór być także wykorzystamy, np. do syntezy metanolu lub amoniaku.

5.Występowanie i skład chemiczny ropy naftowej

Ropa naftowa występuje w wielu rejonach świata. Najbogatsze jej złoża znajdują się na 5% Półwyspie Arabskim, w Stanach Zjednoczonych, Wenezueli i Związku Radzieckim.
Stale rosnące zapotrzebowanie współczesnej techniki na paliwa i smary oraz surowce dla przemysłu chemicznego zmusza do ciągłego poszukiwania źródeł ropy, nawet w najbardziej odległych niedostępnych okolicach, np. na Saharze, Ziemi Ognistej i Alasce. Polska była jednym z pierwszych krajów na świecie, w którym w połowie XIX wieku podjęto wydobywanie ropy. Eksploatowane od tego czasu do dziś złoża na Podkarpaciu są dotychczas jedynym terenem wydobycia ropy naftowej w kraju. Wydobycie to stanowi ok. 5% ogólnej ilości ropy przerabianej przez polski przemysł rafineryjno-petrochemiczny.

Ropa naftowa jest mieszaniną wielu (ok. 3000 rozpoznanych) związków chemicznych. Procentowa zawartość poszczególnych grup związków chemicznych w ropie i jej właściwości można podać jedynie dla ropy z określonego rejonu wydobycia.

Przeciętny skład elementarny ropy (w % wag.) kształtuje się następująco: C-80-88%, H-10-14%, O-0,1-7%, N-0,02-1,1%, S-0,1-5%. Analiza popiołu po spaleniu ropy wskazuje także na obecność niewielkich ilości innych pierwiastków: Na, Mg, Ca, Al., Si, P. Ropa naftowa jest oleistą cieczą o gęstości 0,650-1,10g/cm3. Z wodą tworzy emulsje, w których może być zarówno faza rozpraszającą, jak i rozproszoną. Rodzaj emulsji w układzie woda-ropa zależy od obecności soli kwasów organicznych, działających jako emulgatory(substancje obniżające napięcie powierzchniowe kropelek fazy rozproszonej i zwiększające dzięki temu trwałość emulsji). Wartość opałowa ropy surowej 88%, waha się w granicach 39 805-48 185 kJ/kg.

Podstawowe węglowodory znajdujące się w ropie naftowej to:
-Węglowodory parafinowe stanowią najliczniejszą grupę związków chemicznych wchodzących w skład ropy. Węglowodory szeregu parafinowego(alkany) o ogólnym wzorze CnH2n+2 i prostym lub rozgałęzionym łańcuchu węglowym występują w zmiennych ilościach we wszystkich ropach naftowych. Gazowe węglowodory od CH4 do C4H10, wyodrębniane z ropy w procesie stabilizacji, stanowią głównie składniki gazu ziemnego mokrego. W ropie stabilizowanej pozostają wyższe alkany: ciekłe (od pentanu C5H12 do heksadekanu C16H34) oraz stałe (od heptadekanu C17H36 wzwyż).

W dalszym ciągu będą stosowane skrótowe oznaczenia węglowodorów parafinowych wg ilości atomów węgla w cząsteczce, np. C1(metan), C5(n-pentan i izopentany), C8(n-oktan i jego izomery) itd. Ciekłe węglowodory C5-C12 z ropy naftowej stanowią główne składniki benzyn destylacyjnych uzyskiwanych z przeróbki ropy w rafineriach. Mieszaninę stałych węglowodorów C17-C29 i wyższych określa się ogólnie mianem parafiny.
-Węglowodory naftenowe (cykloalkany) stanowią drugi obok parafin podstawowy składnik ropy naftowej. Są to węglowodory nasycone, zawierające pięcioczłonowe i sześcioczłonowe pierścienie z bocznymi łańcuchami różnej długości. Obok jednopierścieniowych występują także nafteny dwupierścieniowe, trójpierścieniowe i czteropierścieniowe.

Jeżeli chodzi o produkty rafineryjnej przeróbki ropy –to w benzynach występują niższe nafteny jednopierścieniowe, natomiast wyższe nafteny wielopierścieniowe są głównymi składnikami ciężkich destylatów: olejów napędowych i destylatów próżniowych.
-Węglowodory aromatyczne także znajdują się w ropie naftowej. Są one z szeregu benzenu, naftalenu i antracenu. Benzen i jego pochodne alkilowe są składnikami benzyn otrzymywanych z ropy.
Poza trzema wymienionymi rodzajami węglowodorów w ropie(a z produktów jej przerobu –w ciężkich destylatach próżniowych) występują także mieszane, wielopierścieniowe węglowodory naftenowo - aromatyczne. Natomiast surowa ropa w zasadzie nie zawiera węglowodorów nienasyconych (alkenów). Związki te pojawiają się dopiero w produktach przerobu ropy, w wyniku reakcji odwodornienia alkanów i cykloalkanów, zachodzących w niewielkim stopniu podczas destylacji, a głównie podczas przeróbki rozkładowej ropy.

Główne składniki wchodzące w skład ropy naftowej:
*Związki tlenowe o małej masie cząsteczkowej zawarte w ropie to głównie związki o charakterze kwasów. Najbardziej rozpowszechnione są kwasy naftenowe - karboksylowe pochodne naftenów jednopierścieniowych i wielopierścieniowych. W surowej ropie zawartość kwasów naftenowych wynosi 0,2-2,0%. Oprócz nich, na ogół w mniejszych ilościach, występują w ropie także kwasy tłuszczowe (palmitynowy, stearynowy i in.), a w ropach bogatych w związki aromatyczne- fenole i naftole. Cześć kwasów karboksylowych znajduje się w postaci soli metali.
Składniki kwaśne, ze względu na wyższą od odpowiednich węglowodorów temperaturę wrzenia, występują głównie w cięższych destylach - nafcie, olejach napędowych i ciężkich destylach próżniowych.
*Siarka występuje w ropie zarówno w postaci wolnej, jak i związanej chemicznie (jako H2S, siarczki, tioetery R-S-R, merkaptny, i tiofenole R-SH i in.).Z produktów przerobu ropy, najmniej siarki zawierają destylaty lekkie –benzyny, a najwięcej oleje i ciężka pozostałość podestylacyjna(do 70% całkowitej ilości siarki zawartej w surowcu). Obecność siarki i jej związków jest szkodliwa, bo pogarsza jakość wszystkich rodzajów produktów naftowych- paliw ciekłych, parafiny, olejów smarowych i smarów. Usuwanie związków siarkowych jest jednym z podstawowych celów rafinacji produktów naftowych.
*Związki azotowe występują również w ropach wszelkich typów. Na ogół ich zawartość jest proporcjonalna do zawartości siarki. Typowymi związkami azotowymi w ropie są pirydyna i chinolina oraz ich pochodne.
*Żywice i asfalteny są to związki o złożonej budowie i dużej masie cząsteczkowej, zawierające tlen i siarkę. Żywice występują w ropie w stanie rozpuszczonym, asfalteny w postaci zawiesin. Zawartość żywic i asfaltenów waha się w zależności od gatunku ropy w granicach 4-5% lub 10-20%. W surowych produktach naftowych najwięcej żywic i asfaltenów gromadzi się w ciężkich destylach -olejach napędowych, destylach próżniowych oraz w pozostałości.



6. Przygotowywanie ropy do przeróbki w rafineriach

Z szybów naftowych wydobywa się ropę surową, zmieszaną z towarzyszącymi jej w złożach gazami i zasolonymi wodami głębinowymi (solanką). Wstępne oczyszczanie ropy ma na celu oddzielenie solanki i gazu mokrego. Od oddzielenia gazu potrzebne jest specjalne urządzenie. W którym ropa toczona jest przez pompę wgłębną, do zbiornika, w którym oddziela się większą część gazu. Ropa ze zbiornika zawiera jeszcze rozpuszczone lotne składniki, które przy ogrzaniu w czasie transportu lub przeróbki ropy wydzielałyby się z niej, powodując straty cennych składników gazu i zakłócenia w przebiegu procesów technologicznych. Rozpuszczone lotne składniki usuwa się, więc w ogrzewanych przeponowo parą urządzeniach do stabilizacji ropy i dołącza do pozostałych gazów. Oddzielony od ropy gaz mokry poddaje się odgazolinowaniu.

Oddzielanie solanki nastręcza więcej trudności, szczególnie wtedy, gdy tworzy ona trwałe emulsje, stabilizowane przez żywice i nierozpuszczalne w wodzie sole z ropy. W zależności od trwałości emulsji solankę oddziela się w odstojnikach ( razem z zanieczyszczeniami mechanicznymi-piaskiem, mułem, itp.) lub –najczęściej – niszczy się najpierw emulsję specjalnymi zabiegami. Polegają one na dodawaniu środków deemulgujących (rozpuszczalnych w wodzie soli sodowych kwasów naftenowych), ogrzewaniu ropy do temperatury ok. 50-60C, rozbijaniu emulsji w szybkoobrotowych wirówkach lub w polu elektrycznym. Ostatnia metoda jest najbardziej skuteczna. Wykorzystuje się w niej obecność ładunków elektrycznych na powierzchni kropelek emulsji. Proces prowadzi się w zbiornikach obrotową elektrodą –mieszadłem.

Stabilizowana i wolna od solanki ropa stanowi surowiec dla przeróbki w rafineriach.

7. Destylacja rurowo-wieżowa

O szczegółowym wyborze metod technologicznych przerobu ropy w rafineriach decyduje przede wszystkim skład przerabianego surowca. Właściwemu doborowi tych metod służ techniczna klasyfikacja ropy. Z kilku znanych systemów klasyfikacyjnych do najbardziej użytecznych należy system, zgodnie, z którym ropę dzieli się na 7 podstawowych klas w zależności od zawartości węglowodorów: parafinowych, naftenowych, aromatycznych. Ropę zalicza się do poszczególnych klas określa się, więc jako: parafinową, (gdy zawiera dużo węglowodorów parafinowych), naftenową ( gdy zawiera ona dużo naftenów), parafinowo - naftenową, (gdy oba te rodzaje zawarte są w mniej więcej jednakowej ilości) itd. Określenie klasy przerabianej ropy pozwala przewidzieć, jakie produkty można z niej uzyskać odpowiednimi metodami przeróbki rafineryjnej.

Ponadto ropę dzieli się jeszcze na 12 grup w zależności od zawartości siarki (ropa nisko-, średnio- i wysokosiarkowa), parafiny stałej oraz żywic i asfaltenów. Ten podział pozwala określić niezbędne metody rafinacji produktów naftowych, a także i niektóre szczegóły przeróbki rafineryjnej, np. konieczność zastosowania katalizatora niewrażliwego na zatrucie siarką w przypadku przerabiania ropy wysokosiarkowej.

Podstawowym sposobem rafineryjnej przeróbki wszystkich rodzajów ropy jest destylacja w aparaturze rurowo-wieżowej (w skrócie DRW). Celem destylacji jest rozdział (dzięki różnicom temperatur wrzenia) składników ropy na frakcje (destylaty i pozostałość), nadaje się do bezpośredniego wykorzystania lub dalszej przeróbki na produkty użytkowe. Proces DRW obejmuje następujące główne stadia:
a) szybkie ogrzanie ropy do temperatury wystarczającej do przeprowadzenia w stan pary
najwyżej wrzącego z destylowanych składników;
b) wprowadzenie tak ogrzanej ropy do tzw. komory ewapoacyjnej, w której następuje
odprowadzenie wszystkich lotnych w danej temperaturze składników;
c) Rozdział wytworzonych par na frakcje w kolumnie rektyfikacyjnej;
d) Ochłodzenie otrzymanych destylatów do temperatury magazynowania;
Destylacja ropy w instalacjach DRW jest procesem zachowawczym, tzn. przebiegającym w zasadzie bez chemicznych przemian składników surowca. W rzeczywistości podczas destylacji tak złożonego produktu, jakim jest ropa naftowa, i odbiorze frakcji o najwyższej temperaturze wrzenia ok. 350C, zawsze-choć w niewielkim stopniu - zachodzą niepożądane procesy uboczne. Rozkład termiczny surowca w aparaturze destylacyjnej jest przyczyną powstawania z jednej strony niskocząsteczkowych produktów gazowych (gazy rafineryjne) i ciekłych związków nienasyconych, a z drugiej – ciężkich produktów kondensacji ( w rodzaju żywic i asfaltu) oraz koksu. Najważniejszymi produktami otrzymywanymi z instalacji DRW są: benzyny destylacyjne, oleje napędowe, oleje opałowe i ciężkie destylaty próżniowe, z których po rafinacji uzyskuje się oleje smarowe.

8. Główne produkty końcowe zachowawczej przeróbki ropy naftowej

W wyniku zachowawczej przeróbki ropy w rafineriach uzyskuje się następujące główne rodzaje produktów:
a) Paliwa do silników gaźnikowych (benzyny) uzyskiwane z destylatów z wieży atmosferycznej;
b) Paliwa do silników samo zapłonowych (oleje napędowe) uzyskiwane z destylatów ciężkich z wieży atmosferycznej i destylatów lekkich z wieży próżniowej.
c) Oleje opałowe uzyskiwane z pozostałości podestylacyjnej z wieży atmosferycznej (mazutu) i innych wysokowrzących frakcji uzyskiwanych w procesach rafineryjnych.
d) Rozpuszczalniki(benzyny ekstrakcyjne, benzyny lakowe) uzyskiwane z lekkich i średnich destylatów z wieży atmosferycznej.
e) Produkty parafinowe (parafina stała, petrolatum, cerezyna) uzyskiwane przede wszystkim przez odparafinowanie destylatów z ropy typu parafinowego.
f) Oleje smarowe uzyskiwane z destylatów z wieży próżniowej. Ze względu na zastosowanie i podobieństwo warunków pracy wyróżnia się następujące podstawowe rodzaje olejów: 1)oleje maszynowe, stosowane do smarowania łożysk i ruchomych części maszyn itp. 2) oleje silnikowe-samochodowe, traktorowe, dieslowskie i lotnicze, 3) oleje smarowe o specjalnym przeznaczeniu –do turbin parowych i wodnych, do sprężarek, chłodziarek itp., 4) oleje cylindrowe do maszyn parowych, 5) oleje nie smarujące – np. olej transformatorowy.
g) Asfalty uzyskiwane z pozostałości podestylacyjnej z wieży próżniowej.
h) Gaz płynny (frakcja propanowo -butanowa) uzyskiwany z instalacji rozdziału gazów rafineryjnych.

9.Procesy rozkładowe w przeróbce ropy naftowej. Kraking i reforming

Procesy rozkładowe są to kontrolowane procesy rozkładu termicznego, których celem jest przemiana różnych frakcji otrzymywanych z ropy naftowej na składniki paliw silnikowych dobrej jakości oraz na surowce dla przemysłu petrochemicznego. Obecnie znanych jest wiele odmian procesów rozkładowych, za pomocą, których można przerabiać praktycznie każdy z destylatów uzyskiwanych z ropy. Największe znaczenie mają dwa rodzaje procesów: kraking i reforming.

Krakingiem nazywa się kontrolowane procesy rozkładu termicznego węglowodorów i cięższych destylatów naftowych, prowadzone w celu otrzymania produktu o mniejszej 50przeciętnej masie cząsteczkowej i o zmiennym typie budowy. Ponieważ benzyny destylacyjne nie pokrywają olbrzymiego zapotrzebowania na ten rodzaj paliw, głównym celem krakingu jest w praktyce wytwarzanie benzyny destylatów próżniowych. Obok benzyn rozkładowych w procesie krakingu tworzą się cięższe produkty – nafty i oleje napędowe oraz produkty lżejsze –wodór i węglowodory gazowe. Wydajność benzyny i innych produktów zależy od rodzaju surowca, temperatury, ciśnienia i czasu trwania procesu.

Podczas krakingu zachodzą zarówno reakcje rozkładu, jak i polimeryzacji oraz kondensacji. Wzrost temperatury i niskie ciśnienie sprzyjają reakcją rozkładu. Wpływ czasu trwania procesu przejawia się w tym, że pierwotne produkty rozkładu w coraz większym stopniu ulegają reakcją wtórnym, co w konsekwencji wywołuje zmiany składu produktu końcowego. Trwałość węglowodorów zależy od ich rodzaju i masy cząsteczkowej. Cięższe węglowodory ulegają krakingowi w niższych temperaturach niż ich lżejsze homologi. Najmniej trwałe są węglowodory parafinowe, ulegające w temp. 400-500C krakingowi z odszczepieniem wodoru i rozpadem na lżejsze parafiny i olefiny. Węglowodory naftenowe są trwalsze od parafinowych, a najtrwalsze są węglowodory aromatyczne, w znacznym stopniu ulegające podczas krakingu kondensacji i koksowaniu.

W praktyce można wyróżnić dwie podstawowe odmiany tego procesu: kraking termiczny i kraking katalityczny. Największe wydajności benzyny (50-60%) uzyskuje się podczas krakingu termicznego oleju napędowego, prowadzonego w temp. Ok. 5000C pod ciśnieniem 60-100at. Ostatnio coraz bardziej rozpowszechniają się metody krakingu katalitycznego, w których osiąga się ok. 30% wydajności wartościowej wysokooktanowej benzyny.

Jako katalizatory krakingu stosuje się syntetyczne glikokrzemiany. W warunkach procesu rozkładowego katalizator jest aktywny zaledwie w ciągu kilku minut, po czym należy go zregenerować przez wypalenie osadzonego na powierzchni koksu. W metodzie krakingu z katalizatorem w fazie fluidalnej regenerację prowadzi się w sposób ciągły.

Reforming benzyn jest rodzajem przeróbki rozkładowej, którego cel stanowi podwyższenie liczby oktanowej benzyn destylacyjnych i rozkładowych. Istnieje kilka odmian procesu reformingu, w których uzyskuje się wzrost LO benzyn, w wyniku reakcji cyklizacji, aromatyzacji, polimeryzacji i izomeryzacji pierwotnych składników surowca.

Reformingowi poddaje się zazwyczaj benzynę ciężką, przy czym w reformowanym surowcu zwiększa się zawartość rozgałęzionych alkenów, wskutek czego dwukrotnie wzrasta wartość LO (przeciętnie od ok.30-80). Na największą skalę stosuje się procesy reformingu katalitycznego. Jednym z ważniejszych procesów tego rodzaju jest, reforming wobec katalizatora platynowego – tzw. platformowanie. Prowadzi się je w temperaturze 450-550C pod ciśnieniem do 50 at. Przy odpowiednim doborze surowca (benzyny o wąskim zakresie temperatur wrzenia) z produktów reformingu katalitycznego uzyskuje się indywidualne węglowodory aromatyczne: benzen, toluen, ksyleny, etylobenzen.

Cennymi produktami ubocznymi reformingu są także gaz płynny oraz wodór, tworzący się w reakcjach odwodornienia i aromatyzacji.

10. Rafinacja produktów naftowych

Celem rafinacji jest oczyszczenie surowych produktów handlowych. Podczas rafinacji z surowych produktów przeróbki zachowawczej (w instalacji DRW) i rozkładowej usuwa się przede wszystkim związki siarki, składniki kwaśne i zasadowe, żywice, asfalteny, a w poszczególnych przypadkach także określone rodzaje węglowodorów, np. parafinę stałą.

Do rafinacji stosuje się zarówno metody fizyczne( np. ekstrakcję selektywnymi rozpuszczalnikami, krystalizację lub sorpcję zanieczyszczeń na ziemiach aktywnych), jak i metody chemiczne (np. zobojętnianie zanieczyszczeń kwaśnych i zasadowych, uwodornianie, utlenianie).


Ważniejsze metody rafinacji:
a) Rafinacja ługowa ma na celu usunięcie z produktów naftowych zanieczyszczeń o charakterze kwasowym np. siarkowodoru, przez ich zobojętnianie wodnymi roztworami wodorotlenków. Powstające w wyniku zobojętniania sole przechodzą do warstwy wodnej. Ługowaniu poddaje się najczęściej surowe destylaty z wieży atmosferycznej, które nie tworzą z roztworami wodorotlenków emulsji trudnych do rozdzielenia. Ługowanie jest najpospolitszą metodą odsiarczania benzyn, w których większość zanieczyszczeń siarkowych stanowią związki o charakterze kwaśnym.
b) Rafinacja uwodorniająca (hydrorafinacja) jest skuteczną metodą usuwania z produktów naftowych związków siarki, azotu i tlenu. Hydrorafinacja polega na działaniu wodorem (pod ciśnieniem 20-70 at. I w temp. 300-500C) wobec katalizatora kobaltowo - molibdenowego osadzonego na tlenku glinu jako nośniku. Źródłem wodoru do hydrorafinacji są w rafineriach instalacje reformingu. Podczas hydro rafinacji organiczne związki siarki ulegają rozkładowi na odpowiednie węglowodory i siarkowodór.
c) Odparafinowanie produktów naftowych ma na celu usunięcie składników podwyższających temperaturę krzepnięcia olejów napędowych i smarowych, tzn. przede wszystkim długo łańcuchowych alkanów, składników parafiny stałej. Do odparafinowania stosuje się krystalizację parafiny z roztworów rafinowanych produktów w lotnych rozpuszczalnikach. Jako rozpuszczalnik wykorzystuje się ciekły propan, benzynę mieszaninę dwuchloroetanu z benzenem oraz mieszaniny benzenu i toluenu z ketonami – acetonem lub ketonem metyloetynowym.
d) Rafinacja olejów smarowych selektywnymi rozpuszczalnikami ma na celu polepszenie jakości produktu przez usunięcie żywic, asfaltenów oraz węglowodorów aromatycznych i naftenowych o krótkich łańcuchach bocznych. Jako rozpuszczalnik selektywny stosuje się najczęściej furfurol (rzadziej fenol). Pierwszym stadium procesu jest ekstrakcja surowych olejów furfurolem, a po oddestylowaniu go z ekstraktu uzyskuje się oleje rafinowane o zmniejszonej gęstości i o lepszym, zwiększonym wskaźniku lepkości.
e) Oksydacja asfaltu ma na celu podwyższenie temperatury mięknienia asfaltu surowego, tj. pozostałości podestylacyjnej z wieży próżniowej. Proces prowadzi się metodą okresową w zbiornikach mieszczących ok. 100 ton surowca w temperaturze250-280C. Po napełnieniu zbiornika surowcem o temp. 200C tłoczy się do niego powietrze pod ciśnieniem ok. 1,5 at. Oksydacja jest procesem egzotermicznym i dla zapobieżenia nadmiernemu wzrostowi temperatury asfaltu (ponad wartość temperatury zapłonu, tj. ok. 280C) w dalszych stadiach procesu do zbiornika doprowadza się parę wodną.

11. Wykorzystywanie produktów przerobu ropy naftowej i gazu ziemnego do celów petrochemicznych

Mianem przemysłu petrochemicznego- lub petrochemii- określa się te dziedziny wytwórczości chemicznej, których celem jest uzyskiwanie różnych grup węglowodorów z gazu ziemnego i produktów przerobu ropy naftowej oraz wytwarzanie z tych węglowodorów różnych rodzajów produktów chemicznych. Przemysł rafineryjny na całym świecie zarabia z roku na rok coraz więcej ropy, aby pokryć zapotrzebowanie na paliwa silnikowe i smary. Pociąga to za sobą wytwarzanie coraz większej ilości takich surowców petrochemicznych, które w wielu dziedzinach przemysłu chemicznego wypierają zdecydowanie inne rodzaje surowców.

Do najważniejszych procesów petrochemicznych uzyskiwanych podczas przerobu rafineryjnego ropy należą: alkany - od metanu do pentanu; alkeny - etylen, propylen i butyleny; alkadieny – butadien i izopren ora węglowodory aromatyczne – benzen, toluen, ksyleny i inne alkilobenzeny.

Gazy powstające podczas przeróbki rozkładowej, a także w mniejszych ilościach podczas destylacji, zawierają węglowodory nasycone i nienasycone, użyteczne w dalszej przeróbce chemicznej. Pierwszym stadium przeróbki gazów jest zazwyczaj ich rozdział na węższe frakcje przez ciśnieniową rektyfikację skroplonych węglowodorów lub metodami sorpcyjnymi. Dalszy przerób wyodrębnionych frakcji lub ich indywidualnych składników obejmuje bardzo obszerny dział procesów petrochemicznych. Z etylenu, propanu lub lekkiej benzyny wytwarza się m. In.: polietylen, etanol, chlorowcopochodne etanu, glikol etylenowy, a przez alkilowanie benzenu – styren. Z propylenu wytwarza się alkohol izopropylowy, aceton, glikole propylenowe, glicerynę oraz za pomocą metody kumenowej - fenol. Ze składników frakcji C4 wytwarza się n –butanol, butadien oraz wspomniany już poprzednio alkilat wysokooktanowy, którego głównym składnikiem jest izooktan.