Ropa naftowa i gaz ziemny

Gaz ziemny zbiera się w skorupie ziemskiej w pokładach wypełniających przestrzenie, niekiedy pod wysokim ciśnieniem. Bardzo często występuje razem z ropą naftową. Gaz ziemny jest paliwem znacznie droższym od węgla, ale równocześnie o wiele czystszym ekologicznie. Budowa elektrowni gazowych trwa krócej i wymaga mniejszych nakładów niż elektrowni węglowych. Mimo, że nie wszystkie szczegóły dotyczące powstawania złóż gazu są wyjaśnione, można z całą pewnością stwierdzić, że powstał — podobnie jak ropa naftowa — w wyniku przemian szczątków organizmów żywych w węglowodory.
Surowa ropa naftowa wydobywana ze złoża jest cieczą barwy zwykle ciemnobrunatnej o ostrym zapachu, nierozpuszczalną w wodzie. Ropa naftowa ma gęstość większą od 0,79 g/cm3, zwykle mniejszą od gęstości wody. Jest ona cieczą palną.
W zależności od pochodzenia jej barwa i inne własności mogą się zmieniać. Rozróżnia się cztery klasy ropy - A, B, C i D o różnych własnościach. Ciekła, naturalna mieszanina węglowodorów parafinowych (alkany), naftenowych (cykloalkany) i aromatycznych (areny); ma barwę żółtobrunatny, zielonkawą lub czarną, bardzo rzadko bywa bezbarwna lub czerwonawa; gęstość 0,73–0,99 g/cm3, wartość opałowa 38–48 MJ/kg. Głównym składnikiem lżejszych frakcji ropy naftowej (wrzących w temp. do 200C) są węglowodory parafinowe, udział ich zmniejsza się we frakcjach wrzących w wyższej temperaturze; zawartość węglowodorów naftenowych wzrasta ze wzrostem temp. wrzenia frakcji ropy naftowej, najwięcej jest ich we frakcjach olejowych, wrzących powyżej 350C;
Zależnie od pochodzenia gaz ziemny stanowi mieszaninę homologów (od metanu do pentanu), związków siarki, CO2, O2, H2, N2, He. ropa: związki siarki, tlenu, azotu, związki metaloorganiczne oraz składniki mineralne: związki żelaza, krzemu, wanadu, sodu, niklu i innych metali.
Najważniejsze frakcje otrzymane w wyniku destylacji ropy naftowej to: benzyna, nafta, oleje i asfalt naftowy, które są również mieszaninami substancji, ale o bardziej zbliżonych właściwościach. Benzyna służy głównie jako paliwo do silników spalinowych, podobnie jak nafta.
Ropa naftowa jest obecnie najważniejszym surowcem do produkcji paliw płynnych. Przez odpowiednią przeróbkę ropy naftowej można z niej uzyskać wiele cennych związków. Przeróbka ta nazywa się destylacją frakcyjną i polega na rozdzieleniu ropy naftowej na różne składniki (frakcje) wykorzystując różne temperatury wrzenia. Proces destylacji ropy naftowej odbywa się w rafineriach. Ogrzaną w specjalnych piecach rurowych ropę naftową wtłacza się do wysokiej wieży zwanej kolumną destylacyjną. W kolumnie węglowodory najbardziej lotne unoszą się do góry i tam po ochłodzeniu ulegają skropleniu. Na niższych półkach kolumny skraplają się węglowodory mniej lotne. Najwyżej odbiera się frakcję benzynową (temp. wrzenia 60-120C). Benzyna zawiera węglowodory o niskiej masie cząsteczkowej. Stosowana jest głównie do napędu silników spalinowych oraz jako rozpuszczalnik do farb i lakierów.
Następna frakcja to nafta (temp. wrzenia 120-250C). Nafta jest mieszaniną węglowodorów mających od 9 do 16 atomów węgla w cząsteczce. Dawniej używana była jako środek oświetleniowy, a obecnie jako paliwo do niektórych silników oraz jako surowiec do otrzymywania benzyny.
W temperaturze wrzenia 250 - 350C uzyskuje się oleje np. olej napędowy. Oleje stanowią mieszaninę wyższych węglowodorów ciekłych. Stosowane są głównie jako smary.
Składniki o temperaturach wrzenia powyżej 350C noszą nazwę mazutu i są odbierane na dole kolumny. Mazut służy do celów opałowych lub do dalszej przeróbki. Substancją stałą pozostającą po destylacji ropy naftowej jest asfalt służący do pokrywania nawierzchni dróg.
Gaz ziemny i ropa naftowa dzięki temu, że są mieszaninami związków węgla mają duże znaczenie nie tylko jako paliwo, ale również jako ważne surowce chemiczne. Otrzymane z nich związki są niezbędnymi surowcami dla różnych gałęzi przemysłu chemicznego. Najważniejsze produkty otrzymywane ze związków pochodzących z przerobu ropy naftowej i gazu ziemnego: środki piorące, rozpuszczalniki, tworzywa syntetyczne, lakiery i włókna syntetyczne.
W wyniku zachowawczej przeróbki ropy w rafineriach uzyskuje się następujące główne rodzaje produktów:
• Paliwa do silników gaźnikowych (benzyny)
• Paliwa do silników samo zapłonowych (oleje napędowe) u
• Oleje opałowe
• Rozpuszczalniki(benzyny ekstrakcyjne, benzyny lakowe)
• Produkty parafinowe (parafina stała, petrolatum, cerezyna)
• Oleje smarowe. Ze względu na zastosowanie i podobieństwo warunków pracy wyróżnia się następujące podstawowe rodzaje olejów:
*oleje maszynowe, stosowane do smarowania łożysk i ruchomych części maszyn itp.
*oleje silnikowe-samochodowe, traktorowe, dieslowskie i lotnicze,
*oleje smarowe o specjalnym przeznaczeniu –do turbin parowych i wodnych, do sprężarek, chłodziarek itp.,
*oleje cylindrowe do maszyn parowych,
• Asfalty
• Gaz płynny (frakcja propanowo -butanowa)

Główne składniki wchodzące w skład ropy naftowej:
• Związki tlenowe o małej masie cząsteczkowej zawarte w ropie to głównie związki o charakterze kwasów.
• 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.).
• 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.