Ropa naftowa

POWSTAWANIE

Niektórzy naukowcy są zdanie, iż ropa jest pochodzenia nieorganicznego i powstała w wyniku przemian w jądrze Ziemi. Jednak znaczna większość zakłada inną, bardziej prawdopodobną hipotezę:
Procesy, które doprowadziły do powstania paliw kopalnych zachodziły miliony lat temu. Większość złóż północnej i środkowej części Morza Północnego powstała z glonów i bakterii, które zostały pogrzebane pod mułem i iłem na dnie morza w okresie jurajskim (144-213 mln lat temu). Przykryta warstwą mułu materia organiczna stopniowo rozkładała się i zamieniała w ropę pod wpływem wysokiej temperatury i tego samego, ogromnego ciśnienia, które zamieniało ił i muł w litą skałę. Ropa naftowa i gaz ziemny występują prawie wyłącznie w skałach osadowych, głównie piaskowcach, których porowatości i szczeliny mogą być nasycone ropą i gazem, czyli mogą stać się kolektorem węglowodorów. Aby mogło powstać złoże ropy naftowej lub gazu ziemnego, musi istnieć warstwa skał nieprzepuszczalnych przykrywającą skałę przepuszczalną. Dzięki temu ropa może gromadzić się w strukturze zwanej pułapką.

SKŁAD

Ropa jest mieszaniną różnych związków chemicznych, głównie węglowodorów. Jej skład jest odmienny w zależności od miejsca wydobywania, przez co kolor zmienia się od brązowego do czarnego. Zawiera w większości węglowodory ciekłe oraz rozpuszczone w nich węglowodory stałe i gazowe. Stanowią one ok. 98%. Na ropę składają się głównie trzy rodzaje związków:
1. parafiny - węglowodory o różnej długości łańcuchów
2. kwasy naftalenowe - ich łańcuchy połączone są w pierścienie
3. związki nienasycone.
Oprócz tego znaleźć możemy niewielkie ilości niklu(Ni), manganu(Mn), żelaza(Fe), chromu(Cr), sodu(Na) i rtęci(Mg) oraz większe chlorku sodu(NaCl), wodoru(H2), siarkowodoru(H2S), amoniaku(NH3). Z ropy naftowej naukowcy wydobyli już ok. 600 związków, ale ich ilość szacuje się na kilka tys.

WYDOBYCIE

Ropa naftowa znajduje się najczęściej pod dnem morskim, na dużej głębokości, nierzadko w pobliżu wybrzeży. Nie wszystkie złoża odkryto, nie wszystkie odkryte są eksploatowane. Najwięksi producenci ropy na świecie to kraje w pobliżu Zatoki Perskiej, gdzie znajdują się jej największe zasoby. W Polsce ropę wydobywa się w zagłębiach: Pomorskim, Karpackim oraz z dna morskiego w pobliżu przylądka Rozewie. Czarne złoto może wydostawać się na powierzchnię samoczynnie, w wyniku działającego na nie podziemnego ciśnienia, ale czasami trzeba mu "pomóc" ogromnymi pompami. Do wydobycia ropy z dna służą platformy wiertnicze podparte filarami. Pomiędzy nimi, aż do złoża biegnie trzpień wiertniczy. Ropa naftowa znajduje się również w tzw. piaskach bitumicznych, ale ich eksploatacja jest nieekonomiczna.

PRZETWARZANIE

Po wydobyciu ropy naftowej jest ona poddawana procesowi rektyfikacji, zwanej powszechnie destylacją frakcyjną. Ropę wprowadza się do pieca destylacyjnego, którego schemat widzicie na rysunku obok, i podgrzewa do ok. 350oC. Dzięki różnicom temperatur wrzenia poszczególnych składników ropy rozdzielają się one na frakcje. Pary lżejsze wędrują do górnych części pieca (zielone strzałki), gdzie, w miarę wzrostu wysokości maleje temperatura. Pary o cięższych cząsteczkach skraplają się już w następnym zbiorniku i spływają do odpowiednich magazynów(strzałki różowe). Do najwyższej części docierają już tylko najlżejsze gazy rafineryjne. Odkrywcą metody destylacji frakcyjnej był polski chemik Ignacy Łukasiewicz. Aby zwiększyć wydajność przetwarzania ropy naftowej naftę i oleje ciężkie poddaje się tzw. krakingowi - ogrzewa się je i poddaje działaniu wysokiego ciśnienia rozrywając następnie łańcuchy węgla. Metodą tą uzyskuje się oleje lekkie i benzynę.

ZASTOSOWANIE

Ropę naftową wykorzystuje się już od dawna, używana była m.in. do balsamowania zwłok, robienia pochodni, leków, a także jako środek zapalający w machinach wojennych. Obecnie najwięcej zużywają jej wszystkie gałęzie przemysłu, szczególnie motoryzacja do produkcji olejów, smarów itp. Produkty destylacji (patrz przetwarzanie) służą do produkcji tworzyw sztucznych, środków dezynfekujących, gumy, kosmetyków, barwników, leków, wyrobów farbiarskich oraz syntetycznych tkanin.

NIEBEZPIECZEŃSTWA

Niebezpieczeństwa związane z ropą naftową są znane każdemu z nas, Najczęstszą przyczyną katastrof są zderzenia lub zatonięcia tankowców. Ropa wycieka z ładowni tworząc ogromne często palące się plamy. Zlepia skrzydła ptakom, a opadający pył niszczy życie na dnie. Największy wylew w historii spowodowały działania wojenne w Zatoce Perskiej - wyciekł wtedy ponad 1km3 ropy. Czarne złoto, chociaż pośrednio, zagraża również powietrzu. W większości krajów na 100 osób przypada więcej niż 10 samochodów. Silniki na benzynę i ropę wydalają do atmosfery niespalone węglowodory, dwutlenek węgla (CO2), tlenki azotu i związki ołowiu. Część zanieczyszczeń ulega przemianom pod wpływem słońca tworząc smog - mgłę pyłów unoszącą się nad większymi miastami.