Olej: właściwości, metody ekstrakcji i przetwarzania

Olej to naturalne paliwo kopalne, które jest oleistą cieczą, mętną żółtą lub jasnobrązową – do koloru czarnego, o specyficznym zapachu. Ze względu na zawartość w składzie znacznej ilości różnych węglowodorów, ten naturalny surowiec zaczął zajmować czołową pozycję wśród innych surowców energetycznych.

Najważniejszą zaletą oleju jest możliwość uwolnienia znacznej ilości energii cieplnej podczas spalania. To właśnie ta cecha, a także możliwość transportu na znaczne odległości, sprawiły, że stał się czarnym złotem – najbardziej pożądanym surowcem energetycznym na skalę planetarną. Ponadto ten rodzaj surowca mineralnego jest podstawą przemysłu petrochemicznego, co umożliwia pozyskiwanie szerokiej gamy substancji niezbędnych w wielu gałęziach przemysłu, energetyce i transporcie.

Metody wydobywcze

Główne złoża ropy występują w złożach podziemnych, które są pustkami zlokalizowanymi na głębokości nieprzekraczającej 3 km. Aby go wydobyć, budowane są studnie, dzięki którym kopalnie osiągną wymagany poziom występowania.

Nie wdając się we wszystkie niuanse technologiczne, metody wydobycia ropy naftowej w zależności od poziomu ciśnienia w zbiorniku, sposobu jego dostarczania oraz technologii wydobycia dzieli się na trzy rodzaje.

Podstawowa

Oleista ciecz opuszcza swoje miejsce zamieszkania (rezerwuar ropy) w wyniku działania sił przyrody. Zwykle zastępuje go woda lub gazy. Jeśli istniejące ciśnienie nie wystarcza do niezależnego wylotu oleju (wytryskiwania), podłączane są specjalne pompy. Przy tej metodzie produkcji odzysk ropy z odwiertu z reguły nie przekracza 15%.

Wtórny

Po wyczerpaniu możliwości pierwotnej metody wydobycia ropy zastępuje się ją metodą wtórną, której istotą jest sztuczne wtryskiwanie ciśnienia do złoża. Odbywa się to poprzez pompowanie do zbiornika wody z pobliskich zbiorników słodkiej wody lub gazów pochodzenia naturalnego (powietrze i produkty jego separacji, towarzyszący lub gaz ziemny). Takie rozwiązania technologiczne zwiększają odzysk oleju nawet o 30%.

Trzeciorzędowy

Kolejnym etapem zwiększania wydobycia ropy, pozwalającym na zwiększenie produktywności nawet o 45%, jest metoda trzeciorzędowa. Opiera się na oddziaływaniach, które zwiększają poziom energii podstawowego zasobu naturalnego. Jak łatwo się domyślić, jest to przede wszystkim wzrost temperatury, prowadzący do wzrostu parametru fizycznego niezbędnego do wydobycia oleju – ciśnienia.

Ale to właśnie trzeciorzędna metoda, przyjęta przez nafciarzy trzeciego tysiąclecia, umożliwiła zaopatrzenie światowej gospodarki w miliony baryłek ropy.

Procesy przetwarzania

Olej uzyskany w wyniku ekstrakcji jest mało używany w czystej postaci. Dużo większym zainteresowaniem cieszą się produkty jego przetwórstwa – różnego rodzaju paliwa, a także surowce dla przemysłu chemicznego.

Podstawowa

Przygotowanie oleju

Olej dostarczany do przedsiębiorstw zawiera zanieczyszczenia w swoim składzie: gaz, wodę, cząstki stałe, które należy usunąć. Na etapie przygotowań przechodzi:

• czyszczenie z zanieczyszczeń pochodzenia mechanicznego,
• uwolnienie z węglowodorów o małej gęstości (zwykle gazowych),
• odwodnienie wraz z odsalaniem elektrycznym.

Destylacja atmosferyczna

Rafinowany olej trafia do cylindrycznej pionowej kolumny (destylacyjnej), gdzie jest wystawiony na działanie pary przemieszczającej się od dołu do góry. W wyniku ogrzewania, osiągając temperaturę 400 0 С, dzieli się na frakcje:

• benzyna,
• nafta oczyszczona,
• diesel,
• płynny olej opałowy.

Destylacja próżniowa

Destylacja próżniowa służy do oddzielania destylatów olejowych i próżniowego oleju napędowego od oleju opałowego. Produkty potrzebne do produkcji paliw, olejów, parafiny oraz szeregu produktów rafinowanych i petrochemicznych. Pozostała frakcja ciężka to smoła używana do produkcji materiałów budowlanych, takich jak bitum i olej opałowy.

Wtórny

Ponieważ produkty pierwotnej rafinacji ropy naftowej nie różnią się niezbędnymi właściwościami rynkowymi, w celu poprawy jakości poddawane są wtórnemu przetwarzaniu.

Reformowanie

Proces reformingu katalitycznego, który opiera się na przesączaniu płynu przez złoże katalizatora platynowego, jest przeznaczony do produkcji wysokooktanowej benzyny i węglowodorów aromatycznych.

Hydrorafinacja

Ten proces technologiczny ma na celu zmniejszenie ilości zanieczyszczeń pod wpływem wodoru. Zmniejsza to ilość żywic, asfaltenów, a także substancji zawierających dużą ilość tlenu.

Kraking katalityczny

Kraking katalityczny jest jednym z głównych procesów rafinacji wtórnej ropy naftowej, mającym na celu zwiększenie liczby oktanowej benzyny, otrzymanie gazów węglowodorowych i koksu. Jego istota polega na uzyskaniu małych cząsteczek z większych związków przy zastosowaniu ogrzewania i zastosowania katalizatora.

Hydrokraking

Aby otrzymać olej napędowy i jeden ze składników benzyny silnikowej – benzynę hydrokrakingową, środkową frakcję destylacji próżniowej (olej napędowy) rozszczepia się w obecności znacznej ilości wodoru.

Spiekanie

Proces beztlenowego podgrzewania frakcji oleju ciężkiego z pozostałości po wtórnej obróbce nazywany jest „koksowaniem”. Jego celem jest uzyskanie koksu naftowego – produktu o dużej odporności na korozję.

Izomeryzacja

Pozyskanie izomerycznych surowców węglowodorowych dla petrochemii oraz szeregu składników benzyny nie może obejść się bez izomeryzacji – zmiany struktury molekularnej substancji przy zachowaniu jej parametrów jakościowych i ilościowych.

Alkilacja

Cel, jakim jest zwiększenie liczby oktanowej benzyny, zmusił technologów do opracowania tego procesu stosowania niskowartościowych produktów krakowania jako ważnych składników benzyny. Jej istota polega na molekularnym oddziaływaniu na materiał źródłowy za pomocą alkili – cząstek węglowodorów nasyconych.

Przechowywanie i transport

Do przechowywania ropy naftowej stosuje się specjalne pionowe zbiorniki naziemne i podziemne. Z reguły nowoczesne magazyny to dobrze zorganizowane struktury – zbiorniki przystosowane do odbioru i dystrybucji ropy.

Transport niebieskiego paliwa odbywa się za pomocą:

• Tankowce – statki o pojemności do 30 000 ton, transportujące ten płynny surowiec energetyczny po morzach i rzekach.
• Rurociągi naftowe, które umożliwiają przesyłanie ogromnych ilości ropy na duże odległości przy minimalnych kosztach pod ziemią.
• Cysterny kolejowe dostarczające ropę w małych ilościach do odległych obszarów.

Transport samochodowy nie jest ekonomicznie opłacalny dla dostaw ropy naftowej, dlatego służy do transportu gotowych produktów naftowych do konsumentów końcowych.

Przetwarzanie produktów

Wyjątkowość ropy polega na tym, że w wyniku przeróbki uzyskuje się z niej produkty, które są wykorzystywane we wszystkich sektorach gospodarki narodowej: od przemysłu po życie codzienne.

Paliwo

Paliwa ropopochodne zostaną podzielone na grupy, z których główne to:

• benzyny lotnicze i samochodowe,
• olej napędowy,
• olej opałowy,
• nafta oczyszczona.

Znajdują zastosowanie w transporcie i energetyce.

Plastikowy

Tworzywa sztuczne to jeden z wybitnych wynalazków naukowców XX wieku. Te wielkocząsteczkowe związki ze względu na swoje właściwości: lekkość, odporność na wilgoć i szereg agresywnych cieczy, a także niską przewodność cieplną i elektryczną, wraz z fizjologiczną szkodliwością dla organizmu człowieka, znajdują szerokie zastosowanie jako surowce do produkcji. pojemników, materiałów izolacyjnych, a nawet mebli.

Produkcja bardzo potrzebnego materiału, jakim jest obecnie plastik, sięga dziś 200 milionów ton rocznie.

Tkaniny syntetyczne

Najszersza oferta nowoczesnych tkanin, do których należą: poliester (lavsan), holofiber, akryl, nylon, nylon, tkaniny stretch, a także sztuczne futro i sztuczna skóra to produkty uszlachetnione. Oprócz celów czysto domowych, ze względu na wytrzymałość, elastyczność, trwałość i praktyczność tych materiałów, tworzywa sztuczne są wykorzystywane w lotnictwie, budownictwie i rolnictwie.

Gumowy

Polimery syntetyczne o właściwościach elastycznych, lepkich, hydrofobowych i dielektrycznych stały się powszechne dzięki wytwarzanym z nich produktom: gumie i ebonitowi. Podczas gdy te pierwsze można znaleźć jako opony do samochodów, samolotów i rowerów, te drugie są niezbędne jako materiały elektroizolacyjne.

Blok żywnościowy

Problem braku pożywienia z każdym dniem staje się coraz bardziej dotkliwy dla ludzkości. Jest całkiem możliwe, że produkty naturalne zostaną wkrótce zastąpione produktami spożywczymi syntetyzowanymi z oleju. Współczesny przemysł spożywczy aktywnie promuje na rynek: sztuczny kawior, gumę do żucia, wanilinę, barwniki i koncentraty. Oczywiście wszystkie są produktami rafinowanymi.

Zastosowanie w medycynie i kosmetyce

Pochodne ropy naftowej od dawna zajmują swoje miejsce na półkach drogerii jako remedium na alergie, bóle głowy, gorączkę, infekcje i stres. Oprócz mnogości pojemników służących do celów czysto medycznych można osobno zanotować perspektywy wykonania całej klasy protez plastikowych wykonanych metodą modelowania 3D.

Innym obszarem stosowania produktów ropopochodnych jest to, że współczesne kobiety nie mogą obejść się bez całego zestawu kosmetyków na bazie ropy naftowej. Są to lakiery, cienie, ołówki, barwniki, biżuteria i perfumy. Standardowy zestaw produktów, które są doskonałym dodatkiem do odzieży, obuwia i galanterii, również na bazie oleju.

Oczywiste jest, że tak szerokie zastosowanie produktów rafinowanych wymaga odkrywania coraz to nowych złóż.

Światowe pola naftowe są rozmieszczone geograficznie w następujący sposób:

Rezerwy świata

Według najnowszych danych z lutego 2020 r. Liderami zasobów ropy naftowej są:

Należy zauważyć, że dane te są stale aktualizowane dzięki poszukiwaniom geologicznym. Na dnie Oceanu Światowego znajdują się również ogromne złoża węglowodorów.

Kraje produkujące ropę

Ze względu na szereg przyczyn ekonomicznych, politycznych i historycznych lista krajów zajmujących pierwsze linie rankingów pod względem wydobycia ropy różni się nieznacznie od listy krajów o znacznych zasobach tego rodzaju paliwa naturalnego.

Lista krajów wiodących pod względem wydobycia ropy:

Jest dość oczywiste, że pomimo ograniczonych zasobów (choć dokładny poziom tych zasobów jest bardzo trudny do oszacowania nawet w przybliżeniu), ropa jeszcze długo zachowa pozycję lidera jako główny naturalny surowiec energetyczny światowej gospodarki.