KEMIJA: REFERAT

NAFTA:

PREDELAVA IN CRPANJE NAFTE

Nafta spada med najpomembnejše osnovne surovine, ki se nahajajo v naravi. Poleg zamaljskega plina je majpomembnejši vir ogljikovodikov. Nafta je vir govir, pogonskih sredstev, maziv, gradbenih materialov ter ključna surovina za kemikalije.

Okrog 90% nafte porabijo za proizvodnjo energije za pogon motorjev v prevoznih vozilih, v industriji, pri proizvodnji el. Energije in za kurjavo. Le okrog 10% nafte predelajo v kemikalije. Te kemikalije imenujemo PETROKEMIKALIJE, kemijsko predelavo nafte pa PETROKEMIJA.

(RAZPREDELNICA)

Največji delež v porabi goriv iz nafte ima motorni bencin, ki v razvitih državah dosega skoraj polovico vse porabe nafte. Sledita mu korilno olje in gorivo za diesel motorje, ki sta v bistvu zelo podobna. Težka olja so zlasti mazalna olja, del pa tudi predelajo v posebna goriva.

Če bi poraba nafte naraščala, kot je v zadnjih 20-ih letih, bi porabili vse znane zaloge nafte do l. 2025. Zato so v 80. letih začeli porabo nafte zavirati z višanjem cen.

ZALOGE NAFTE

Podatki o zalogah nafte in plina so dokaj zanesljivi samo za že odkrita nahajališča. Z vrtanjem v zemeljsko skorjo, zlasti z globokimi vrtinami odkrivajo nova nahajališča.

Največja nahajališča so na Srednjem vzhodu, zlatsi v Saudski Arabiji in Kuvajtu.Tam tudi odkrivajo nove zaloge nafte, skoraj polovico svetovnih novih zalog. Ti dve državi sta tudi največji izvoznici nafte na svetu, največji uviznici pa sta ZDA in Zahodna Arabija.

(razpredelnica)

SESTAVA NAFTE

Nafta je pretežno zmes ogljikovodikov.

ALKANIv nafti vsebujejo od enega do blizu 40 C-atomov. V sledovih pa so v nafti našli tudi alkane z verigami do 80 C-atomov. Verige C-atomov alkanov v nafti so pogosto razvejene.

CIKLOALKANI v nafti imajo večinoma 5- in 6-členske obroče. Našli pa so tudi cikloalkane s 7-členskimi obroči.

ALKENI so v nafti v majhnih količinah, ALKINI pa le redko in v sledovih.

ARENI ALI AROMATSKI O.V. so v vseh vrstah nafte, največ benzen in njegovi homologi. V manjših količinah so v nafti tudi areni z več obroči.

Razmerja med o.v. iz nafte so odvisna od vira nafte – v nekaterih vrstah prevladujejo alkani, v drugih je velik delež arenov.

Nafta pa ima tudi nazaželene primesi: žveplove, dušikove in kisikove spojine (do 3%).

O.v., ki sestavljajo nafto, pri zgorevanju sproščajo energijo.

ISKANJE IN ČRPANJE NAFTE

Nafto iščejo geologi, ki najprej preiskujejo kamenine, zlasti tiste, v katerih najdejo fosile. Če geološke raizskave vzbujajo upanje, da je v zemlji nafta, naredijo vrtino, sprožijo v njej eksplozijo in z geofoni "prisluškujejo" valovanju, ki ga je sprožila eksplozija. Ta valovanja pretvorijo v el. Impulze in jih posnamejo na megnetni trak. Iz takih posnetkov razberejo, kje so poleg trdnih tudi tekoče plasti. Potem sledijo poskusna vrtanja. Z njimi preverijo, ali gre res za nafto in kako veliko je "naftno polje".

Prve količine nafte potisne iz vrtine na površje stisnjen zemeljski plin, ki se nabere v poroznih kameninah nad nafto. Ko njegov pritisk popusti, nafto črpajo s črpalkami na površje Zemje. Vendar lahko s črpanje potegnjejo na površino le tretjino nafte iz ležišča. To je primarno črpanje. Ostalo nafto pridobijo tako, da v vrtino potiskajo vodo, vodno paro ali plin, ki izganja nafto iz poroznih kamenin in jo žene na površje. To je sekundarno črpanje.

Raziskujejo tudi načine za terciarno črpanje, npr. Z dodajanjem detergenta tekočini za črpanje ali pa vodotone polimere.

TRANSPORT NAFTE

Le manjši del nafte predelajo blizu črpališč. Večino morajo transportirati do rafinerij, v katerih nafto predelujejo. To opravijo z ladjami – tankerji in po cevovodih, ki jim previjo naftovodi. Dolgi naftovodi imajo vmesne črpalne postaje. Veliki tankerji lahko naložijo pol milijona ton nafte. (Pri tankerjih je sporno dejstvo, da lahko pride do razlitja nafte, ki vode močno onesnaži).

PREDELAVA NAFTE

Trije najpomambnejši načini predelave nafte so

izomerizacija

razgradnja ali kreking

alkiliranje

Prva stopnja predelave nafte je vedno odstranitev lahko hlapljivih sestavin, nato sledi frakcionirna destilacija v posamezne frakcije. Destilacija nafte poteka tako, da teče nafta iz rezervoarja skozi kotel po ceveh, ki jih segrevajo na 350°C. Pare prehajajo v destilacijsko kolono, ki deluje kot hladolnik. Segratje nafte mora biti zelo hitro, da ne bi prišlo do cepitve molekul že v ceveh. Zato je temp. v ceveh 1300°C, kar omogoča doseganje potrebne temp. nafte 350°C že ob hitrem pretoku nafte skozi kotel.

Vsaj polovico motornega bencina dobijo s postopkom razcepa sestavin višjih frakcij v nižje. Postopek teče s pomočjo katalizatorjev, zato mu pravijo katalitični kreking. Višja frakcija priteka iz kotla za vakuumsko destilacijo in se pomeša s katalizatorjem. V reaktorju se višji o.v. cepijo na nižje. Iz reaktorja pehajajo v destilacijsko kolono, kjer dobijo frakcije tega postopka. Ko se katalizator zamaši (prekrije z ogljikom), ga usposobijo za novo delovanje tako, da ogljik na njegovi površini sežgejo v regeneratorju.

Izomerizacija je pomemben postopek v petrokemijski ind., ker se s tem poveča vsebnost razvejanih alkanov v bencinu. Prisotnos teh alkanov je pomambna, ker zviša t.i. oktansko št., za ugodno delovanje bencinskih motorjev pa je boljše čim višje oktansko.št.

Izomerizacija poteka ob prisotnosti katalizatorjev, na primer AlCl3, in je kemijsko zapleten postopek. Iz butana dobimo po izomerizaciji med drugim 2-metilpropan (izobutan):

Alkiliranje je pomemben postopek za pripravo alkibenzenov ali razvejanih alkanov. 2,2,4-trimetilpetana je malo v bencinskih frakcijah in ga med drugim dobivajo s sintezo, z alkiliranjem izobutana z izobutenom. Izobitan dobivajo z izomeracijo butana in ga pertvorijo dalje v izobuten, obe molekuli se nato združita v postopku alkiliranja.

Večina omenjenih postopkov predelave nafte je med seboj povezanih, ker neustrezne dele posameznih frakcij lahko vračamo nazaj v isti ali drugi postopek. Produkte razgradnje ali kemijskih sprememb porazdelijo glede na uporabnostne zahteve.