Paliwa kopalne: przetwarzanie i destylacja ropy naftowej

Ta praca została zweryfikowana przez naszego nauczyciela: 19.01.2024 o 18:10

Rodzaj zadania: Referat

Dodane: 11.01.2024 o 19:00

Paliwa kopalne to substancje energetyczne, które powstały w wyniku procesów geologicznych zachodzących przez miliony lat pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia. Do paliw kopalnych zalicza się węgiel, ropę naftową oraz gaz ziemny. Ze względu na coraz większą świadomość związku pomiędzy spalaniem paliw kopalnych a zmianami klimatycznymi, ważna jest szczegółowa wiedza zarówno na temat wydobycia, przetwarzania jak i postępującej destylacji ropy naftowej.

Ropa naftowa, zwana "czarnym złotem", to mieszanina złożona z setek różnych węglowodorów, które mogą mieć postać gazową, ciekłą lub stałą. Przetwarzanie ropy naftowej odbywa się w rafineriach i jest jednym z najważniejszych procesów przemysłowych w światowej gospodarce. Podstawową metodą separacji składników ropy naftowej jest destylacja frakcyjna, która oparta jest na różnicach w temperaturach wrzenia poszczególnych frakcji.

Proces destylacji frakcyjnej odbywa się w specjalnych wieżach destylacyjnych, zwanych kolonami rektyfikacyjnymi. Ropa, po podgrzaniu do temperatury około 350-400°C, wprowadzana jest do dolnej części wieży, gdzie pod wpływem wysokiej temperatury większość składników mieszaniny przechodzi w stan gazowy. Gazy te wraz z unoszącą się parą wędrują w górę wieży, która jest schładzana, dzięki czemu możliwe jest kondensowanie lżejszych frakcji w miarę przemieszczania się w górę.

Na różnych wysokościach wieży są tzw. talerze, na których skraplają się komponenty o podobnych temperaturach wrzenia. Każda z takich frakcji kondensujących się na różnych talerzach to mieszanka substancji o zbliżonych własnościach. Najlżejsze frakcje kondensują się u góry wieży, są to m.in. gazy takie jak metan, etan, propan, a także benzyna lotnicza. Niżej kondensują się frakcje cieńsze, np. benzyna samochodowa czy nafta, natomiast w środkowej części wieży znajdują się oleje napędowe, smary, oleje opałowe. Najcięższe frakcje, tj. mazut czy asfalty, pozostają na dnie.

Ponadto, niektóre składniki ropy, jak siarkowodór czy tlenki azotu, są usuwane w procesie oczyszczania, ponieważ są szkodliwe dla środowiska oraz mogą katalizować korozję urządzeń. Z kolei związki siarki są ekstrahowane w procesie hydroodsiarczania. Na kolejnym etapie przetwarzania stosuje się procesy konwersji, takie jak kraking, reforming czy alkylation, aby dalej modyfikować strukture chemiczną frakcji i uzyskać produkty o pożądanych charakterystykach.

Warto również pamiętać, że choć frakcje uzyskane z destylacji ropy naftowej mają szerokie zastosowanie, zarówno jako paliwa (np. benzyna, olej napędowy, olej opałowy), jak i surowce do produkcji tworzyw sztucznych czy lekarstw, ich używanie ma poważne konsekwencje dla środowiska. Spalanie paliw kopalnych jest głównym źródłem emisji dwutlenku węgla, który jest gazem cieplarnianym przyczyniającym się do globalnego ocieplenia. Ponadto, ekstrakcja i przetwarzanie ropy naftowej niesie za sobą ryzyko wycieków, który może prowadzić do zanieczyszczenia ekosystemów wodnych i lądowych.

W związku z tym, obecnie wielki nacisk kładzie się na rozwój alternatywnych źródeł energii, takich jak energia odnawialna (wiatrowa, słoneczna, geotermalna) oraz poszukiwanie nowych, bardziej ekologicznych sposobów wydobycia i wykorzystania paliw. Przemysł naftowy również stara się modernizować swoje procesy w celu ograniczenia negatywnego wpływu na środowisko, choć praktyczne zastosowania takich rozwiązań wciąż wymagają czasu i znacznych inwestycji.