W skład ropy naftowej wchodzą następujące węglowodory: heksan, pentan, butan, dodekan, heptan, oktan, oktadekan, pentadekan, tetrakontan, pentakozan. Ropa charakteryzuje się specyficznym zapachem. To oleista ciecz, która nie miesza się z wodą. Wykazuje łatwopalność.
Wiele milionów lat temu ropa naftowa powstała z drobnych szczątków organicznych (rośliny oraz zwierzęta). Na dnie zbiorników wodnych organizmy te pokrywała warstwa piasku oraz mułu. Warstwy te wraz z upływem lat przechodziły w skałę. W wyniku ciepła, nacisku skał oraz bakterii szczątki organiczne przechodziły w ropę naftową. e80% złóż ropy naftowej pochodzi z ery mezozoicznej lub z trzeciorzędu. Tylko w skałach osadowych ropa może występować. W przeważającej ilości są to piaskowce. W ich szczelinach oraz porach występuje ropa. Warunkiem powstania ropy naftowej jest obecność skał nieprzepuszczalnych, które pokrywają warstwy przepuszczalne. Ropa naftowa jest obecny na każdym kontynencie. Może występować na dnie mórz. W szelfach niedaleko brzegu budowane są platformy wiertnicze, na której instalowane są urządzenia wiertnicze oraz wieżę szybową. Ropa wydobywająca się z szybów jest transportowana tankowcami, rurociągami, cysternami do rafinerii. Jest to tzw. surowa ropa- mieszanina związków węgla oraz wodoru. W rafinerii ma miejsce oddzielnie tych substancji. Obok ropy naftowej występują także złoża gazu ziemnego. Podstawowym składnikiem gazu ziemnego jest metan.
Proces destylacji ropy naftowej
Pierwszym etapem ropy naftowej jest destylacji frakcyjna, która zachodzi we wieży destylacyjnej. Surowa ropa jest podgrzewana po to, aby główne składniki ropy przeszły w stan gazowy. Pary kierujące się w górę wieży destylacyjnej ulęgają oziębieniu i ponownie przechodzą w ciecz. Przechodzenie w stan ciekły zachodzi w różnych temperaturach. Dlatego poszczególne frakcje wychodzą z wieży destylacyjnej w różnych momentach. Do frakcji ropy naftowej zaliczamy naftę, benzynę, oleje opałowe oraz smarowe, asfalt. W czasie destylacji ropy naftowej powstaje także gaz. Część substancji uzyskanych w czasie destylacji ma konsystencje zbyt gęstą, aby mogły być stosowane w tej postaci.
Następnym procesem obróbki ropy naftowej jest kraking, który polega na rozkładzie substancji powstałych w wyniku destylacji ropy na substancje o krótszych łańcuchach węglowych. Uzyskujemy w ten sposób benzynę oraz oleje lekkie.
Produkty otrzymane w czasie destylacji frakcyjnej:
- Gaz, w skład którego wchodzą lekkie węglowodory o krótkich łańcuchach węglowych ( liczba atomów węgla >4).
2. Eter naftowy, którego gęstość wynosi 0,7g/cm3. W jego skład wchodzą lekkie węglowodory, o krótkich łańcuchach węglowych. Eter jest wykorzystywany jako rozpuszczalnik w czasie ekstrakcji oraz jako benzyna apteczna. Temperatura wrzenia 100-1800C.
3. Benzyna lekka, której gęstość wynosi 0,7-0,75 g/cm3 znalazła zastosowanie jako lecznicza benzyna. Temperatura wrzenia 700C.
4. Benzyna ciężka, której gęstość wynosi 0,75 g/cm3 znalazła zastosowanie jako samochodowa benzyna. Temperatura wrzenia 100-1500C.
5. Ligroina (benzyna lakowa). Temperatura wrzenia 100-1800C.
6. Nafta z temperatura wrzenia 215- 3250C.
7. Oleje naftowe charakteryzują się temperaturą wrzenia powyżej 3250C. Są to pozostałości po destylacji ropy naftowej pod ciśnieniem atmosferycznym. Gdy oleje naftowe poddamy destylacji próżniowej, to jesteśmy w stanie otrzymać różne oleje naftowe, takie jak: oleje smarowe, silnikowe (stosowane w silnikach Diesla), parafinowe (z nich wyrabiana jest parafina, stosowana w procesie produkcyjnym świec), gazowe (pod wpływem pirolizy są przerabiane na mieszankę gazów, używanych w oświetleniach).
8. Parafina z temperaturą topnienia wynoszącą: 15-600C. To transparentne, bezbarwne ciało krystaliczne. W skład parafiny wchodzą węglowodory o łańcuchach węglowych zawierających 19-39 atomów węgla. Parafina może być stosowana jako izolator w elektrotechnice. Jest także wykorzystywana w procesie produkcyjnym świec.
9. Wazelina, która jest pozostałością po destylacji lżejszych składników.
10. Smoła ropna, która jest końcową pozostałością przeróbki ropy naftowej jest smoła ropna (asfalt naftowy), który jest wykorzystywany do pokrywania nawierzchni.
W wyniku przeróbki ropy naftowej uzyskiwane są także jako produkty oboczne: kwasy zielone, kwasy mahoniowe oraz kwasy naftanowe. Sole cynku oraz miedzi tych kwasów są wykorzystywane jako środki grzybobójcze oraz w procesie konserwacji drewna. Ponadto sole kwasów zielonych oraz mahoniowych są stosowane w włókiennictwie w procesie chłodzenia metali.
Temperatury zapłonu różnych frakcji ropy naftowej. Jak już wcześniej wspomniano ropa naftowa to mieszanina różnych węglowodorów. Temperatura zapłonu dla każdego ze składników ropy naftowej jest inna. Temperatury zapłonu dla poszczególnych frakcji maja wartość:
- nafta (38-740C);
- mazutu (65-1000C);
- benzyna (28-340C);
- parafiny (1990C).
Wykorzystanie ropy naftowej
50% energii powstaje dzięki zastosowaniu ropy naftowej. Surowiec ten jest wykorzystywany m.in.: w przemyśle, transporcie i innych gałęziach gospodarki. Ropa jest wykorzystywana w produkcji smarów, paliw, olejów silnikowych, nawierzchni asfaltowych, kosmetyków, barwników, substancji wybuchowych, leków, nawozów oraz włókien sztucznych, substancji owadobójczych, kauczuku, atramentu, plastiku i wielu innych produktów. Dzięki ropie naftowej mógł nastąpić szybki rozwój cywilizacji. W wieku XX stosowanie ropy naftowej niesie ze sobą także wiele szkód dla środowiska. Zanieczyszczenia wód ropą powstają w wyniku katastrof tankowców oraz w czasie ich czyszczenia. Niekorzystne dla środowiska są także liczne awarie w platformach wiertniczych. Największe niebezpieczeństwo niosą za sobą tankowce. W wyniku zatonięcia zgromadzona w nich ropa naftowa zanieczyszcza ogromne obszary morskie. W wyniku wycieków ginie wiele organizmów zwierzęcych oraz roślinnych.
Atmosfera ziemska jest narażona na zanieczyszczenia powstałe w wyniku stosowania benzyny w samochodach. Szkodliwe działanie ropy jest także widoczne w dużych aglomeracjach miejskich. Coraz więcej osób posiada swój własny samochód. Silniki samochodowe napędzane na benzynę emitują do atmosfery szkodliwe węglowodoru, tlenki azotu, tlenek węgla oraz związki ołowiu. W wyniku tych zanieczyszczeń może tworzyć się smog- zanieczyszczona mgła unosząca się w powietrzu. Przyczyną kwaśnych deszczy jest wydzielany ze spalin samochodowych tlenek azotu. Kwaśne deszcze powodują skażenie jezior, rzek, niszczą obszary zalesione. Obecnie panuje tendencja do ograniczenia emisji spalin. Stosowana jest benzyna bezołowiowa. W wielu samochodach stosowane są specjalne katalizatory spalin, których zadaniem jest zredukowanie szkodliwych gazów emitowanych do atmosfery.
Zasoby ropy naftowej wciąż ulegają zmniejszeniu. Za około 40 lat może dojść do takiej sytuacji, że wszystkie rezerwy ropy zostaną wyczerpane. Największe ilości ropy naftowej występują na Bliskim Wschodzie (65% globalnej ilości). Do głównych producentów ropy naftowej należą: Stany Zjednoczone, Rosja, Meksyk, Arabia Saudyjska, Iran, Wenezuela, Irak, Chiny oraz Wielka Brytania. Polska może pochwalić się rocznym wydobyciem ropy naftowej w ilości 0,2 miliony ton (0,01% globalnego wydobycia).
