Olej skalny, szerzej znany jako ropa naftowa, to surowiec węglowodorowy, który możemy wykorzystać do otrzymania następujących produktów: oleje smarowe, benzyna, nafta, parafina. Ropa była stosowana już w czasach starożytnych, ale jej gwałtowny rozwój miał miejsce w latach 60 XIX wieku.

Ropa naftowa nie ulega rozpuszczeniu w wodzie. To ciemnobrunatna ciecz o charakterystycznym zapachu. Jej gęstość wynosi 0,79-0,96 g/cm3. Może także przyjmować barwę jasną i lekko opalizującą.

Węglowodory wchodzące w skład ropy naftowej:

- węglowodory oleinowe, będące homologami etylenu;

- węglowodory nasycone parafinowe, będące homologami metanu;

- węglowodory aromatyczne, będące pochodnymi benzenu;

- węglowodory nasycone cykliczne (naftanowe);

- cykloheskan, cyklopentan oraz ich pochodne.

Obok węglowodorów w skład ropy naftowej mogą wchodzić związki organiczne, które zawierają siarkę, tlen oraz azot. Ropę naftowa ze względu na ilość siarki możemy podzielić na: wysokosiarkową (ilość siarki przekraczająca 0,1%) oraz niskosiarkową (ilość siarki większa niż 0,5%). Ilość siarki może wynieść więcej niż 6%.

Ropę naftowa możemy podzielić także ze względu na rodzaj związku będącego w przewadze nad innymi (ropa parafinowa, aromatyczna, bezparafinowa, naftanowa).

Warunkiem koniecznym do uzyskania złoża ropy jest struktura geologiczna spełniająca określone wymogi (antyklina). Warstwa ta musi zdolna do zatrzymania ropy w kolektorze przez nieprzepuszczalne warstwy (łupki ilaste).

Pod wpływem gazu ziemnego i bardzo wysokim ciśnieniem ropa naftowa może wypływać samorzutnie z wnętrza skał, nawet jeżeli leży bardzo głęboko. W razie spadku ciśnienia ropę należy wypompowywać.

Ropa naftowa występuje na każdym kontynencie. Największe jej ilości znajdują się na Bliskim Wschodzie (Arabia Saudyjska, Kuwejt, Iran, Irak, Zjednoczone Emiraty Arabskie), Meksyku, Stanach Zjednoczonych (stan Teksas), Rosji, Kanadzie, północnej Afryce.

W 1852 roku Ignacy Łukasiewicz w Krośnie dokonał pierwszej destylacji ropy naftowej. Kilka lat później wynalazł lampę naftową, która miała szerokie zastosowanie, m.in. do oświetlenia. W 1854 roku w Krośnie zakłada, jako pierwszy na świecie, kopalnie ropy naftowej.

Ropa naftowa jest przerabiana w wyniku destylacji frakcyjnej i w procesie krakingu. Uzależnione to jest od typu ropy naftowej oraz od oczekiwanego produktu.

Procesy destylacji frakcyjnej opierają się na tym, że skład pary wrzącej mieszaniny ciekłej jest inny niż skład ciekłej mieszaniny. W wyniku skraplania wydzielającej się pary z wrzącej cieczy, jesteśmy w stanie otrzymać kilka frakcji destylatu charakteryzujących się odmiennym składem niż ciecz destylowana. Proces rektyfikacji kilkukrotnym destylowaniu destylatu w celu uzyskaniu lepszej czystości. Jesteśmy w stanie otrzymać frakcję różniące się między sobą tylko o jeden stopień, jeżeli weźmiemy pod uwagę ich temperatury wrzenia.

Temperatury wrzenia w reakcji destylacji ropy naftowej:

- < 110C- gaz opałowy;

- 110C- benzyna oraz paliwa silnikowe;

- 180C- nafta;

- 260C- oleje opalowe;

- < 340C- smoła, masy bitumiczne oraz asfalt.

Dobrze prosperujące rafinerie w procesie destylacji są w stanie uzyskać około 1000 baryłek w ciągu 24 godzin.

Rafinerię możemy podzielić na: paliwowo-olejowe, wytwarzające specjalne produkty oraz paliwowe.

W rafinerii paliwowo-olejowej stosowana jest metoda zachowawcza przeróbki ropy, która polega na rozkładzie ropy na poszczególne frakcje. Nie zachodzi chemiczna zmiana składników. Destylacja ropy naftowej zachodzi pod normalnym ciśnieniem. Jesteśmy w stanie otrzymać frakcje z temperatura wrzenia równą 300-3500C, zaś pod zmniejszonym ciśnieniem występują frakcję wyższą temperaturą wrzenia. Zmniejszone ciśnienie jest stosowane, aby nie doszło do rozkładu składników ropy. Procesy destylacyjne zachodzą w rurowo-wieżowych instalacjach (kolumny destylacyjne, piece, pompy, chłodnice, wymienniki ciepła). Po odwodnieniu ropa poddawana jest stabilizacji, w wyniku której oddzielane są najlżejsze gazowe węglowodory. Następnie ropa jest podgrzewana w piecu do temperatury równej 3500C i wprowadzana do kolumny destylacyjnej. Tam ulega rozdzieleniu na: naftę, benzynę, olej napędowy. Składniki te są następnie chłodzone i gromadzone w odpowiednich zbiornikach, Powstały także w wyniku rozdzielenia mazut po ogrzaniu jest wprowadzany do próżniowej kolumny destylacyjnej. Tam odbierane są destylaty oleju.

Produkty destylacyjne ropy naftowej, aby mogły być wykorzystywane w celach handlowych musza zostać uszlachetnione (odsiarczanie, odparafinowanie, odsfaltowanie).

W rafinerii petrochemicznej lub paliwowej frakcje, które są otrzymywane w czasie destylacji poddawane są procesom destruktywnym. Katalityczny kraking próżniowych destylatów jest prowadzony w rafinerii paliwowej. W tego typu rafineriach może zajść proces koksowania mazutu. Uzyskujemy dzięki temu procesowi wysokooktanową benzynę stosowana w silnikach oraz olej napędowy. W rafinerii petrochemicznej, w której są uzyskiwane surowce wykorzystywane w syntezach organicznych (butadien, eten, propan, toluen, benzen) procesem destruktywnym może być piroliza lżejszych frakcji naftowych oraz katalityczny kraking frakcji cięższych powstałych w czasie destylacji pod ciśnieniem atmosferycznym.

Kraking (crack- pękanie) polega na zrywaniu długich łańcuchów węglowych na krótsze i prostsze. Proces ten zachodzi na zasadzie reakcji rozkładu katalitycznego lub termicznego. Zastosowanie krakingu jest bardzo duże, zwłaszcza w branży petrochemicznej oraz rafineryjnej. Benzyna, która jest otrzymywana w czasie krakingu charakteryzuje się wysoką liczbą oktanową. W skład gazów wchodzą węglowodory nienasycone, które są wykorzystywane w reakcjach syntezy chemicznej. Proces krakingu termicznego zachodzi pod ciśnieniem 5MPa oraz w temperaturze równej 400-7000C.

W wyniku procesu destylacji frakcyjnej otrzymujemy:

- 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

- benzyna lekka, której gęstość wynosi 0,7-0,75 g/cm3 znalazła zastosowanie jako lecznicza benzyna. Temperatura wrzenia 700C.

- benzyna ciężka, której gęstość wynosi 0,75 g/cm3 znalazła zastosowanie jako samochodowa benzyna. Temperatura wrzenia 100-1500C

- ligroina (benzyna lakowa). Temperatura wrzenia 100-1800C.

W zależności od typu ropy oraz sposobu wykorzystania destylatu, wartości temperatur wrzenia oraz ich gęstości mogą ulec zmianie.

Jednym z produktów destylacji ropy naftowej jest nafta. Temperatura wrzenia 215- 3250C. Nafta z pierwszego procesu destylacyjnego zawiera dużo zanieczyszczeń i dlatego musi być poddana rafinacji chemicznej. W wyniku oczyszczenia nafta nie zawiera żadnych lotnych składników i jest substancją trudnopalną. Nafta nie zapala się pod wpływem płomienia zapałki.

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).

Z ropy naftowej o niskim standardzie, z której nie możemy uzyskać olejów naftowych, uzyskiwany jest mazut (oleje opałowe). Który może być stosowany w przemyśle lub na statkach.

Temperatura topnienia parafiny wynosi 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.

Wazelina jest pozostałością po destylacji lżejszych składników. Surowa wazelina ma barwę żółto-czerwoną, ewentualnie ciemnozieloną. Jest wykorzystywana jako smar. Na powietrzu nie ulega żadnym zmianom. Stosowana w branży kosmetycznej w procesach produkcyjnych maści, powstaje w wyniku rafinacji chemicznej z udziałem kwasu siarkowego, który jest później usuwany wodą.

Końcową pozostałością przeróbki ropy naftowej jest smoła ropna (asfalt naftowy), który jest wykorzystywany do pokrywania nawierzchni.