Powstanie ropy naftowej

Paliwa kopalne tworzą: gazy ziemne, ropa naftowa, węgiel kamienny.

Paliwa kopalne powstałe w wyniku procesów, które miały miejsce wiele milionów lat temu. Ropy naftowej to substancja powstała z biomasy glonów oraz niższych gatunków wodnych (plankton), ale także ze zwierząt o znacznie wyższym stopniu rozwoju. Substancją organiczną wyjściową w procesie powstawania ropy naftowej były tłuszcze oraz białka, ale także pozostałości po bakteriach biorących czynny udział w przemianie materii organicznej.

Chemiczny skład ropy naftowej

Ropa naftowa to mieszanka węglowodorów. Węglowodory ciekłe oraz gazowe są rozpuszczone w węglowodorach o konsystencji stałej. Pierwiastki, głównie niemetale, tworzą ropę naftową. W jej skład wchodzą także różne związki chemiczne oraz kilka niemetali. Ogólnie w ropie naftowej możemy znaleźć około 600 związków. Nie jest to ostateczna ilość, gdyż uważa się, że w skład ropy może wchodzić nawet kilka tysięcy związków chemicznych.

Węglowodory, które stanowią 98% wszystkich składników ropy naftowej wykazują duże zróżnicowanie. Może to być metan lub związki zawierające ponad 100 atomów węgla tworzących łańcuch węglowodorowy w cząsteczce. Węglowodory dzielimy na 3 grupy:

I. Pierwszą grupę stanowią kwasy naftenowe

Łańcuchy węglowe tych związków nie są proste, tylko tworzą pierścienie cykliczne. Ma miejsce zależność: im większa jest ilość atomów węgla w cząsteczce, tym gęstość substancji ma większą wartość.

II. Drugą grupę stanowią parafiny

Są to związki węglowodorowe charakteryzujące się różną długością łańcuchów węglowych. Do tego typu związków mogą należeć alkany. W zależności od czasu powstania ropy naftowej oraz od pochodzenia alkany mogą stanowić 30-80% wszystkich składników wchodzących w jej skład. Węglowodory zawierające więcej niż 17 atomów węgla to ciała stałe, węglowodory zawierające od 6-16 atomów węgla to ciecze, zaś węglowodory zawierające mniej niż 5 atomów węgla to gazy. Maksymalna ilość atomów węgla w cząsteczkach tych związków może wynosić 40.

III. Trzecią grupę stanowią związki nienasycone

To grupa węglowodorów wchodzących w skład ropy naftowej, która posiada nienasycone wiązania pomiędzy atomami węgla. Nie wszystkie atomy węgla wchodzące w skład tych związków łączą się z innymi atomami za pomocą jednego wiązania. Warte do zapamiętania jest to, że ropa naftowa nie zawiera alkinów oraz alkenów.

Ropa naftowa może także zawierać szkodliwe składniki. Niepożądanymi związkami wchodzącymi w skład ropy naftowej są te które zawierają chlor oraz siarkę. Związki te mogą spowodować korozje sprzęty używanego w rafineriach, dlatego też zaraz po wydobyciu ropy naftowej surowiec ten musi ulec odsiarczeniu oraz odwodnieniu.

Występowanie złóż ropy naftowej

Złoża gazu ziemnego oraz ropy są obecne na każdym kontynencie. Występują w szelfach kontynentalnych, na dnie morza oraz blisko brzegu. Bywa także i tak, że ropa może ulec wyciekowi na powierzchnie. Powstaje wówczas gęsta, oleista substancja, która nazywamy naturalnym asfaltem. Nad ropą naftową może tworzyć się warstwa zawierająca gaz ziemny.

Aktualnie wiele złóż gazu ziemnego oraz ropy naftowej jest już wykorzystywanych, ale wiele czeka wciąż na odkrycie.

900 milionów lat temu (proterozoik) powstało najstarsze złoże ropy naftowej. 250-400 milionów lat mają największe złoża ropy naftowej. Ropa naftowa gromadzona w rezerwach może starczyć na około 40 lat, jeżeli wydobycie będzie takie same jak w 1988r. Obliczenia nie zostały wykonane na podstawie prawdopodobnych zasobach ropy naftowej oraz aktualnie stosowanych technologii eksploatacji. Brane pod uwagę są także wartości średniego globalnego wydobycia w określonym roku. Jeżeli są stosowane inne technologie, to wyniki mogą ulec zmianie.

Odkrycie w 1969r. ropy naftowej na dnie Morza Północnego doprowadziło do tego, że Wielka Brytania, która dotychczas importowała ropę stała się jednym z głównych jej producentów. W 1990r. Wielka Brytania na 9 miejscu biorąc pod uwagę kraje eksploatujące złoża ropy naftowej na dnie mórz. I tak Wielka Brytania z państwa nastawionego na import ropy naftowej stałą się jednym z głównych krajów importujących ten surowiec.

Najzasobniejsze w ropę naftową są obecnie kraje Bliskiego Wschodu (65% światowych zasobów tego surowca). Są to kraje: Kuwejt, Iran, Irak oraz Zjednoczone Emiraty Arabskie.

25% procent wszystkich zasobów ropy naftowej jest w posiadaniu Arabii Saudyjskiej. W latach 80 jednym z czołowych producentów ropy naftowej był Związek Radziecki, który dostarczał około 18% światowego wydobycia. Były to tereny: Turkmenii, Kirgizjanu, Azerbejdżanu, Rosji, Tadżykistanu, Kazachstanu oraz Uzbekistanu.

16% globalnego wydobycia przypadało na Stany Zjednoczone oraz Kanadę.

W dużym stopniu poziom wydobycia ropy naftowej zależy od światowego popytu na ten surowiec. Recesja, która miała miejsce w latach 90 zmniejszyła zapotrzebowanie na ten surowic. Stąd wydobycie jej było mniejsze.

Arabia Saudyjska posiada około 300bln baryłek tego surowca.

Na terenie Ameryki Północnej największe złoża występują na obszarach Zatoki Meksykańskiej, na Morzu Adriatyckim, na obszarach Pacyfiku koło Los Angeles.

Na terenie Ameryki Południowej w ropę naftową zasobne są tereny: Peru, Wenezueli, Trynidadu, Brazylii oraz Kolumbii.

Na terenie Europy platformy morskie są na terenach: Norwegii, Włoch, Wielkiej Brytanii, Dani, Holandii oraz Hiszpanii.

Na obszarze Afryki największe ilości ropy naftowej występują na terenie: Ghany, Nigerii oraz Gabonu. Surowiec ten niedawno został odkryty na obszarze Kongo, Wybrzeża Kości Słoniowej oraz Egiptu.

Na kontynencie azjatyckim, obok krajów Bliskiego Wschodu, ropę naftową posiadają takie kraje jak: Indonezja, Chiny, Bruneja, Indie, Malezja oraz Japonia.

Ropa naftowa jest także w posiadaniu Nowej Zelandii oraz Australii.

Przerabianie ropy naftowej

Ropa naftowa uzyskana po wydobyciu nie ma praktycznego zastosowania. Konieczny jest rozdział ropy naftowej na odpowiednie frakcje, aby uzyskać produkty, które będą miały przemysłowe zastosowanie. Przy zastosowaniu odpowiednich metod fizycznych jesteśmy w stanie otrzymać interesujące nas frakcje. Po usunięciu zanieczyszczeń następnym etapem jest pozbycie się wody oraz rozpuszczonych w nich soli. W dalszym etapie usuwane są związki organiczne azotu, siarki oraz metale ciężkie. Chlorek potasu, sodu oraz magnezu to główne związki zanieczyszczające ropę naftową. Poszczególne klasy ropy naftowej zawierają odmienne rodzaje soli. W wyniku dodania demulgatora ropy naftowej, jesteśmy w stanie przeprowadzić odsalanie. Do zajścia tego procesu niezbędne jest wstępne podgrzanie. W wyniku tego ropa naftowa ulega rozdzieleniu na roztwór soli oraz część organiczną. W elektrodehydratorze ma miejsce całkowicie rozdzielenie faz. Warunkiem zajścia tego procesu jest podwyższone ciśnienie oraz temperatura. Każdy elektrodehydrator zbudowany jest z elektrod. W wyniku uzyskanego napięcia ropa naftowa ulega rozdzieleniu na odsolona ropę oraz roztwór soli.

Destylacja frakcjonowana to najczęściej stosowana i najważniejsza z metod oczyszczania ropy naftowej. W metodzie tej są wykorzystywane różnice temperatury wrzenia każdego ze składników. W wyniku destylacji frakcjonowanej z ropy naftowej uzyskujemy frakcje. Każda frakcja składa się z kilku składników organicznych posiadających podobne właściwości. W procesie wstępnego oczyszczania, odwadniania oraz odsoleniu ropa musi ulec ogrzaniu w specjalnych wymiennikach ciepła, później ma miejsce rozdział ropy naftowej na frakcje. Proces ten zachodzi w kolumnie destylacyjnej pod normalnym ciśnieniem.

Źródła ropy naftowej

Nowe złoża ropy naftowej są nieustannie odkrywane, lecz wiadomo nie od dziś, że zasoby te ulegną wyczerpaniu. Pomimo tego zapotrzebowanie na ten surowiec wciąż wzrasta. Z przeprowadzonych badań wynika, że odkryte złoża ropy stanowią tylko 1/3 wszystkich zasobów na kuli ziemskiej. Pozostaje nam wyszukiwać i wykorzystywać te zasoby.

Wciąż rozwijająca się technika spowoduje w niedalekiej eksploatacje niedostępnych złóż.