Ropa naftowa stanowi dziś jeden z najważniejszych surowców energetycznych na ziemi. Zapotrzebowanie na nią rośnie każdego dnia, nieprzerwanie od ponad 100 lat. Warto poznać tajemnicę tej cudownej cieszy, która stymuluje światową gospodarkę.

Ropa naftowa, inaczej nazywana olejem skalnym, ze względu na swoje występowanie pośród skał, stanowi oleistą ciecz lżejszą od wody. Jej gęstość wynosi ok. 0,79 - 0,96 g/cm3. Posiada charakterystyczny zapach. Kolor ropy jest różny w zależności od jej gatunku oraz miejsca wydobycia. W większości wykazuje barwą ciemnobrunatną, żółtawą, słabo opalizującą lub czarną. Nie rozpuszcza się w wodzie. Jest cieczą palną.

Z punktu widzenia chemicznego ropa naftowa stanowi mieszaninę różnorodnych węglowodorów. Wśród nich można wyróżnić kilka ich rodzajów:

- alkany, nazywane niekiedy węglowodorami parafinowymi. Jest to nazwa przestarzała i nie zalecana obecnie.

- cykloalkany, czyli węglowodory nasycone o budowie cyklicznej, czasem nazywane węglowodorami naftenowymi.

- węglowodory aromatyczne, głównie pochodne benzenu.

- w ropie naftowej mogą być też obecne niewielkie ilości alkenów, czyli węglowodorów nienasyconych, zawierających wiązanie podwójne.

Poza podstawowymi składnikami ropy - węglowodorami, obecne są w niej także inne substancje, stanowiące zanieczyszczenia. Należą do nich m.in. związki organiczne, przede wszystkim pochodne węglowodorowe, zawierające w swoich cząsteczkach tlen, azot, siarkę, a także metale oraz siarkowodór. Ze względu na zawartość siarkowodoru, a dokładniej siarki, można pogrupować gatunki ropy naftowej na ropę niskosiarkową oraz rop wysokosiarkową. Do rop niskosiarkowych zalicza się te, które zawierają nie więcej niż 0,5 % siarki, jeżeli jest więcej, to taka ropę klasyfikuje się do wysokosiarkowych.

Innym sposobem podziału jest klasyfikacja ze względu na rodzaj dominującego składnika. Zgodnie z tym założeniem można wyróżnić: ropy naftenowe, aromatyczne, parafinowe oraz bezparafinowe.

Obecni wśród naukowców dominuje pogląd, iż ropa naftowa powstała z przeobrażeń szczątków roślinnych i zwierzęcych, żyjących na ziemi wiele milionów lat temu. Szczątki te, przykryte warstwami piasku i mułu, po pewnym czasie, uległy zeskaleniu. Pod wpływem osadzających się kolejnych warstw substancji nieorganicznych, szczątki te ulegały dalszym przeobrażeniom. Koniecznym warunkiem dalszych przemian jest istnienie nieprzepuszczalnej warstwy skał, która pokrywa skały przepuszczalne. Wszystkie złoża ropy naftowej występują w skałach osadowych, wykazujących dużą porowatość. W warunkach beztlenowych, w obecności bakterii anaerobowych oraz w cieple powstaje ropa naftowa. Proces wytworzenia ropy naftowej trwa wiele milionów lat. Szacuje się, że eksploatowane źródła ropy naftowej, w 80 % pochodzą z ery mezozoicznej oraz z okresu trzeciorzędu.

Najobfitsze złoża ropy na ziemi znajdują się na terenach Bliskiego Wschodu. Według szacunkowych danych ropa naftowa tamtejszych obszarów stanowi prawie 65 % światowych zapasów. Z tego względu kraje: Arabia Saudyjska, Irak, Iran, Kuwejt, zjednoczone Emiraty Arabskie należą dzisiaj do jednych z najbogatszych państw świata. Niemal 80% ich zysków pochodzi z eksportu ropy. Do regionów roponośnych należą także tereny należące do Rosji, Kanady, Wenezueli, Chin, Meksyku, Stanów Zjednoczonych Ameryki Północnej.

Do wzrostu znaczenia ropy naftowej przyczyniło się odkrycie polskiego aptekarza Ignacego Łukasiewicza. W roku 1852 po raz pierwszy udało mu się przeprowadzić destylacje frakcyjna ropy. Uzyskał z niej naftę, która posłużyła mu do skonstruowania lampy naftowej. Lampa ta dawała wyjątkowo jasne światło, przez co miła ogromne znaczenie dla rozwoju społeczeństwa. W niespełna dwa lata później Łukasiewicz założył pierwszą w Polsce kopalnie ropy. Znajduje się ona w okolicach Krosna.

Wydobytą spod ziemi ropę poddaje się obróbce. Pierwszym etapem jest jej odgazowanie, czyli pozbycie się nadmiaru rozpuszczonych w niej lotnych węglowodorów pochodzących z gazu ziemnego, który występuje w złożach zawsze wraz z ropą. Następnie przeprowadza się destylacje frakcyjna, mająca na celu wyselekcjonowanie frakcji, czyli grup węglowodorów, charakteryzujących podobnymi temperaturami wrzenia. W procesie tym wykorzystuje się różnice w szybkości wrzenia związków chemicznych w zależności od temperatury.

Destylacje frakcyjna oraz dalszą obróbkę ropy naftowej , mającą na celu jej oczyszczenie i uzyskanie mieszanin o określonym składzie przeprowadza się w zakładach rafineryjnych. Często, dla uzyskania frakcji, charakteryzujących się ściśle określonymi temperaturami wrzenia prowadzi się wielokrotną destylacje, nazywana rektyfikacja. W efekcie można uzyskać frakcje różniące się o 1 do 2 ºC.

Destylacja ta jest przeprowadzana pod ciśnieniem atmosferycznym. Dla destylacji pozostałych frakcji, których temperatury wrzenia wynoszą powyżej 300 ºC, wykonuje się ja w warunkach próżniowych, pod zmniejszonym ciśnieniem. Ma to na celu zmniejszenie prawdopodobieństwa rozkładu niektórych związków organicznych.

Produkty pierwszej destylacji to:

- gazy opałowe - wydzielają się z ropy w temperaturze poniżej 100 ºC.

- benzyny oraz inne paliwa silnikowe - stanowią frakcje, które wrą w przedziale temperatur 100 - 180 ºC. Benzyny poddaje się następnie frakcjonowaniu na benzyny ciężkie oraz lekkie. Do benzyn lekkich zalicza się te, które wrą w temperaturach 60 - 100 ºC. Są wykorzystywane głównie w lotnictwie, ze względu na ich niską gęstość, wahającą się w granicach 0,7 do 0,75 g/cm3. Benzyny ciężkie odróżniają się od benzyn lekkich temperaturami wrzenia, wynoszą one ok. 100 - 150 ºC. Ciężkie benzyny stosuje się w pojazdach samochodowych jako paliwa. Są niezwykle ważną frakcja ropy naftowej.

- nafta - jej temperatura wrzenia wynosi ok. 180 - 260 ºC. Surowa nafta, czyli ta uzyskana z pierwszej destylacji jest jeszcze mieszaniną węglowodorową, zawierającą sporo zanieczyszczeń. Wymaga ponownej rafinacji. Nafta, którą używa się, nie może się łatwo zapalać, a więc nie może w niej być składników lotnych, które są charakterystyczne dla benzyn.

- oleje napędowe oraz oleje opałowe - są wydzielane z ropy w temperaturze 260 do 340 ºC.

- bitumy - stanowią pozostałość podestylacyjną, otrzymuje się z nich smoły, asfalty oraz masy bitumiczne.

Dziennie, w nowoczesnych rafineriach przetwarza się ok. 16 000 000 dm3 ropy naftowej. W przeliczeniu na baryłki (pojęcie, którym operuje się na światowych rynkach) daje ich ok. 100 000.

Destylacja w nich jest przeprowadzana w sposób ciągły.

Kolejnym etapem jest uszlachetnienie otrzymanych frakcji. W tym celu przeprowadza się m.in. rafinacje, kraking, odsiarczanie, reforming.

Krakingiem nazywa się proces mający na celu uzyskanie z wyższych frakcji, frakcje lżejsze. Największe zapotrzebowanie istnieje na świecie na benzyny oraz oleje napędów i opałowe. Aby otrzymać ich więcej z porcji ropy naftowej, a tym samym ekonomiczniej wykorzystać ten niezwykle cenny surowiec przeprowadza się kraking. Nazwa ta, pochodząca od angielskiego słowa crack oznacza pękanie i najlepiej opisuje istotę tego procesu. Polega ona bowiem na rozszczepianiu długich łańcuchów węglowych, jakie są obecne w ciężkich węglowodorach. W efekcie uzyskuje się cząsteczki, zawierające mniejsze ilości atomów węgla. Węglowodory takie stanowią główny składnik benzyn i innych olejów napędowych.

Kraking, ze względu na metodę jego przeprowadzania można podzielić na kraking katalityczny oraz na kraking termiczny. Ten ostatni przeprowadza się w warunkach wysokiej temperatury, dochodzącej do 400 - 700 ºC oraz pod ciśnieniem ok. 5 atmosfer.