Așa se face combustibilul

Sau drumul petrolului de la sol la mașina noastră

Pentru majoritatea dintre noi, combustibilul înseamnă să circulăm din când în când într-o benzinărie și să umplem rezervorul mașinii noastre cu benzină sau motorină. Poate că mormăim puțin că prețul de 95 a crescut din nou cu 5 forinți. Deși știm că este produs din țiței prin rafinare, dar prin ce procese treceți înainte de a ajunge de la sol la rezervorul mașinii noastre?

Deși combustibilul ar putea fi produs din multe alte materiale - și mulți încearcă - în cantități mari în acest moment, țițeiul este cel mai bun curent, făcându-l cea mai populară și mai utilizată sursă de energie fosilă. Acest lucru se datorează faptului că extracția, transportul și prelucrarea acestuia sunt, de asemenea, extrem de ieftine. În plus, are o putere calorică foarte mare (arderea unui litru de benzină poate fierbe o comandă de o sută de litri de apă), procesul de rafinare poate fi automatizat și este mult mai ușor să se producă combustibil fiabil și de înaltă calitate din acesta decât din majoritatea materiilor prime. Dar cel mai mare dezavantaj al aurului negru este că doar o cantitate finită este disponibilă și, din moment ce vorbim despre o sursă de energie neregenerabilă, acesta se va epuiza în timp, iar ultimele picături vor schimba mâinile la un preț astronomic.

Dar ce este țițeiul?

Petrolul (cunoscut și sub denumirea de ulei mineral) este un lichid dens, trutim, negru sau maro în consistența sa, care se formează subteran prin descompunerea materiei organice de origine vegetală și animală într-un mediu anaerob (sigilat cu aer), urmat de presiune și temperatură ridicată.se transformă într-un amestec de hidrocarburi. Materialul rezultat este comprimat în continuare de presiunea ridicată dintre straturi până când se acumulează în cele din urmă într-un strat cu o structură spongioasă, poroasă, cu un strat impermeabil deasupra acestuia, care împiedică scurgerea uleiului. Această formațiune geologică se numește capcană de petrol. Un câmp petrolier constă de obicei din mai multe astfel de capcane. De obicei, există apă la fundul stratului depozitelor, deasupra plutind petrolul, nivelul superior și așa-numita capcană de gaz este de obicei umplută cu gaz natural.

Procesul de formare a petrolului durează aproximativ unul sau două milioane de ani și toți factorii săi sunt la fel de importanți. Acest lucru se datorează faptului că există o cantitate mare de petrol numai acolo unde aceste condiții sunt prezente împreună. În plus, straturile au nevoie de calm relativ pentru ca procesele să aibă loc. Acesta este motivul pentru care Texas, Venezuela, Caraibe, Orientul Mijlociu, Marea Caspică, Asia Centrală, China de Sud, Indochina și Indonezia sunt cele mai mari câmpuri petroliere. Aici se află 70% din rezervele de petrol ale Pământului.

Deoarece capacitatea câmpurilor petroliere poate fi estimată doar și este evaluată și de companiile petroliere, nu este de mirare că aceste date sunt tratate ca secrete stricte ale industriei.

Cu toate acestea, oamenii de știință spun că există două modalități posibile prin care se produce țiței (dar nu există încă un consens până în prezent asupra teoriei corecte). Adică acel ulei biogenă, obsesie nu biogenă substanță, adică dacă a fost creată sau nu printr-un proces biologic.

Formularea modernă a teoriei non-biogene provine de la geologul rus Nikolai Kudryavtsev, care, examinând voluminosele zăcăminte de petrol ale nisipurilor de gudron Athabaskian din Canada, a ajuns la concluzia că era de neconceput ca un astfel de zăcământ uriaș să fie rezultatul procese biologice. Oricum, hidrocarburile pot fi găsite oriunde în sistemul nostru solar, chiar și în comete unde oricum nu există viață.

Cu toate acestea, marea majoritate a comunității științifice actuale este de părere că cantitatea de ulei non-biogen este semnificativ mai mică decât cea a surselor biogene.

Această teorie este susținută de următoarele fapte:

Petrolul conține aceleași elemente, deși în proporții diferite (cum ar fi carbon, hidrogen, oxigen, azot, sulf, fosfor) pe care le au compușii organici și organismele.
Concentrațiile de oligoelemente și izotopi de carbon sunt aceleași.
Se pot găsi resturi de organisme vii care au murit în ulei.

Și, desigur, există teoria populară conform căreia în acel moment, dinozaurii - pentru că nu îi iubim de dragul lor - au pășit în mlaștină și pentru că nu s-au putut scoate din trutică, s-au înecat. Corpurile lor se scufundă pe fundul mlaștinii, unde în câteva milioane de ani, dinozaurul mort s-a transformat în petrol. Apoi Jockey Ewing a sosit, pompând bine „sucul dino” de sub pământ, apoi la sfârșitul zilei, spre încântarea lui, a turnat o găleată de whisky. Dar, conform stării actuale a științei, această teorie nu este valabilă, deoarece uleiul este în primul rând un produs de descompunere anaerobă a organismelor unicelulare și planctonului marin (vegetal și animal) mort.

Tipuri de țiței

Compoziția țițeiului este determinată de hidrocarbura care este componenta sa principală. Astfel, putem vorbi și despre parafină, naftenic, asfalt și ulei de tranziție. Petrolul în sine este un mineral brut, întrucât multe substanțe diferite îi contaminează compoziția, de la rămășițele rocii din rezervor, la compuși organici și anorganici care conțin sulf, materiale care conțin azot și oxigen, la compuși organometalici. Prin urmare, pot exista diferențe serioase între uleiurile extrase la fiecare loc în funcție de locul de origine.

Există mai multe clase de petrol „de referință” în lume, WTI-ul american (West Texas Intermediate), Brentul european, Dubaiul arab, Tapisul din Singapore, precum și Uralul rus și Istmul mexican.

În plus față de locul de extracție, densitatea și conținutul de sulf sunt, de asemenea, indicate pe fiecare lot. În ceea ce privește densitatea, putem vorbi despre tipurile ușoare, intermediare și grele (acest lucru este cuantificat în așa-numitele grade API), în timp ce conținutul de sulf poate fi scăzut (dulce) sau ridicat (acru). Aceste informații alcătuiesc denumirea țițeiului extras, de exemplu: Dubai Intermediate Sour.

rafinarea petrolului

Din puțurile de petrol, un așa-numit fluid de puț este adus la suprafață. Acesta este pre-tratat pentru a-l face mai curat și mai transportabil. În primul rând, gazele naturale și contaminanții mecanici sunt extrase din fluidul din puț din separator. Urmează instalația de preparare a petrolului și gazului, unde uleiul este încălzit la 120-150 grade Celsius și condus la turnul de stabilizare. Aici, la o presiune de 0,6-0,8 MPa, particulele ușoare de benzină și gazele scapă în condensator prin vârful turnului.

În timp ce gazele părăsesc condensatorul în partea de sus, părțile benzinei se condensează sub formă lichidă, care este transformată în benzină. Acesta este amestecat ulterior cu benzina pentru a crește numărul octanic. În cele din urmă, țițeiul este trecut printr-un câmp electric de înaltă tensiune unde picături de apă de dimensiuni microscopice se unesc și se depun. În timpul procesului de stabilizare se generează și vapori de apă, care împreună cu sărurile din apă formează acid clorhidric, care este, de asemenea, îndepărtat. Petrolul astfel preparat este apoi transportat la rafinării, în funcție de locul de extracție, de cisterne, barje, vagoane de cale ferată și eventual conducte.

Rafinare

Rafinarea/rafinarea țițeiului în rafinării este foarte simplificată și constă în următorii pași: distilare, desulfurare, conversie și procese de îmbunătățire a calității și, în cele din urmă, producția de produse finite prin amestecare.

Desulfurare: Sulful este prezent în proporții diferite în fiecare produs de distilare, astfel încât sunt utilizate metode diferite pentru a extrage sulful pentru diferite grupuri de substanțe. Unul dintre cele mai avansate procese este tehnologia de tip hidrogenare. Desulfurarea reduce conținutul de sulf al produselor la mai puțin de zece părți pe milion, adică zece grame pe tonă. Acest lucru este necesar deoarece arderea benzinei produce și (printre altele) dioxid de sulf și trioxid de sulf. Ambele gaze sunt toxice, astfel încât rafinarea caută să mențină conținutul de sulf al țițeiului la un nivel minim.

Numărul octanic

Numărul octanic este o măsură a toleranței la presiune și autoaprinderea benzinelor cu motor, care este o valoare uniformă la nivel internațional. Numărul octanic este conținutul de izooctan în volum al unui amestec de izooctan și n-heptan cu aceeași toleranță la presiune ca benzina testată. Toleranța la compresiune a izooctanului este bună, deci numărul său octanic este acceptat ca o sută. Datorită toleranței la compresiune a lui Ross, numărul octanic al n-heptanului este considerat zero.

Astfel, de exemplu, toleranța la compresie a benzinei 95 este egală cu toleranța la presiune a unui amestec care conține 95% în volum de izootan și 5% în volum de n-heptan.

Există materiale care au o toleranță de compresie mai bună decât izooctanul, cum ar fi metanul, benzenul sau toluenul. Astfel, utilizarea acestor materiale ca aditivi poate duce la combustibili cu cifre octanice mai mari de o sută.

Imbunatatire a calitatii

Cu toate acestea, este, de asemenea, interesant să vedem cum cresc ponderea fracției de benzină și îmbunătățesc calitatea benzinei. Esența operațiunilor de conversie și îmbunătățire a calității este aceea că structura moleculelor se schimbă în timpul proceselor de conversie, adică fracțiuni mai valoroase, cu conținut scăzut de carbon, sunt formate din amestecul de compuși cu conținut ridicat de carbon. Cracarea este, de asemenea, o operațiune importantă pentru a crește randamentul benzinei și pentru a asigura cerințele stricte de calitate stabilite în standarde.

Productia de produse finite prin amestecare

În cele din urmă, combustibilul este produs dintr-o varietate de produse semifabricate și componente de amestecare care pot fi realimentate în mașinile noastre la benzinării. Acest proces este realizat de mixere de ultimă generație controlate de computer.

Standarde

Standardul european pentru benzină (care este același cu standardul maghiar) conține specificații pentru 14 parametri (numărul experimental octanic, numărul octanic motor, conținutul de plumb, densitatea, conținutul de sulf, stabilitatea la oxidare, conținutul de rășină, coroziunea plăcii de cupru, culoarea, olefina conținut, conținut de aromă, conținut de benzen, conținut de oxigen și conținut de oxigen).

Pentru motorină sunt necesari 16 parametri (număr cetanic, indice cetanic, densitate, conținut de hidrocarburi poliaromatice, conținut de sulf, punct de aprindere, reziduuri de distilare, conținut de cenușă, conținut de apă, impurități totale, coroziune a plăcii de cupru, stabilitate la oxidare, lubrifiant, vâscozitate, metil distilare și grăsime).

Dar combustibilii sunt mult mai complexi și au mai mulți parametri decât cei 14 și 16 menționați mai sus, care stau la baza standardelor. Se poate întâmpla să existe adesea diferențe notabile între combustibilii alimentați în puțurile companiilor petroliere individuale, care pot fi observate fie în performanță, fie în consum.

Nu se știe cât de mult ulei extractibil se află în prezent adânc în pământ sau câți ani capacitatea câmpurilor petroliere active în prezent va fi suficientă. Pe de o parte, pentru că companiile petroliere păstrează aceste informații un secret de șapte sigilii și, pe de altă parte, având în vedere tendințele actuale din industria auto, până la epuizarea ultimei picături de petrol, toată lumea va fi înspăimântată cu electricitatea mașini. Este posibil să găsească o sursă de energie regenerabilă care poate fi utilizată mai bine și mai economic ca combustibil decât orice soluție cunoscută până acum. Dar aceasta este muzica viitorului.