Ropa
Kategorie: Chémia (celkem: 338 referátů a seminárek)
Ropa
1. Chemické zaradenie ropyRopa a prírodný plyn sú uhľovodíky, organické zlúčeniny vodíka a uhlíka. Uhľovodíky tvoria stupnicu od ľahkých plynov ako je metán (CH4) až po ťažké tuhé látky ako asfalt alebo mazut. Ropa je zmesou ťažkých aj ľahkých uhľovodíkov a v ložiskách sa často nachádza aj s prírodným plynom. Na vytvorenie ropného ložiska v minulosti boli teba 3 druhy hornín: A to usadené, z ktorých sa uvoľňovali uhľovodíky; porózne horniny, ktoré udržiavali ropu a plyn a navrchu nepriepustné horniny, ktoré slúžili ako krycia vrstva. 2. Ťažba ropy
Po lokalizácii pravdepodobného náleziska sa začínajú skúšobné vrty. Prvú ropu vyťažil plukovník Edwin Drake v roku 1859 v Titusville v západnej Pennsylvánii v USA. Upútalo ho miesto na rieke, kde voda bola často znečistená na povrchu presakujúcou ropou. Ropu našiel v hĺbke 21 metrov a vyťažil ju zariadením, ktoré stálym zvislým pohybom udieralo do zeme. Dnes sa ropa ťaží rotačnými súpravami a kým narazia na ropu musia vŕtať až do niekoľko kilometrovej hĺbky. Ak sa nájde ekonomicky dostatočné a výhodné (náklady na ťažbu by nemali byť vyššie ako výnosy z nej) ložisko s dostatočným množstvom ropy, začnú sa vŕtať ťažobné vrty. V jednom vrte sa môže navŕtať viacej stvolov rozvetvených tak aby zasiahli všetky časti lo-žiska. Avšak veľké ložisko sa môže navŕtať aj z niekoľkých plošín. Každý vrt je zapažený oceľovými pažnicami, ktoré sú zacementované. Pažnice sa perforujú pomocou výbušných striel, aby do nich mohla pretekať ropa z okolitej horniny. Po skončení ťažobného vrtu sa doň zapustia čerpacie rúry a na povrchu sa namontuje sús-tava ventilov, regulujúcich prítok ropy. Tlak ropy môže byť dostatočne veľký na to aby vytla-čil ropu na povrch samotokom v opačnom prípade je ropa z ložiska vyčerpaná pomocou čer-padiel. Pri poklese tlaku sa do ložiska načerpáva voda aby zvýšila tlak v ložisku. Aj napriek tomuto postupu sa podarí z ložiska vyťažiť len 30-40% ropy.
3. Veľkosť ťažby, dopyt a ponuka
Ropa nie je vždy tam kde ju treba. V mnohých prípadoch krajiny, ktoré sú najväčšími
producentmi ropy na svete, a to najmä Stredný východ, Afrika, Latinská Amerika, sami nie sú schopné spotrebovať všetku vyťaženú ropu a preto môžu vyvážať časť alebo aj väčšinu svojej nafty (pozri graf č.1 v prílohe). USA a krajiny bývalého ZSSR majú veľké zásoby ropy ale sú aj naďalej jej najväčší-mi spotrebiteľmi. Ďalším veľkým konzumentom je Japonsko, ktoré prakticky nemá vlastné zdroje a je závislé na dovoze ropy.
Táto geografická nevyváženosť medzi výrobou a spotrebou viedla k tomu, že obchod s ropou a preprava ropy sa stali samostatnými rozsiah-lymi obchodnými odvetviami.
4. Transport ropy
Najjednoduchší spôsob prepravy ropy je preprava diaľkovým potrubím – ropovod. Skladá sa z pozváraných oceľových rúr s priemerom až 1,2 m. Druhou variantov prepravy sú ropné tankery. Tanker je loď navrhnutá na prepravu veľkého objemu nafty alebo iného teku-tého nákladu. I keď tankery tvoria iba 42% celkového množstva lodí na svete, ale náklad čo prevezú tvorí vyše 50% celkového prepravovaného tovaru. Prvý ropný tanker postavili v roku 1886 v Nemecku a mal kapacitu 2 240 lb. (1 017 kg). Počas ropnej krízy v 70-tich rokoch vznikla potreba po veľmi veľkých tankeroch. Ultra veľké ropné tankery (ULCC), najväčšie používané, majú kapacitu až 300 000 ton a sú dlhé až 366 m. Prázdny trup tankeru je predelený obrovskými nádržami, ktoré obsahujú sústavu čerpadiel, ktoré pri napĺňaní a pri vyprázdňovaní tlačia ropu do alebo z tankera. Dnešné tankery sú stavané tak aby mohli previesť tak veľa ropy ako sa len dá a aby boli čo najľahšie a čo najmenšie. Pretože ich veľká dĺžka, najvyššia rýchlosť 15 až 16 uzlov, vyžadujú miesto na preplávanie až 3 míle (4,5 km). Dnešné tankery by mali mať dvojité dná ako poistku pri poručení trupu lode aby sa zamedzilo častým únikom a znečisteniu morí ropou. 5. Rafinácia ropy a výrobky z nej
Najdôležitejší proces počas spracovania ropy je oddelenie jednotlivých frakcií,
tzv. frakčná destilácia. V priemysle sa spracúva veľké množstvo ropy a tak nemožno postu-povať ako pri destilácii v laboratóriu. V rafinériách sa ropa zohreje v rúrkovej peci na teplotu 360 až 400 ºC. Veľká časť ropy sa odparí. Kvapalno-plynná zmes prechádza do 50 metrov vysokej destilačnej veže. Postupným ochladzovaním zmesi pri atmosferickom tlaku sa zo zmesi oddeľujú jednotlivé frakcie. Ropné frakcie. 1. plyn (tv = <30 ºC)
2. benzínová frakcia (tv = 35 ºC – 140 ºC)
3. petrolejová frakcia (tv = 150 ºC – 250 ºC)
4. plynové oleje (tv = 250 ºC – 360 ºC)
5. destilačný zvyšok – mazut
Plyn, veľmi sa nevyužíva a spaľuje sa už priamo v rafinérii alebo sa plní do fliaš, prípadne sa používa na výrobu chemikálií. Z benzínovej frakcie sa vyrábajú pohonné hmoty pre auto-mobily. Z petrolejovej frakcie sa vyrába letecké palivo, parafín na vykurovanie alebo na svie-tenie. Z plynových olejov sa vyrába motorová nafta do dieselových motorov a vykurovacie oleje do lodí alebo do ÚK (ústredného kúrenia). Destilačný zvyšok sa ďalej spracúva pri vákuovej destilácii (pri zníženom tlaku). Zníže-ním tlaku sa dosiahne aj zníženie teploty varu jednotlivých zložiek ropy.
Z destilačného zvyš-ku získame ľahké, stredné a ťažké mazacie oleje. Zvyšok – asfalt sa používa na cesty, strechy alebo na vodné izolácie.
Z ropy však môžeme vyrobiť aj iné produkty o ich výrobu sa stará petrochemický a che-mický priemysel. Napríklad z množstva ropy, ktorá stačí na 100 litrov benzínu, môžeme vy-robiť 21 košieľ zo syntetického vlákna, 1 pneumatiku, 160 m vodovodného potrubia z plastu, 6 nádob na odpad z plastu. 6. Znečisťovanie životného prostredia produktmi z ropy
a. Znečistenie vody. Produkty z ropy môžu už pri jej preprave znečistiť a ohroziť rieky, moria ale aj podzemnú vodu. Používanie tankerov je spojené s veľkým nebezpečenstvom ekologických havárií. Trhliny v ropovodoch, motoroch, ale aj vylievanie motorového ole-ja môže spôsobiť presakovanie benzínu alebo oleja do pôdy. Jeden liter benzínu dokáže znehodnotiť až päť miliónov litrov pitnej vody. Pri stavbe rafinérií teba dodržiavať veľmi prísne bezpečnostné predpisy aby sa zabránilo nežiadúcim a nebezpečným presakovaním ropy do pôdy a podzemných vôd.
b. Znečistenie vzduchu. Rovnako ako uhlie, aj ropa a zemný plyn obsahujú zlúčeniny síry. Až 85% svetových zásob ropy má vysoký obsah zlúčenín síry. Veľká časť ropných pro-duktov sa spaľuje a tak denne do ovzdušia uniká oxid siričitý, vytvárajúci kyslí dážď. Čiastočným riešením sa javí odsírenie ropných frakcií, ktoré však nie je úplné,
ale odsírením sa nielen odstráni nežiadúci SO2, ale sa aj zvýši kvalita ropných produktov. 7. Odsírenie ropných frakcií určených na spaľovanie
Benzínová a petrolejová frakcia sa najprv zohreje vodíkom. V prítomnosti katalyzátora sa
zlúčeniny síry zmenia na sírovodík (sulfán) H2S. Tento nepríjemne páchnuci a jedovatý plyn môžeme jednoducho oddeliť a premeniť späť na síru, ktorú využijeme na výrobu kyseliny sírovej. Zo surových benzínov sa musí síra úplne odstrániť, lebo jej prítomnosť nepriaznivo vplý-va na kvalitu pohonných hmôt. Ľahký vykurovací olej obsahuje asi 0,3%, v ťažkom vykuro-vacom oleji (ŤVO) sa nachádza asi 1,8 až 2% síry. Náklady na odsírenie sú veľmi vysoké a preto sa z ŤVO síra neodstraňuje. Zníženie obsahu síry sa dá dosiahnuť aj zmiešaním dvoch druhov s vysokým a s nízkym obsahom síry.