Referat Petrol
Mai jos puteti citi fragmente din
Referat Petrol si de asemenea puteti face
Download Referat petrolCiteste fragmente din Referat Petrol
Compozitia chimica a petrolului
Petrolul si gazele naturale sunt amestecuri de hidrocarburi care se
gasesc ca zacaminte in scoarta pamantului in diferite regiuni. Petrolul
(titeiul) contine intotdeauna reprezentati ai trei clase de hidrocarburi
:saturate aciclice (alcani),saturate aciclice (cicloalcani) si
aromatice. Proportia acestora variaza de la un zacamant la altul.
Hidrocarburile nesaturate alchenele si mai ales acetilenele lipsesc din
compozitia titeiului.
Zacaminte de petrol
Prin petrol brut sau titei se inteleg amestecuri de hidrocarburi in
stare lichida. Din punct de vedere geologic ,zacamintele de petrol au
cateva trasaturi generale din care rareori lipseste vreuna. Astfel,
petrolul se gaseste intr-o incretire a scoartei ,imbibat,sub presiune
inalta,intr-un strat de roca poroasa ,prins intre doua straturi
impermeabila . In partea superioara a stratului de roca poroasa se
gaseste zona in care se acumuleaza produsele gazoase iar in partea
inferioara se gaseste o portiune imbibata cu apa sarata. Prezenta
acestuia din urma constituie unul din argumentele teoriei formarii
petrolului prin fermentatie ,in absenta aerului, a resturilor de
vietuitoare (mai laes microscopice)care s-au depus pe fundul marilor in
epoci geologice. In acelasi sens pledeaza si analiza chimica a
petrolului,care a pus in evidenta ramasite ale moleculelor
caracteristice arsenalului chimic al celulei vii.
Conditia principala pentru ca descompunerea acestor resturi de
vietuitoare sa ia calea imbogatirii in carbon o constituie absenta
oxigenului; in caz contrar ar avea loc fermentatia aeroba,cu degajarea
produselor obisnuite ale metabolismului microorganismelor, bioxidul de
carbon si apa. Conditia lipsei de oxigen se indeplineste cel mai bine in
sedimente foarte putin rascolite depuse pe fundul marilor fara flux si
reflux. Primele etape ale descompunerii fermentative se petrec chiar pe
locul de origine si duc la o scadere a continutului in oxigen, azot si
sulf a sedimetelor organice in straturi mai profunde.Etapele decisive au
avut loc insa dup ace miscarile scoartei au antrenat depozitul de
materii organice in straturi mai profunde. Aici procesul de transformare
in hidrocarburi s-a desfasurat la presiuni si temperature inalte si a
beneficiat de actiunea catalitica a rocilor cu care substantele organice
veneau in contact.
Zacamintele de hidrocarburi reprezinta o bogatie incalculabila ,iar
utilizarea lor drept surse de combustibili va fi supusa foarte
curand,fara indoiala,unor limite drastice. Pe de o parte se vor dezvolta
alte mijloace de producere a energiei ,mai rentabile si mai lipsite de
efecte secundare (poluarea atmosferei prin produse de ardere etc.), pe
de alta parte, apare tot mai nerationala arderea pana la bioxid de
carbon si apa, pe un drum lung si complicat compusii din care se pot
prepara, prin sinteza organica, substante fara de care civilizatia
actuala ar fi de neconceput.
Extractia si prelucrarea petrolului
Zacamintele de petrol se exploateaza tot prin foraje ,cu ajutorul
sondelor. Extractia petrolului poate avea loc in doua situatii si anume:
petrolul poate fi adus la suprafata de presiunea gazelor naturale din
zacamant( care uneori provoaca eruptii greu de controlat)sau poate fi
necesar pomparea ,daca zacamantul nu se gaseste sub presiune ,ca urmare
a epuizarii gazelor.
Dupa extractie, petrolul se supune prelucrarii. Putem distinge ,in linii
mari, trei etape principale de prelucrare a titeiului:
-indepartarea impuritatilor care au alta natura chimica decat
hidrocarburilor;
-fractionarea, prin distilare , a amestecului de
hidrocarburi(rafinate);
-prelucrarea chimica a fractiunilor obtinute prin rafinare.
Indepartarea impuritatilor
Se elimina apa ,care ,dupa cum stim ,insoteste intotdeauna titeiul
,precum si excesul de compusi cu sulf etc.
Rafinarea
Utilizandu-se coloane de distilare ,de dimensiuni mari ,titeiul se
fractioneaza in cateva grupuri de hidrocarburi, pe baza diferentelor
dintre punctele lor de fierbere. Acestea din urma sunt cu atat mai
ridicate cu cat numarul de atomi de carbon din molecula hidrocarburii
este mai mare. Deoarece, in timpul functionarii ,vaporii si lichidul
sunt in echilibru termic ,la baza coloanei temperature atinge 350-360 C
,corespunzand punctului de fierbere al fractiunilor celor mai grele ,
iar la partea superioara temperature este numai de 25-50 C(fractiunile
cele mai usoare).
Figura de mai jos este o reprezentare shematica a unei coloane de
rafinare indicand zonele de temperature si principalele produse care
sunt separate din talerele de la nivelele respective ale coloanei. In
paranteze se indica numarul de atomi de carbon al hidrocarburilor care
in fractiunea respective. Se dau, de asemenea, indicatii privind cele
mai obisnuite utilizari drept combustibil.
Multe din aceste fractiuni sunt supuse apoi chimizarii ,fie pentru a le
utiliza ca materii prime in industria chimica organica, fie pentru a le
imbunatati calitatile lor de carburanti.
Astfel benzinele ,obtinute direct prin rafinarea petrolului, nu permit
atingerea unor randamente suficient de ridicate ale motoarelor cu
explozie. Se stie ca randamentul motorului depinde foarte mult de gradul
de comprimare a gazelor( amestec de aer si vapor de benzina ) inainte de
detenta ,produsa ca urmare a exploziei amorsate de scanteia alectrica
data de bujie. Comprimarea amestecului nu se poate efectua decat pana la
o anumita limita , deoarece la un moment dat ,are loc explozia spontana
,ca urmare a ciocnirilor prea violente intre molecule ,la temperatura si
presiunea produse prin comprimare . Asemenea explozii spontane au urmari
foarte grave pentru functionarea motorului, care cere ca explozia sa nu
aiba loc decat intr-un moment foarte bine stabilit in functie de pozitia
pieselor in miscare .Capacitatea amestecului de aer si vapori de
benzina de a rezisat la comprimare,fara sa explodeze spontan, este
exprimata de cifra octanica a benzinei.
Pentru definirea cifrei octatice s-au ales doua hidrocarburi,una care sa
detoneze foarte usor, heptanul normal, si alta care sa reziste deosebit
de bine la comprimarea amestecului vaporilor cu aerul, si anume unul
dintre izooctani(2,2,4 trimetilpentan)
CH –CH –CH –CH –CH –CH –CH
n-heptan(cifra octatica 0)
CH CH
| |
CH –C -CH -CH
2,2,4 trimetilpentan(cifra octatica 100)
| |
CH CH
Prin conventie s-a atribuit n-heptanul cifra octatica 0 iar izooctanului
cifra octica 100. Facand amestecuri din aceste doua hidrocarburi ,in
diferite proportii, se pot obtine combustibili, caror comportare , in
motoarele cu explozie , este identice cu cea a mostrei de benzina care
se doreste a fi caracterizata. Cifra octatica a benzinei respective
este egala cu proportia de izooctan , in volume, din amestecul de
izooctan si n-heptan care aera aceeasi comportare la detonatie. O
benzina cu cifra octatica 98(cum este cea utilizata de motorul
autoturismului
) se comporat la fel cu un amestec de 98% izooctan
si 2% n-heptan. Cresterea cifrei octatice permite o compresie mai
avansata si deci construirea unor motoare cu randament mai bun. Pentru
indeplinirea acestei cerinte, benzinle brute, cu cifra octatica relative
scazuta, se trateaza cu anti-detonanti, ca tetraetil-plumbul (C H ) Pb.
Aceasta substanta se descompune foarte usor la incalzire si pune in
libertate atomi de plumb care blocheaza intermediarii reactivi ce
initiaza reactia in lant a exploziei. O alta cale ,mult mai avantajoasa
de ridicare a cifrei octatice, consta in cresterea continutului de
hidrocarburi aromatice in benzene; aceasta se realizeaza prin chimizare
, dupa cum urmeaza.
Pacura ,reziduul greu ramas de la distilare ,in afara de utilizare drept
combultibil in arzatoare speciale (injectoare de pacura) se poate supune
redistilarii. Aceasta operatie se executa sub vid, pentru a evita
incalzirile la temperature prea ridicate , care ar produce descompuneri
nedorite. Se obtin astfel uleiurile utilizate ca lubrefianti , mai ales
la motoarele vehicolelor obisnuite. Reziduul ramas dupa aceasta
redistilare se supune unei insuflari la aer cald,cand au loc procese
complicate de oxidare si de obtine asfaltul, masa utilizata la
constructia soselelor.
Prelucrare chimica
Produsele isolate prin rafinarie se supun transformarilor chimice in
cadrul a doua tipuri de procese:
-cracare
-reformare
a) Cracare cuprinde ansamblu de reactii chimice ce au loc prin
incalzire la temperature ridicate si in prezenta unor catalizatori, cand
moleculele alcanilor sufera ruperi in fragmente mai mici. Dupa cum se
stie ,prin cracare alcanii superiori trec in alcani inferiori si alchene
(cracarea propriu-zisa) sau elimina atomi de hidrogen ducand la alchene
cu acelasi numar de atomi de carbon in molecula (dehidrogenare).
CH –CH –CH –CH CH +CH –CH =CH
butan metan propena
Sau
CH –CH –CH –CH CH –CH +CH =CH
butan etan etena
CH –CH –CH –CH CH –CH–CH –CH +H
butan butena-1
Sau
CH –CH –CH –CH CH –CH =CH +H
butan butena-2
Ponderea reactiilor de dehidrogenare scade pe masura ce molecula
alcanului creste. Alcani superiori trec aproape numai in alchene si
alcani in molecule mici (cracarea propriu-zisa). Desfasurarea paralele a
reactiilor de cracare si dehidrogenare ,precum si oate celelate
caracteristici lae ale procesului de descompunere a alcanilor prin
cracare , se explica prin aparitia acelorasi intermediari reactivi:
radicalii liberi ai hidrocarburilor. Acestia apar prin ruperea
homolitica (datorita temperaturii ridicate )a unei legaturi C –H ;
fragmentarea scheletului moleculei,formarea alchenelor,eliminare cu
precadere a moleculelor de metan nu sunt altceva decat diferitele moduri
de stabilizare a acestor reactivi.
Prin acest procedeu se obtin alchenele,materii prime de baza in
industria chimica. Tot pe aceasta cale produsele grele, ca motorina
etc., ieftine si cu utilizari restarnse, se pot transforma in benzene,
combustibili mult mai cautati.
Produsele obtinute prin cracare sunt separate tot prin distilare
fractionate; aceasta se face insa sub presiune, deoarece, in conditii
normale , multe din substantele cu molecule mici ce rezulta din
fragmentari sunt in stare gazoasa . Prin ridicarea presiunii ,acesti
compusi se lichefiaza si pot fi supusi distilarii , la temperature
coborate.
Din punctual de vedere al sintezei organice, cel mai important produs al
cracarii il constituie etena, materie prima pentru etanol, polietilina
,polistiren si multe altele. Valoroase sunt de asemenea propena (
intalnitae pilda la sinteza fenolului si glicerinei) si butenele, baza
unei serii de solventi organici si cauciucuri sintetice.
b) Reformarea catalitica este numita astfel deoarece benzinele obtinute
prin rafinare sunt trecute pe un catalizator de platina ( depus pe un
suport de oxid de aluminiu) la temperature si presiuni ridiacate
(450-500 C si 15-20 atm); in aceste conditii hidrocarburile alifatice se
transforma in hidrocarburi aromatice (se ), fara a –si
schimba neaparat numarul de atomi de carbon ,(cum se intampla la
cracare) . Pe aceasta cale se obtin cantitati insemnate de benzen,
toluen, cei trei izomeri al xilenului, precum si omologi superiori ai
acestora.
Plecand de la un alcan si ajungand la o hidrocarbura aromatica este
evident ca procesul trebuie sa constate intr-o dehidrogenare; daca
molecula substantei are o catena liniara de atomi de carbon,
dehidrogenarea trebuie sa fie insotita de o ciclizare. Aceasta consta
intr-o reactie a moleculei de alcan cu ea insasi (dupa activarea prin
ruperea unor legaturi C –H)
Industria petrochimica, in plin avant in tara noastra, reprezinta unul
din domeniile de prim rang ale economiei Romaiei. In ultimii ani au luat
o dezvoltare deosebita platformele petrochimice de la Brazi, Borzesti
,Craiova si altele , utilate cu instalatiile moderne. Romania era
cunoscuta in trecut ca un mare exporataor de titei brut,
cracare
dehidrogenare
ì¥Â`
