Destylacja ropy naftowej

W przypadku mokrych i niebezpiecznych procesów wymagających wysokiego przepływu, takich jak destylacja ropy naftowej, pompy próżniowe z pierścieniem cieczowym DOLPHIN firmy Busch są idealnym wyborem. Eksperci firmy Busch chętnie pomogą znaleźć pompy próżniowe, które są najlepsze do danego procesu.

Składniki ropy naftowej są oddzielane przez destylację frakcyjną (rektyfikację). Jest to proces rozdzielania mieszaniny ropy naftowej na poszczególne składniki przy użyciu różnych temperatur wrzenia.

Proces najpierw odbywa się pod ciśnieniem atmosferycznym. W tych warunkach ta forma destylacji nazywana jest destylacją atmosferyczną. Jednak po destylacji atmosferycznej pozostaje mieszanina związków, zwana pozostałością atmosferyczną, która również musi zostać rozłożona.

W związku z tym następnym krokiem jest destylacja próżniowa. Proces destylacji frakcyjnej (rektyfikacji) jest powtarzany, tym razem w próżni. Ponieważ pozostałość z destylacji atmosferycznej ma bardzo wysoką temperaturę wrzenia przy ciśnieniu atmosferycznym, wprowadzenie jej do próżni umożliwia jej rozkład w niższej temperaturze. Zapobiega to degradacji związków, zwanej również krakowaniem.

Ropa naftowa w formie surowej, wydobywana ze złóż podziemnych, może być wykorzystywana jako paliwo, ale jest znacznie bardziej użyteczna i cenna po rozłożeniu na frakcje. Destylacja ropy naftowej jest tym ważnym etapem.

W procesie destylacji różne związki są oddzielane w taki sposób, że można je wykorzystać oddzielnie. Mogą to być paliwa, takie jak nafta, olej napędowy i benzyna, lub surowce do innych procesów chemicznych takie jak benzyna ciężka.

Aby zwiększyć wydajność i zapobiec powstawaniu niepożądanych produktów ubocznych, destylacja odbywa się w dwóch etapach: najpierw pod ciśnieniem atmosferycznym, a następnie w próżni.

Ropa naftowa to mieszanina różnych węglowodorów, które mają różne temperatury wrzenia. Mówi się więc o zakresie temperatur wrzenia, a nie o konkretnej temperaturze wrzenia.

Zakres jest liczony od najniższej temperatury wrzenia, gdy uzyskuje się pierwszą kroplę produktu, do końcowej temperatury wrzenia, gdy odparowują związki o najwyższej temperaturze wrzenia. Może to być zakres na przykład od 20°C do 500°C.

Przy ciśnieniu atmosferycznym pierwszą substancją odparowującą jest gaz płynny (LPG), który paruje w temperaturze 25°C. Ostatnim, o temperaturze powyżej 350°C, jest bitumin. Zazwyczaj jest on odprowadzany z innymi pozostałościami atmosferycznymi, które mają jeszcze wyższe temperatury wrzenia i wymagają destylacji próżniowej w celu oddzielenia.

Wszystkie inne powszechnie stosowane paliwa i oleje smarowe mają punkty wrzenia znajdujące się pomiędzy tymi dwoma wartościami skrajnymi.

Jak sama nazwa wskazuje, destylacja próżniowa to destylacja, która odbywa się poniżej ciśnienia atmosferycznego, w warunkach podciśnienia (próżni). Umożliwia to odparowywanie cięższych olejów o wysokiej temperaturze wrzenia w niższych temperaturach, jednocześnie zapobiegając degradacji i krakowaniu lżejszych olejów.

Ropa naftowa jest głównie mieszaniną różnych węglowodorów — substancji chemicznych składających się z cząsteczek wodoru i węgla.

Zasadniczo stanowią one około 98% całkowitej masy ropy naftowej. Na pozostałe 2% składają się inne pierwiastki, w tym azot, tlen, siarka i różne metale.

W celu oddzielenia tych węglowodorów i wydobycia olejów użytkowych, ropa naftowa jest poddawana destylacji frakcyjnej (rektyfikacji), przy czym część tego procesu odbywa się w próżni.

Po zakończeniu procesu rafinacji ropy naftowej pozostaje wiele ciężkich olejów opałowych. Chociaż można ich używać, nie zawsze jest to opłacalne. Dlatego w przemyśle naftowym stosuje się proces zwany krakowaniem.

Najcięższe oleje mają długie łańcuchy cząsteczek węglowodorów, które podczas krakowania dzielą się na krótsze. W ten sposób powstają lżejsze frakcje — bardziej opłacalne węglowodory, takie jak paliwo lotnicze lub paliwo samochodowe, takie jak olej napędowy i benzyna.

Krakowanie może również wystąpić jako efekt uboczny w kolumnie rektyfikacyjnej. Jeśli temperatura jest zbyt wysoka, węglowodory o najniższej temperaturze wrzenia zaczynają się rozkładać. Jednak w przeciwieństwie do procesu rafinacji jest to proces niekontrolowany i może nie wytwarzać węglowodorów, które są rzeczywiście pożądane lub użyteczne. Aby temu zapobiec, stosuje się destylację próżniową. Obniża ona temperaturę wrzenia frakcji, co oznacza, że mogą się one oddzielać w niższych temperaturach.

W celu obniżenia temperatury wrzenia mieszaniny resztkowej ropy naftowej wytwarzana jest próżnia. Ciśnienie mieści się w zakresie niskiego podciśnienia, od 10 do 50 hPa (mbar). W rezultacie temperatura w kolumnie rektyfikacyjnej musi osiągać maksymalnie około 370°C.

Ropa naftowa jest głównie wykorzystywana jako surowiec, z którego można ekstrahować różnego rodzaju paliwa, takie jak oleje grzewcze, benzyna i paliwo lotnicze.

Ropa naftowa jest jednak również surowcem do wyrobu wielu produktów codziennego użytku — od ram okiennych po opakowania spożywcze, od smartfonów po długopisy. Ropa naftowa jest podstawowym składnikiem wszystkich tworzyw sztucznych.

Jednak w celu uzyskania użytecznych olejów z tego surowca należy oddzielić składniki ropy naftowej poprzez destylację, która odbywa się częściowo w próżni.

Temperatura destylacji ropy naftowej jest bezpośrednio związana z temperaturą wrzenia różnych frakcji. Temperatury wrzenia mieszczą się w zakresie od poniżej 25°C do 500°C.

Jednak węglowodory mogą ulegać degradacji lub krakowaniu w temperaturach powyżej 370°C. W rezultacie ropa naftowa nigdy nie jest podgrzewana powyżej tej temperatury. Dlatego destylacja frakcyjna (rektyfikacja) przy ciśnieniu atmosferycznym odbywa się w temperaturze około 350°C.

W celu oddzielenia ostatnich związków o najwyższej temperaturze wrzenia pozostała mieszanina jest destylowana w próżni. Obniża to temperaturę wrzenia poniżej 370°C, chroniąc frakcje przed degradacją.

Nazwa „petroleum” ma dwa znaczenia. Może oznaczać zarówno nierafinowaną, nieprzetworzoną ropę naftową, jak i produkty ropopochodne, które można z niej otrzymać podczas rafinacji. Nazwa ta jest często używana zamiennie w obu znaczeniach.