Composició del Petroli

Petroli el seu nom en grec vol dir oli de pedra. Aquest és un líquid oliós d'origen natural compost per diferents substàncies orgàniques. Es pot trobar en grans quantitats a sota la superfície terrestre i s'utilitza com a combustible i matèria prima per la industria química. El Petroli i els seus derivats es fan servir per fabricar medicines, fertilitzants, productes alimenticis, objectes de plàstic, materials de construcció, pintures o tèxtil i també per generar electricitat.

La seva composició és la següent:

Tots els tipus de petroli es composen d'hidrocarburs, encara que també hi ha compostos amb sofre i oxigen. El petroli conté elements gasosos, líquids i sòlids. La consistència del petroli pot variar des d'un líquid tan poc viscós com la gasolina fins al cru, un líquid molt viscós. Els compostos gasos són el que diem gas natural, i és la segona cosa que s'extreu d'una explotació, ja que també és rendible.

Característiques

Existeixen tres grans categories de petrolis crus. N'hi ha de tipus parafínic, els de tipus asfàltic i els de base mixta. Els petrolis parafínics estan compostos per molècules en les quals el número d'àtoms d'hidrogen és sempre superior en dues unitats sobre el doble del número d'àtoms de carboni (H+2 = 2C). Les característiques dels petrolis asfàltics són que contenen exactament el doble d' àtoms d'Hidrogen que de carboni (2H = C). Els petrolis de base mixta contenen hidrocarburs dels dos tipus.

TEORIA D'ON PROVÉ EL PETROLI

El Petroli es forma per sota de la superfície terrestre com a conseqüència de la descomposició d'organismes marins. Les restes d'animals minúsculs que viuen al mar i, d'altres éssers terrestres arrastrats a la mar pels rius o per les plantes que creixen al fons marí, es barregen amb la sorra al fons de les conques marines més tranquiles i amb menys corrents marins. Aquests dipòsits rics amb materials orgànics, es converteixen en roques generadores del cru.

El procés va començar fa molts milions d'anys, quan varen sorgir els organismes vius en gran quantitat, i encara continua. Els sediments es van fent cada cop més espessos i s'enfonsen cada cop més sota el sòl marí per culpa del seu propi pes. A mesura que es van acumulant sediments, la pressió dels de sota va augmentant i la temperatura creix cents de graus. La sorra s'endureix, els carbonats precipitats i les restes de fòssils es converteixen en calç. Els teixits tous dels organismes morts es transformen en Petroli i en gas natural.

Un cop es pot considerar petroli, la seva densitat el fa pujar a través de l'escorça terrestre. El Petroli i el gas natural es filtren a través dels poros microscòpics dels sediments situats per sobre fins a trobar-se amb una zona impermeable on es queden acumulats. Aleshores és quan es forma un jaciment.

Prospeccions petrolíferes

Per trobar petroli sota terra, els geòlegs han de buscar una zona sedimentaria rica amb matèria orgànica que portin enterrats els temps suficient perquè ja s'hagi pogut formar el petroli. Aquest temps pot variar des d'unes desenes de milions d'anys fins a 100 milions d'anys). També hi ha d'haver la casualitat de que el petroli hagi pogut ascendir fins zones on s'hagi pogut acumular en gran quantitat.

Per sort els geòlegs i els geofísics tenen molts recursos per localitzar aquestes zones. Desprès de realitzar nombrosos estudis, probes de terreny i del sòl i subsòl es decideix perforar un pou. Tot i això s'ha de dir que els primers pous que es varen trobar són fruit de la casualitat.

Una altra dada important és que la majoria de jaciments amb molta producció es troben concentrats en certs països.

Producció primària

La majoria dels pous petroliers es perforen amb el mètode rotatori. Aquest tipus de perforació consisteix en una torre que aguanta la cadena de perforació formada per una sèrie de tubs que l'aguanten. La cadena gira sobre el terra de la torre. La broca de perforació situada al final de la cadena acostuma ha estar formada per tres rodes còniques amb dents d'acer endurit.

El cru atrapat en un jaciment es troba sota pressió. Per això, quan es perfora un pou que arriba fins on hi ha el petroli a pressió, el petroli s'en va cap a la zona de baixa pressió creada pel pou amb comunicació amb la superfície terrestre. A mesura que el pou s'omple de líquid apareix una pressió contraria sobre el dipòsit, i aviat s'atura l'ascens del líquid. Amb el canvi de pressió el gas natural dissolt s'expandeix. Aquesta expansió ajuda a pujar el petroli a la superfície.

Quan les reserves de gas i de petroli a pressió disminueixen també disminueix l'extracció. Per això s'han d'instal·lar ajudes suplementàries. Generalment aquestes ajudes són bombes. Aquestes ajudes tan sols es posen si no resultaran deficitàries pel projecte degut a la gran quantitat de capital que exigeix.

Depenent de les característiques de l'extracció es posarien o el sistema d'injecció d'aigua o el de vapor. Aquests, l'única cosa que fan és espitjar i arrastrar el petroli cap a la superfície. També es pot evaporar el petroli i recollir-lo per un segon pou paral·lel a l'extracció. (foto.1)

Perforació submarina

És una de les fites més impressionants de l'enginyeria moderna. Han aconseguit construir estacions marines de perforació. Les estacions poden estar flotant o subjectes per pilars al sòl marí. Són estructures construïdes per ser independents ja que estan allunyades de la costa. Funcionen amb relativa poca gent.

Aquí també s'aplica el sistema de perforació, però amb la diferència que a mesura que es va perforant es van afegint trams de tub.

Amb aquest mètode s'han perforat pous amb una profunditat de més de 6,4 km des de la superfície del mar. La perforació submarina ha portat a l'explotació a 'una important reserva addicional de petroli.

Transport

El transport es pot fer de diferents maneres. Es realitza després de netejar el cru. Normalment es fa per oleoductes. Grans conduccions, que poden arribar a tenir centenars de quilòmetres, que transporten el cru del pou fins a la refineria.

L'altre mètode és molt famós, i no precisament per motius gaire bons. Són els vaixells petroliers(foto 2). Embarcacions de grans dimensions que transporten el cru. Hi ha agut grans desastres naturals que reben el nom de marea negra. Això és per culpa d'accidents navals en el qual es perd la càrrega, perquè cau a la mar. Al tenir menys densitat que l'aigua flota i atrapa i cobreix a tot el que pot.

DESTIL·LACIÓ

Un cop s'ha extret el cru, es treballa amb productes químics i amb escalfor per eliminar l'aigua, els elements sòlids i se separa el gas natural. A continuació s'emmagatzema el petroli en tancs. A partir d'aquí es transporta a una refineria normalment en vaixell o a través d'un oleoducte. Tots els camps petroliers amb un cert grau d'importància estan connectats a grans oleoductes.

Destil·lació bàsica

El procediment principal de refinat és la destil·lació. El petroli cru comença a vaporitzar-se a una temperatura menor a 100ºC. Els hidrocarburs amb menor massa molecular són els que es vaporitzen a temperatures més baixes, i a mesura que augmenta la temperatura es van evaporant les molècules més grans. Els primers a ser capturats a les capes superiors de la xemeneia són els gasos (butà, propà). Desprès ve la gasolina, gasolina pesada, White spirit, querosè, gas-oil lleuger, gas-oil pesat, destil·lat d'oli de lubricant i fuel-oils pesats. Aquestes són les diferents fraccions del destil·lat.

En les artigues destil·leries, el residu que quedava a la caldera es tractava amb àcid sulfúric i a continuació és destil·lava amb vapor d'aigua. Les zones superiors de l'aparell de DESTIL·LACIÓ proporcionava lubricants i olis pesats mentre que les zones inferiors subministraven ceres i asfalts. A finals del segle XIX, les fraccions de gasolina i nafta es consideraven una molèstia, perquè no existia una gran necessitat d'aquestes. La demanda de querosé també va començar a disminuir en créixer la producció d'electricitat i l'ús del corrent elèctric. Però en entrar en ús el motor d'explosió la necessitat de tenir gasolina va créixer moltíssim.

Percentatge del què s'obté d'un barril de cru

Avui, un barril de cru produeix 79,5 litres de gasolina, 11,5 litres de combustible per reactors, 34 litres de gasoil destil·lat, 15 litres de lubricants i 11,5 litres de residus més pesats.

Aplicacions de les diferents fraccions de petroli destil·lat

Els productes que un cop sortits de refineria ja no patiran cap modificació:

• Gas butà i propà: GLP (gasos liquats del petroli) s'usen com a combustible industrial.

• Èter del petroli: s'usa com a dissolvent.

• Benzina: combustible per a motors d'explosió.

• Querosé: combustible per a motor d'aviació.

• Gas-oil: combustible per a calefaccions i motors dièsel.

• Olis lubricants: utilitzat per lubricar.

• Ceres parafines: emprat per fer espelmes, llumins, lubricants...

• Fuel: combustible per a centrals tèrmiques.

• Asfalt: usat com a revestiment, anithumitat, i amb sorra de paviment per terres.

La indústria petroquímica és l'encarregada de transformar certs derivats del petroli en productes quotidians. D'aquesta obtenim objectes com plàstics, fibres sintètiques, detergents, cautxú sintètic, pintures i dissolvents, explosius...

CRAKING

El procés de crackeig tèrmic, o piròlisi a pressió, es va desarrollar amb un esforç per augmentar el rendiment de la destil·lació. En aquest procés les parts més pesades del cru s'escalfen a altes temperatures sota pressió. Això divideix (craqueja) les molècules grans d'hidrocarburs en molècules més petites el que fa augmentar la quantitat de gasolina produïda a partir d'un barril de cru. No obstant, l'eficiència del procés és limitada, perquè degut a les elevades temperatures i pressions es dipositava una gran quantitat de coc (combustible sòlid i porós) als reactors i en rebaixava el rendiment.

Craqueig catalític

Als anys 30 es va introduir un nou mètode, el craqueig catalític, que van fer augmentar addicionalment la gasolina produïda a partir d'un barril de cru. Amb el craqueig catalític, les molècules petites produïdes pel craqueig tèrmic es recombinen en presència d'un catalitzador. Això produeix molècules ramificades a la zona d'ebullició de la gasolina amb millors propietats (per exemple, major nombre d'octanatge) com a combustible de motores d'alta potència, com els empleats amb els avions comercials actuals.

En el procés de craqueig catalític, el cru es divideix davant d'un catalitzador dividit finament. Això permet la creació de diferents hidrocarburs que després es combinen de nou obtenint un producte al nostre gust (normalment es fa amb un elevat nombre d'octanatge per motors de molta potència). La fabricació d'aquests productes ha donat lloc a la immensa indústria petroquímica que aprofita aquesta possibilitat per crear una gran diversitat de productes tal i com alcohol, detergent, cautxú sintètic, glicerina, fertilitzants, sofre, dissolvents i matèries primes per fabricar medicines, nylon, plàstics, pintures, poliésters, additius i complements alimenticis, explosius...

REFORMING

És un procés que tal com indica el seu nom uneix. Un cop s'ha aplicat el craking es necessita reunir les molècules més petites per poder aconseguir la fracció que ens interessa més, normalment la de gasolina. Així doncs posant les substàncies a altes temperatures 560ºC (1040ºF) es pot arribar a aconseguir unes gasolines de vora a 80 octans, sense additius.

Escala d'octanatge o nombre d'octanatge

El número d'octanatge o N.O d'un combustible és el seu percentatge, envers el volum, de i-octà en una barreja de i-octa/n-heptà, amb la mateixa tendència a la detonació dins el motor.

Aquesta dada, per què és important? És molt important ja que com més N.O més bona combustió fa la gasolina i té un millor funcionament i rendiment. Això és degut a les característiques de l'i-octà que és una de les combinacions d'hidrocarburs amb més bona combustió.

Per conèixer el nombre d'octanatge s'aplica la següent fórmula:

N.O = 100 + (Número de comportament* - 100) /3

*El número de comportament fa referència a la quantitat afegida a la gasolina de plom tetratilè. Aquest producte fa augmentar notablement el grau d'octanatge del compost.

El comportament d'aquesta barreja és diferent en cada tipus de gasolina. La seva mescla pot comportar grans diferències, canviant-ne l'ús.

El petroli com a combustible i com a primari químic

És bastant espectacular veure la quantitat d'usos que pot arribar a tenir la simple combinació de dos elements. A partir d'un hidrocarbur (C+H) obtenim molts productes diferents, des de poder anar amb cotxe a tenir joguines de plàstic per nens petits.

Això és una mostra més del que avança la tecnologia, però també de la importància del Carboni, l'element amb més possibilitats de combinar-se amb altres elements.

Encara que tots aquests factors a favor tenen un gran problema. El petroli és un recurs natural no renovable, i això vol dir que es pot acabar algun dia. Sembla que la nostra societat en depengui. Una puja de preus del petroli pot fer entrar en una crisi tot un país, i arruïnar a molta gent, ja que afectaria a tants sectors com derivats del petroli hi ha.

No cal anar a mirar gaire lluny per observar aquest fenomen. A Catalunya fa pocs dies van haver-hi vagues i protestes per la puja de preus. La simple variació de 5 pessetes impedia que els pescadors poguessin tenir suficients beneficis per subsistir.

Però perquè és deguda aquesta puja de preus. Tot això ve perquè les empreses petrolíferes es volen assegurar uns quants anys més el negoci del petroli. Les reserves actuals de petroli no ens permetran passar més de 50 anys al ritme actual. S'han fet estudis i amb les noves tecnologies de menys consum i millor aprofitament potser s'allargarà una mica més “l'era del petroli”.

Per desgràcia aquest be no l'estem aprofitant i anys enrere encara menys. Al principi de la revolució industrial es buscava un combustible nou per les làmpades. Amb la invenció del motor d'explosió l'explotació era descontrolada i es van fer malbé centenars d'hectàrees fent pous a l'atzar. Per sort ara la societat està més conscienciada. Encara que per desgràcia continuem sentint per la televisió els desastres ecològics provocats per l'abocament al mar de tonelades de cru per accidents marítims o les fugues d'oleoductes. Per això poc que en tenim l'hauríem d'aprofitar millor.

Índex

-1- Introducció

-2- Composició del petroli

-3- Teoria sobre l'origen del petroli

-4- Prospeccións petroliferas

-5- Transport

-6- Destil·lació

-7- Aplicacions de les diferents fraccions del petroli

-8- Craking i Reforming

-9- Escala d'octanatge

-10- El petroli com a combustible i font de matéries primes

Introducció

Aquest treball està basat en una cosa, el Petroli. Aquest és la font més gran d'hidrocarburs, podem arribar a trobar d'un a cent àtoms de Carboni. És un producte que dona lloc a molts derivats i és bàsic tant per certes indústries com podrien ser la tèxtil com per poder fer gasolina i poder-nos desplaçar amb cotxe.

Amb aquest treball es podrà seguir el procés des de que es forma fa milions d'anys fins que es troba, s'extreu i es refina.

Bibliografia:

• Tecnologia industrial I - batxillerat

• Los combustibles y su tecnologia

FRANCIS, Wilfrid (ed. URMO)

• Enciclopédia Salvat - Ciéncia y técnica v.6 -

(ed. Salvat)

• Enciclopèdia interactiva AVUI

- Enciclopèdia interactiva Encarta

Vaixell petrolier carregant cru.