PETROLUL

1. ISTORIE
Petrolul brut (ţiţeiul) este o rocă sedimentară lichidă, de natură bituminoasă, existentă sub formă de zăcăminte în scoarţa terestră. A fost cunoscut din cele mai vechi timpuri de către asirieni şi egipteni. Istoricii antichităţii, Herodot, Pliniu şi Plutarh, semnalează folosirea ţiţeiului în stare brută ca liant în unele construcţii, la îmbălsămarea mumiilor, la impregnarea lemnului pentru corăbii. Prima cercetare de laborator întreprinsă asupra ţiţeiului este efectuată în 1852 de către un farmacist galiţian, P. Lucasiewitz, care obţine petrol lampant prin distilarea ţiţeiului brut. În 1857, după proiectul lui Th. Mehedinţeanu, se construieşte la Rîfov, lângă Ploieşti, prima distilerie de ţiţei (găzuire) din lume de dimensiuni industriale. În acelaşi an, Bucureştiul devine primul oraş din lume luminat public cu petrol lampant, iar petrolul românesc este primul care apare în comerţul internaţional. După această dată şi ca urmare a dezvoltării maşinismului şi mai ales a motorului cu ardere internă, prospectarea, exploatarea şi prelucrarea ţiţeiului a devenit o problemă de interes mondial.


2. TEORII PRIVIND FORMAREA PETROLULUI
Asupra formării ţiţeiului s-au emis diverse ipoteze greu de verificat; totuşi, două dintre ele s-au conturat mai bine: teoria anorganică şi teoria organică a formării zăcămintelor de ţiţei.
Teoria anorganică precizează că hidrocarburile din ţiţei s-au format din reacţiile petrecute în scoarţa terestră între carburile metalice şi apă, dar nu a putut explica prezenţa în ţiţei a compuşilor optic activi şi a celor cu fosfor.
Teoria organică, acceptată aproape unanim astăzi, consideră că zăcămintele de ţiţei s-au format prin degradarea anaerobă, catalizată de unele bacterii, a microorganismelor animale şi mai ales vegetale provenite din planctonul marin. Produsele de degradare s-au depus pe fundul unor mări interioare, unde în atmosferă reducătoare şi sub influenţa catalitică a rocilor înconjurătoare s-a desăvârşit formarea ţiţeiului. În majoritatea cazurilor, zăcămintelor de ţiţei au migrat din rocile iniţiale (roci-mamă) în diferite roci poroase (roci colectoare) în care sunt găsite în prezent, asociate adesea cu gaze naturale. Zăcămintele de ţiţei au o răspândire foarte largă (Asia, Europa, America de Nord, şi America Centrală, Africa), principalele ţări producătoare fiind S.U.A., Rusia, Venezuela, Kuweit, Arabia Saudită, Iran, Irak, India, Indonezia, România, Japonia ş.a. La noi în ţară, zăcămintele de ţiţei apar în zona precarpatică a Moldovei (judeţul Bacău), a Munteniei (judeţul Prahova, Argeş, Dâmboviţa) şi a Olteniei (judeţele Olt, Gorj, Dolj).


3. EXTRACŢIE
Din zăcămintele în care se găseşte, ţiţeiul este extras prin sonde. Săparea sondelor se face prin metode mai vechi de izbire, sau prin metode mai noi de foraj rotativ. Ca metode de extracţie se cunosc erupţia naturală, erupţia forţată şi extracţia mecanică (pompare). După extragere este trimis la separatoarele de gaze, la tratare şi decantare. Tratarea se face în scopul dezemulsionării şi separării de impurităţi mecanice, iar decantarea în vederea separării de apă.
Erupţia naturală se produce când presiunea ţiţeiului în zăcământ este suficient de mare ca să-l ridice prin sondă, până la suprafaţă. Când presiunea în zăcământ nu este suficient de mare, atunci ridicarea petrolului la suprafaţă este ajutată prin introducere de aer sau gaze comprimate până în zăcământ. Cu toate acestea, la un moment dat, zăcământul de petrol trebuie să fie exploatat prin pompare. Multe zăcăminte, chiar de la început, nu au presiune suficientă pentru o erupţie naturală sau ajutată şi deci trebuie exploatate prin pompare.


4. COMPOZIŢIE
Din punct de vedere chimic, ţiţeiul este un amestec de hidrocarburi gazoase şi solide dizolvate în hidrocarburi lichide. În ele apar termeni a căror masă moleculară variază de la 16 (metan) până la cca. 1800. Hidrocarburile existente în ţiţei aparţin la trei clase: alcani, cicloalcani, arene, apărând alături de termeni normali şi o mare diversitate de termeni izomeri. Termenii acestor clase sunt prezenţi în toate ţiţeiurile, dar variază proporţia dintre ei după zăcământul respectiv.

Tabelul 1
Compoziţia medie a ţiţeiului


Tipul de ţiţei
Hidrocarburi %

Ţara

Alcani
Cicloalcani
Arene
Parafinos 46-61 22-32 15-25 S.U.A. (Pennsylvania, California), Venezuela
Neparafinos 15-26 61-76 8-13 Rusia
Semiparafinos 42-45 38-39 16-29 Kuweit, Iran, România
Semiasfaltos 27-35 36-47 26-32 S.U.A. (Texas), Mexic, România
Asfaltos 0-8 57-58 25-40 Indonezia, India, Japonia

În nici un ţiţei nu au fost identificate hidrocarburi nesaturate. Compoziţia elementară a ţiţeiului variază puţin, fiind situată în jurul unor valori medii de ordinul: C=85-86%, H=11-13%, O=0,4-2%, N=0,2-0,6%, S=0,05-0,2%. Se prezintă ca un lichid vâscos, de culoare brună, cu fluorescenţă verde-albăstruie; densitatea, în toate cazurile mai mică decât a apei, variază între 0,800 şi 0,930. Este insolubil în apă cu care emulsionează. Nu are punct de fierbere definit, distilă continuu în intervalul 30-370°C.


5.PRELUCRARE
După extracţie, ţiţeiul este supus prelucrării primare, secundare şi petrochimice.
Prelucrarea primară utilizează procedee fizice (distilarea primară şi distilarea secundară) şi conduce la separarea diferitelor fracţiuni petroliere şi a lubrifianţilor.
Prelucrarea secundară utilizează procedee fizico-chimice (cracare termică sau catalitică, aromatizare) şi conduce la benzine superioare, hidrocarburi nesaturate şi unii termeni puri ai claselor de hidrocarburi amintite.
Prelucrarea petrochimică utilizează o mare gamă de metode chimice cu care prelucrează termeni puri pe calea petrochimiei şi conduce la produse finite sau sau la noi materii prime industriale. Prin derivatele sale, ţiţeiul este un factor de bază al industriei chimice moderne şi al bazei energetice a diferitelor ţări.

Petrolul lampant este o fracţiune medie izolată la distilarea primara a ţiţeiului cu interval de distilare 210-270°C. Este constituit din hidrocarburi de diferite tipuri (alcani, izoalcani, naftene) cu 10 până la 15 atomi de carbon în catenă. Folosit drept carburant, ca materie primă la fabricarea unor detergenţi, la iluminatul şi încălzitul casnic şi ca dizolvant.

Motorina este un amesctec de hidrocarburi (alcani, izoalcani, cicloalcani, cu 12 până la 20 de atomi de carbon în moleculă), obţinut la distilarea primară a ţiţeiului, reprezentând fracţiunea cu interval de distilare 270-370°C. Lichid de culoare brună cu punct de congelare variind între -20°C şi +5°C. folosită drept combustibil în motoare tip Diesel sau ca materie primă pentru procesul cracării.

Păcura este fracţiune grea obţinută ca reziduu la distilarea primară a ţiţeiului; p.f. peste 370°C. Are o compoziţie insuficient precizată (alcani, cicloalcani, ş.a. cu 20-60 atomi de carbon în catenă). După natura ţiţeiului din care provine, păcura poate fi parafinoasă, semiparafinoasă sau asfaltoasă. Ea constituie materia primă folosită la distilarea secundară a ţiţeiului şi la cracarea termică sau catalitică. Este folosită de asemenea drept combustibil lichid.

Benzina este un amestec lichid de hidrocarburi de diferite tipuri, care poate distila într-un interval de temperaturi de la 60 la 190°C. Se obţine prin distilarea primară a ţiţeiului, prin cracarea unor fracţiuni grele sau prin sinteză. Compoziţia benzinei depinde de modul de obţinere şi de natura ţiţeiului.

Tabelul 2
Compoziţia benzinei după natura ţiţeiului şi modul de obţinere


Modul de obţinere Compozitia în hidrocarburi

Cifră octanică
Alcani+ izoalcani Alchene Naftene Arene
Distilare primară
- ţiţei Rusia
- ţiţei S.U.A
Cracare termică
Cracare catalitică
Sinteză -
63
79,6
76
74
88 -
-
-
16
9
2 -
29
13,3
5,5
3
6 -
8
7,1
2,5
14
4 -
60
65
65
85
55

Compoziţia, pe termeni, este de asemenea variabilă. De ex: într-o benzină cu interval de distilare 55-145°C s-au identificat 47 de hidrocarburi diferite, cu şase până la nouă atomi de carbon.

Tabelul 3
Compoziţia analitică a unei benzine

Tip de hidrocarburi Număr de termeni %
Alcani
Izoalcani
Naftene
Arene 3
20
18
6 31,2
28,4
31,0
9,4
Total 47 100,0

După intervalul de distilare se disting trei fracţiuni: benzină uşoară (60-90°C), benzină medie (90-150°C) şi benzină grea (150-190°C). este un lichid incolor sau slab gălbui, insolid în apă, solubil în solvenţi organici. Foarte uşor inflamabil (punct de inflamabilitate 10°C), cu putere calorică ridicată (11000 kcal/kg). Este folosită ca dizolvant, dar mai ales drept combustibil lichid pentru motoare.


BIBLIOGRAFIE:
Mică enciclopedie de chimie,
De Constantin D. Albu
Şi Maria Brezeanu