Petrolul (titeiul), este un lichid vascos, de culoare bruna, neagra sau verde masliniu, inflamabil, cu miros caracteristic, insolubil in apa, cu densitatea mai mica decat a apei. Nu are temperatura de fierbere fixa fiind un amestec complex de hidrocarburi. Contine in cantitati mici si substante anorganice ca sulf, oxigen si azot.
Petrolul contine hidrocarburi a caror masa moleculara variaza de la 16 (metan) pana la circa 1800. Compozitia petrolului difera de la un zacamant la altul, dar contine amestecuri din trei clase de hidrocarburi: alcani, cicloalcani si arene. In petrol nu se gasesc hidrocarburi nesaturate.
Titeiul
sau petrolul brut constituie una dintre principalele bogatii naturale ale tarii
noastre. Zacaminte de titei se gasesc in judetele:
Compozitie
Din punct de vedere al compozitie chimice, titeiul este un amestec complex de hidrocarburi gazoase sau solide dizolvate in hidrocarburi lichide; de aceea se prezinta in natura in stare lichida. Titeiul mai contine compusi organici cu oxigen (fenoli, acizi naftenici), cu sulf (tiofen, mercaptani), cu azot (chinolina) etc. In hidrocarburi se gasesc hidrocarburi aciclice saturate (alcani sau parafine), hidrocarburi ciclice saturate (cicloparafine sau naftene) si hidrocarburi aromatice. Aceste trei clase de hidrocarburi in proportii diferite se gasesc in toate tipurile de titei.
Originea titeiului
Asupra modului de formare a titeiului in scoarta pamantului s-au emis mai multe teorii. Unele din acestea considera titeiul ca fiind de origine anorganica, altele ii atribuie origine organica.
Teoria anorganica asupra originei titeiului a fost formulata de M. Berthelot si a fost completata si sustinuta de D. I. Mendeleer. Acesta teorie afirma ca titeiul s-a format in straturi adanci ale scoartei prin actiunea apei asupra carburilor metalice: CaCl2, Al4C3 etc. care in contact cu apa se descompun rezultand acetilena, metan si alte hidrocarburi; sub actiunea temperaturii si presiunii inalte din interiorul pamantului si in prezenta catalizatorilor naturali, hidrocarburile nesaturate sau polimerizat formand titeiul de astazi.
Teoria organica se fundamenteaza pe mai mute ipostaze, si anume:
-titeiul este de origune vegetala (Figuier), formandu-se din plante, prin putrezirea acestora si transformarea lor in metan, bioxid de carbon si acizi grasi etc.;
-titeiul este de origine animala (Engler), rezultand din transformarea grasimilor animalelor marine, in special a pestilor, la temperaturi si presiuni mari in scoarta pamantului;
-titeiul este de origine mixta, vegetala-animala (Potonié): prin transformarea unor plante si animale marine microscopice, acoperite de namol, si sub actiunea unor bacterii anaerobe a rezultat o materie organica, numita "sapropel", care a imbibat namolul. Sub influenta temperaturii si a presiunii inalte, "saprolpelul" din namol a suferit transformari chimice, rezultand titeiul.
Extracia si prelucrarea petrolului brut
Pentru exploatarea titeiului sunt necesare daou operatii succesive: forajul sondelor si extractia titeiului. Procesul de sapare a sondelor sau forajul cuprinde trei operatii principlale: macinarea rocilor prin izbire sau prin sfredelire; evacuarea materialului macinat; tubarea gaurii de sonda. Sistemele de extractie a titeiului utilizate, dupa ce forarea a ajuns pana la stratul de titei sunt: prin eruptie, prin eruptie artificiala (gaz-lift), extractia prin pompare, cu ajutorul pompelor de adancime. Titeiul extras prin sistemele mentionate este amestecat cu apa sarata si nisip. Nisipul se separa prin sedimentare; daca, insa, apa formeaza cu titeiul o emulsie, atunci se adauga titeiului anumite substante cu actiune dezemulsionanta pentru a separa apa. In continuare titeiul este supus unor tratamente speciale in rafinarii.
Derivatele titeiului
Principalele derivate ale titeiului sunt cele date in scheme urmatoare:
Benzina
usoara
Benzina grea
Titeiul White-spirit Gaze de cracare
Petrol lampant Benzine
Motorina Uleiuri
Pacura prin cracare Bitum
Parafina
Cocs de petrol
Pacura de cracare
Inainte de a fi supus operatiei de distilare fractionata, titeiul este supus unui proces preliminar, pentru indepartarea gazelor de sonda care insotesc totdeauna titeiul. In urma acestui tratament se obtin: gaze sarace, alcatuite din hidricarburi saturate gazoase cu 1-4 atomi de carboni, gazolina, o fractiune lichida foarte volatila, care contine in special alcani cu 5 atomi de carbon ( pentan+izopentan) si titeiul dezbenzinat.
Din gazele sarace se separa butanul si propanul care, comprimate in buteli sunt utilizate in gospodarie sub numele de aragaz. Instalatiile speciale folosite pentru separarea titeiului in fractiuni, prin distilare, sunt alcatiute din coloane de distilare prevazute cu talere si cu clopote.
Fractiuni de titei care se obtin sunt urmatoarele: benzinele(fractiuni lichide, contin hidrocarburi cu 5-10 atomi C), petrolul lampant (fractiune lichida, contine hidrocarburi cu 10-15 atomi C), motorina (lichid galben-brun, contine hidrocarburi cu 12-20 atomi de C), pacura ( rezid obtinut dupa separarea din titei), parafina (masa alba, semiopaca, contine hidrocarburi cu mai mult de 20 atomi de C), uleiurile de uns (fractiuni lichde-vascoase, contin hidrocarburi cu 20-50 atomi de C), asfalt (bitum, smoala de petrol, substanta lichda-vascaosa, contine hidrocarburi grele, mai ales aromatice).
Procesul de cracare
Prin incalzire la peste 400oC a fractiunii mai grele a titei (motorina sau pacura) are loc procesul de cracare, obtinandu-se fractiuni ma iusoare (benzilele de cracare). In functie de conditiile in care se lucfreaza, se deosebsc: procedee de cracare termica si procedee de cracare catalitica.
Cracare termica se poate realiza in faza lichida sau in faza de vapori:
-in faza lichida, motorina sau pacura este incalzita la 450-550oC sub o presiune de 15-45 atm;
-in faza de vapori, motorina sau pacura se incalzeste la temperatura de 500-600oC si la presiuni mai joase de 1-3 atm. Benzinele de cracare astfel obtinute se deosebesc de benzinele rezultate prin distilare fractionata a titeiului, prin continutul lor mai mare de alchene si hidrocarburi aromatice.
Cracare catalitica se realizeaza in faza de vapori ; motorina si pacura, la 480oC si 1-2,5 atm, este trecuta peste un strat de catalizatori (silicat de Al). La cracarea catalitica se obtin randamente mai mari de benzina, cu caracter mai saturat. De exemplu:
H3-(CH2)8-CH3 catalizator CH3-(CH2)3
-CH3 + H2C=H2C + H2C=CH-CH3
decan pentan etena propena
Benzinele de cracare, in comparatie cu cele obtinute prin cracare fractionata, sunt mai bune si au o cifra octanica (C.O) mai mare.
Prin cifra octanica se apreciaza calitatea unei benzine din punct de vedere al comportarii sale in motor.
Pentru a aprecia tendinta la detonatie a unei benzine se compara comportarea ei intr-un motor experimental cu amestecuri formate din hidrocarburile n-heptan (considerat ca avand C.O zero) si 2,2,4-trimetil-pentan sau izooctan (notat cu C.O 100). In felul acesta se stabileste o scara cu limite cuprinse intre 0 si 100, in care benzinele cu o cifra octanica anumita, de exemplu, 75, se comporta in acest motor ca un amestec format din 75% izooctan si 25% n-heptan. Benzilnele cu cifra octanica mare vor avea ca urmare calitati antidetonate superioare. Cifra octanica a unei benzine se mai poate imbunatati prin adaos de mici cantitati de tetraetil-plumb
Petrolul si poluarea aerului
Utilizarea petrolului provoaca poluari masive ale aerului in multe orase. Gazele de esapament evacuate de autoturisme si de alte masini cu combustie interna contin gaze otravitoare cum ar fi monoxidul de carbon, hidrocarburi nearse, oxizi de azot si plumb. Unii dintre acesti agenti de poluare reactioneaza cu lumina soarelui producand acel smog neplacut, fotochimic, care pluteste deasupra multor oras, cum ar fi Los Angeles sau Mexico City. Atunci cand acizii de azot se combina cu picaturile de apa din nori, ia nastere ploaia acida care polueaza lacurile si raurile, distrugand si padurile. S-au facut pasi importanti pentru a micsora efectul gazelor de esapament. Se produce benzina fara plumb, iar unele masini sunt dotate cu filtre catalitice care transforma gazele nocive in gaze inofensive. Insa eficienta acestor imbunatatiri este diminuate de cresterea consumului de petrol.
