Τεχνολογία Πετρελαίου Η ανακάλυψη του πετρελαίου σε διάφορες περιοχές αποτελεί χρονοβόρα διαδικασία και πραγματοποιείται με διάφορες τεχνικές που βασίζονται στην μορφή του εδάφους αλλά και σε γεωλογικές μεθόδους (μαγνητική, βαρομετρική, σεισμολογική κλπ. μέθοδος). Εφόσον γίνει η πιστοποίηση ύπαρξης των πετρελαϊκών κοιτασμάτων πρέπει να ακολουθήσει και η γεώτρηση με χρήση ειδικών και συγκεκριμένων γεωτρύπανων ώστε να διατρηθούν τα στρώματα που καλύπτουν το επιθυμητό κοίτασμα. Σχηματίζονται με τον τρόπο αυτό οπές μέσω των οποίων θα εξορυχθεί το ακατέργαστο προϊόν. Η άντληση του πετρελαίου στην επιφάνεια γίνεται με διάφορους τρόπους όπως: μέσω της πίεσης των υπερκείμενων αερίων, με άντληση με ειδικές μηχανές, με έγχυση νερού υπό πίεση, κλπ.

Τεχνολογία Πετρελαίου Εφόσον λοιπόν έχει πιστοποιηθεί η ύπαρξη κοιτασμάτων πετρελαίου σε κάποια γεωγραφική περιοχή και πραγματοποιηθεί η εξόρυξή του, αυτό θα πρέπει να υποστεί συγκεκριμένη κατεργασία, να διυλιστεί, σε ειδικούς χώρους που αποκαλούνται διυλιστήρια. Φωτογραφία διυλιστηρίου πετρελαίου (της εταιρείας Shell) στην περιοχή Tosco Martinez.

Τεχνολογία Πετρελαίου Η διύλιση αποκαλείται και κλασματική απόσταξη και κατά την διάρκεια της λαμβάνει χώρα ο διαχωρισμός των συστατικών του ακατέργαστου πετρελαίου σε κλάσματα, βασιζόμενος κυρίως στην διαφορά του σημείου βρασμού μεταξύ των διαφορετικών ουσιών. Πριν την διύλιση λαμβάνουν χώρα συγκεκριμένες κατεργασίες προς απομάκρυνση ανεπιθύμητων συστατικών όπως χώματα, λάσπη και άμμος (που προκύπτουν κατά την γεώτρηση), αερίων (που περιέχονται στα πετρελαϊκά κοιτάσματα) και νερού μέσω της τεχνικής της αφυδάτωσης. Μερικές από τις διαδικασίες που πραγματοποιούνται κατά την διάρκεια της κατεργασίας αυτής (διύλισης) είναι απόσταξη σε κενό, πυρόλυση με υδρογόνο και με την βοήθεια χημικών καταλυτών, εκχύλιση παρουσία διαλυτών, απομάκρυνση παραφινών και θείου κλπ.

Τεχνολογία Πετρελαίου Συνήθως στα διυλιστήρια δεν παράγονται καθαρές ουσίες μικρού μοριακού βάρους που είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν αυτούσιες. Είναι δυνατή η παραγωγή κυρίως αερίων (μεθάνιο, αιθάνιο, προπάνιο και βουτάνιο) με εφαρμογές ως φυσικό αέριο επομένως να είναι δυνατή η χρήση τους στην κατηγορία των αερίων καυσίμων. Είναι κατανοητό πως το φυσικό πετρέλαιο αποτελείται από αρκετά συστατικά (όπως αναφέραμε στο προηγούμενο κεφάλαιο) με αποτέλεσμα να είναι αναγκαίος ο διαχωρισμός σε διάφορες ομάδες ανάλογα με την θερμοκρασία βρασμού, ώστε να προκύψουν τα χαρακτηριστικά χρήσιμα πετρελαιοειδή: βενζίνη, πετρέλαιο θέρμανσης, πετρέλαιο κίνησης και μαζούτ

Τεχνολογία Πετρελαίου Τα διυλιστήρια χωρίζονται σε τέσσερεις κατηγορίες: λιπαντικών, πετροχημικών, προϊόντων εσωτερικής καύσης και προϊόντων εξωτερικής καύσης. Συγκεκριμένα σε κάθε ομάδα υδρογονανθράκων εμπεριέχονται ενώσεις που αποτελούν ένα ορισμένο είδος καυσίμου και αποστάζουν σε περιορισμένα όρια θερμοκρασιών. Όταν λοιπόν το αργό ή φυσικό πετρέλαιο αρχίζει να υφίσταται κλασματική απόσταξη στο διυλιστήριο πέρα των αερίων (CH4, C2H6, C3H8, C4H10) λαμβάνονται και τα εξής: ελαφρά αποστάγματα (κυρίως νάφθες με σημείο βρασμού 50-1800C), μέσα αποστάγματα (πετρέλαιο θέρμανσης και κίνησης ή Diesel με σημεία βρασμού 160-2400C και 200-3600C αντίστοιχα) και το υπόλειμμα που δεν έχει αποστάξει σε θερμοκρασία των 3600C και αποτελεί το μαζούτ.

Τεχνολογία Πετρελαίου Οι νάφθες αποτελούν τα αποστάγματα εκείνα από τα οποία προέρχονται οι βενζίνες και διαχωρίζονται σε ελαφρά και βαρέα κλάσματα υδρογονανθράκων με 4-10 άτομα άνθρακα. Τα πρώτα κλάσματα που είναι και τα ελαφρύτερα (με σημείο βρασμού μέχρι 1000C) μπορούν να χρησιμοποιηθούν και ως βενζίνη αυτοκινήτων αρκεί να υποστούν αποθείωση. Αυτού του είδους τα κλάσματα αποτελούν και την πρώτη ύλη της κατηγορίας των πετροχημικών για την παραγωγή του αιθυλενίου. Τα βαρύτερα κλάσματα δεν είναι κατάλληλα για άμεση χρήση σε μηχανές εσωτερικής καύσης λόγω της πολύ χαμηλής τους αντικροτικότητας. Υπόκεινται αποθείωση αλλά και αναμόρφωση ώστε να αυξηθεί η αντικροτική ικανότητά τους. Ανάλογα με το είδος κλάσματος η προκύπτουσα βενζίνη υφίσταται διάφορες απαιτούμενες κατεργασίες (π.χ. ισομερίωση για αύξηση του αριθμού οκτανίων ή αντίδραση με υδρογόνο προς σχηματισμό κυκλοεξανίου από βενζόλιο).

Τεχνολογία Πετρελαίου Αξίζει να σημειωθεί ότι αρκετές φορές ζητείται αύξηση της παραγωγής βενζίνης από το αρχικό ακατέργαστο προϊόν (το φυσικό πετρέλαιο). Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται διάφορες τεχνικές όπως: Πολυμερισμός για την παραγωγή μεγαλύτερων μορίων, με χρήση της ισομερίωσης. Υδρογόνωση κατά την οποία άτομα υδρογόνου προστίθενται σε ακόρεστες ολεφίνες προς την δημιουργία προϊόντων με αυξημένη αντικροτική ικανότητα. Αναμόρφωση των παραφινικών αλυσίδων παρουσία καταλυτών ευγενών μετάλλων προς μετατροπή σε αρωματικές ενώσεις και ισομερισμένες παραφίνες. Πυρόλυση ή διάσπαση των μεγάλων μορίων (που αποστάζουν σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες) προς μικρότερα μόρια που ανήκουν στην κατηγορία των ελαφρών κλασμάτων της βενζίνης. Κατά την διαδικασία αυτή παραμένουν συστατικά που εξατμίζονται αρκετά δύσκολα με αποτέλεσμα να απαιτείται περαιτέρω κατεργασία. Αλκυλίωση, κατά την οποία οι ολεφίνες αντιδρούν με τις παραφίνες προς σχηματισμό ισομερισμένων παραφινών.

Κλασματική Απόσταξη Πετρελαίου Φυσικό πετρέλαιο Φούρνος Λιπαντέλαια, Ορυκτέλαια, Άσφαλτος Μαζούτ Πετρέλαιο Θέρμανσης Βενζίνες Αέρια Πετρέλαιο Diesel Εφόσον μεταφερθεί το ακατέργαστο πετρέλαιο στο διυλιστήριο λαμβάνει χώρα η κατεργασία του προς διαχωρισμό του σε διάφορα προϊόντα. Τα περισσότερα από τα προϊόντα αυτά συνήθως προκύπτουν με απόσταξη σε ατμοσφαιρική πίεση ενώ μερικά (π.χ. άσφαλτος και λιπαντέλαια) προκύπτουν από περαιτέρω απόσταξη του μαζούτ υπό κενό.

Κλασματική Απόσταξη Πετρελαίου Ο φούρνος διαδραματίζει σημαντικό ρόλο σε ένα διυλιστήριο. Πρέπει να αποφεύγεται η παραμονή του πετρελαίου σε υψηλές θερμοκρασίες για μεγάλα χρονικά διαστήματα στον φούρνο, εφόσον είναι δυνατή η εμφάνιση ανεπιθύμητων αντιδράσεων (π.χ. εξανθράκωση και αντιδράσεις πυροδιάσπασης). Για να αποφευχθούν οι αντιδράσεις αυτές έλαβε χώρα τροποποίηση της κατασκευής του φούρνου με χρήση αυλών ώστε να επιτυγχάνεται ικανοποιητική θερμότητα και να εμφανίζεται ικανοποιητική επαναρροή. Με τον τρόπο αυτό λαμβάνεται μεγαλύτερο ποσοστό αποστάγματος και σε σχετικά χαμηλότερη θερμοκρασία απόσταξης. Ταυτόχρονα πρέπει να απομακρυνθεί και το θαλασσινό νερό που σχεδόν πάντα περιέχεται στο ακατέργαστο πετρέλαιο. Αν και κατά την άντληση του το πετρέλαιο έχει υποστεί απομάκρυνση του νερού και αφαλάτωση, παραμένουν σχεδόν πάντα ποσότητες ανόργανων αλάτων, σχηματίζοντας γαλακτώματα νερού στο πετρέλαιο. Ο τρόπος απομάκρυνσης των γαλακτωμάτων γίνεται με προσθήκη απογαλακτωματοποιητών (οπότε αυξάνει η πιθανότητα σύγκρουσης των σταγονιδίων του νερού) και με αποσταθεροποίηση των γαλακτωμάτων (με απομάκρυνση των πολικών συστατικών που σταθεροποιούν το γαλάκτωμα του νερού).

Κλασματική Απόσταξη Πετρελαίου Συνοπτικά τα προϊόντα επεξεργασίας του πετρελαίου είναι τα εξής: Αέρια (πρώτα κλάσματα και αριθμός ατόμων άνθρακα από 1 έως 4). Το προπάνιο και το βουτάνιο είναι γνωστά ως υγραέρια, διότι αν και είναι αέρια υπό συνήθη πίεση και θερμοκρασία υγροποιούνται πολύ εύκολα υπό χαμηλή πίεση και υπό αυτή την μορφή χρησιμοποιούνται στο εμπόριο (σε κατάλληλες φιάλες). Βενζίνες (πρώτα υγρά κλάσματα της απόσταξης του πετρελαίου και αποκαλούνται νάφθες). Διαχωρίζονται σε ελαφρά και βαρέα κλάσματα υδρογονανθράκων με 4-10 άτομα άνθρακα. Τα πρώτα κλάσματα που είναι και τα ελαφρύτερα (με σημείο βρασμού μέχρι 1000C) μπορούν να χρησιμοποιηθούν και ως βενζίνη αυτοκινήτων αρκεί να υποστούν αποθείωση. Τα βαρύτερα κλάσματα δεν είναι κατάλληλα για άμεση χρήση σε μηχανές εσωτερικής καύσης λόγω της πολύ χαμηλής τους αντικροτικότητας. Υπόκεινται αποθείωση αλλά και αναμόρφωση ώστε να αυξηθεί η αντικροτική ικανότητά τους. Ανάλογα με το είδος κλάσματος η προκύπτουσα βενζίνη υφίσταται διάφορες απαιτούμενες κατεργασίες (π.χ. ισομερίωση για αύξηση του αριθμού οκτανίων ή αντίδραση με υδρογόνο προς σχηματισμό κυκλοεξανίου από βενζόλιο). Περιέχει υδρογονάνθρακες με 4 έως 10 άτομα άνθρακα.

Κλασματική Απόσταξη Πετρελαίου Πετρέλαιο θέρμανσης (τα κλάσματα που προκύπτουν σε θερμοκρασία απόσταξης από 1600 έως 2400C). Η συγκεκριμένη κατηγορία παλαιότερα αποτελούσε το σημαντικότερο κλάσμα της κατεργασίας του πετρελαίου αφού χρησιμοποιούνταν για θέρμανση και φωτισμό. Είναι δυνατή η μετατροπή του σε βενζίνη με την τεχνική της πυρόλυσης ώστε να αυξηθεί η παραγωγή σε βενζίνη από την διύλιση του πετρελαίου. Σήμερα αποτελεί βασικό θερμαντικό μέσο. Περιέχει υδρογονάνθρακες με 10 έως 16 άτομα άνθρακα. Πετρέλαιο κίνησης (diesel) (αποτελεί το τελευταίο υγρό κλάσμα της απόσταξης του πετρελαίου σε θερμοκρασία 3600C). Αποτελεί βασικό καύσιμο για την λειτουργία των πετρελαιοκινητήρων και πετρελαιομηχανών και μερικές φορές αντικαθιστά το μαζούτ που χρησιμοποιείται ως κύριο καύσιμο στην ναυτιλία. Περιέχει υδρογονάνθρακες με 12 έως 20 άτομα άνθρακα.

Κλασματική Απόσταξη Πετρελαίου Μαζούτ (το στερεό υπόλειμμα της κλασματικής απόσταξης του πετρελαίου). Περιέχει τους βαρύτερους υδρογονάνθρακες, δηλαδή εκείνους με αριθμό ατόμων άνθρακα μεγαλύτερο του 20 με αποτέλεσμα να εμφανίζει και το μεγαλύτερο ειδικό βάρος σε σχέση με τα υπόλοιπα κλάσματα της επεξεργασίας του πετρελαίου. Αποτελεί το κύριο καύσιμο των πλοίων, κυρίως λόγω του πολύ χαμηλού κόστους. Εάν υποστεί απόσταξη υπό ελλατωμένη πίεση προκύπτουν νέο απόσταγμα και νέο υπόλειμμα. Το απόσταγμα αυτό αποτελεί το βασικό μέσο σχηματισμού των λιπαντελαίων, ενώ το υπόλειμμα αποτελείται από άσφαλτο (εάν το πετρέλαιο ήταν ασφαλτικής βάσης) και ορυκτέλαια (εάν το πετρέλαιο ήταν παραφινικής βάσης).