Cum se obțin benzina, motorina și kerosenul din țiței. Ce alte produse rezultă din procesul de rafinare

Cuprins:

Ce este țițeiul

Țițeiul, cunoscut și sub denumirea de petrol brut, este un lichid vâscos, de culoare neagră, care se formează în mod natural în subsolul Terrei. Această materie primă este alcătuită din structuri organice complexe de hidrocarburi (solide, lichide și gazoase) în stare naturală și provine din materie vie care a existat cu milioane de ani în urmă. De-a lungul timpului, această materie a fost supusă unor procese geologice intense, care au transformat-o în forma actuală de petrol brut.

Deși uneori poate fi întâlnit la suprafață, țițeiul este extras, în majoritatea cazurilor, prin forare și pomparea propriu-zisă realizate în puțuri terestre sau prin platforme petroliere amplasate în largul mărilor și oceanelor, aflăm de pe crownoil.co.uk. După ce este extras, petrolul trece printr-o serie de procese de rafinare pentru a fi transformat în combustibili lichizi și produse utilizabile. Cea mai mare parte a producției mondiale provine din câmpurile petroliere situate în Orientul Mijlociu, Arabia Saudită fiind lider global în acest domeniu. Alte state importante producătoare sunt Rusia, China, Canada și Statele Unite.

Ce sunt hidrocarburile din țiței

Termenul de hidrocarburi se referă la acele lanțuri formate din atomi de carbon și de hidrogen, care alcătuiesc toate materialele organice, inclusiv țițeiul. Alături de apă, moleculele de hidrocarburi reprezintă elementele de bază ale vieții. Țițeiul este compus din numeroase tipuri de lanțuri de hidrocarburi, toate amestecate între ele. Atunci când aceste lanțuri sunt separate în lungimi similare, țițeiul este rafinat și transformat în produse finite. Un proces numit distilare fracționată este utilizat în rafinării pentru a separa (dar și pentru a combina sau descompune) diferitele lungimi ale lanțurilor de hidrocarburi, scopul fiind acela de a se obține diverse produse petroliere din fracțiile rezultate.

Unde este rafinat țițeiul

Țițeiul, în forma sa brută, nu poate fi utilizat direct. Pentru a deveni utilizabil în viața de zi cu zi, este necesar, așa cum spuneam, un proces complex de transformare, care conține etape de separare, purificare și modificare a moleculelor de hidrocarburi. Întregul proces are loc în rafinării, care sunt instalații industriale unde țițeiul este procesat și transformat în combustibili și alte produse esențiale pentru industrie și transport. Rafinăria reprezintă „inima” industriei energetice, asigurând furnizarea constantă de combustibili pentru transport, industrie și gospodării. De-a lungul timpului, rafinăriile au evoluat de la instalații simple de distilare la complexe tehnologice moderne. În timp ce, în trecut, principalul produs obținut era petrolul lampant, tehnologiile actuale permit obținerea unei game variate de combustibili și produse, într-un mod mult mai eficient.

Cum decurge procesul de rafinare a țițeiului

*Infografic cu procesele de extracție, rafinare și distribuție a petrolului* *Foto: Shutterstock.com*

Procesul prin care țițeiul este transformat în aceste produse finite utile este unul complex, avansat din punct de vedere tehnologic și, totodată, esențial pentru economia globală. Pentru a deveni utilizabil, țițeiul trebuie să treacă printr-o serie de etape complexe și de durată, și anume:

Distilarea fracționată. Acest proces permite separarea fracțiilor grele, precum uleiurile lubrifiante, care au puncte de fierbere foarte ridicate, de regulă situate între 375 și 400°C, ceea ce înseamnă că încălzirea directă ar putea deteriora moleculele de hidrocarburi. Pentru a evita acest lucru, distilarea se realizează la presiune redusă, folosindu-se pompe de vid. Scăderea presiunii duce la reducerea punctului de fierbere, permițând vaporizarea și separarea fracțiilor grele fără temperaturi foarte ridicate. Prin acest proces se obțin produse care nu pot fi extrase prin distilare atmosferică, precum lubrifianți și reziduuri. Acestea sunt ulterior transformate în produse de mare valoare, precum uleiurile de motor sau materiile prime folosite în petrochimie, notează pgnlng.co.id.

Conversia țițeiului. Procesele de conversie au rolul de a transforma fracțiile grele în produse mai ușoare și mai valoroase, precum benzina. Pentru asta există trei tehnici principale:

Cracarea – descompune moleculele mari de hidrocarburi în unele mai mici. Poate fi realizată termic (la temperaturi și presiuni ridicate) sau catalitic (cu ajutorul catalizatorilor, pentru o eficiență mai mare).
Reformarea – transformă parafinele cu lanț liniar în molecule ramificate și compuși aromatici, crescând cifra octanică a benzinei.
Alchilarea – combină hidrocarburi ușoare, precum izobutanul și butilena, pentru a forma molecule mai mari, cu valori octanice ridicate.

Tratarea (purificarea). Această etapă elimină impuritățile nedorite din fracțiile petroliere, îmbunătățind calitatea produselor finale. Sunt îndepărtați compuși care pot afecta performanța sau care pot cauza probleme, ca mirosurile neplăcute, nămolurile, metalele sau compușii poliaromatici.

Amestecarea și stocarea. Amestecarea este etapa finală, în care produsele obținute prin distilare sunt combinate în proporții precise pentru a respecta standarde stricte de calitate. Astfel se obțin benzina, motorina sau kerosenul, care îndeplinesc specificații stricte de calitate, inclusiv parametri precum cifra octanică, numărul cetanic, presiunea vaporilor și vâscozitatea atent controlați. Se folosesc aditivi moderni, precum MTBE (Metil tert-butil eter), ETBE (Eter etilic terț-butilic) sau alcooli, pentru îmbunătățirea performanțelor benzinei. După amestecare, produsele sunt depozitate în rezervoare speciale, concepute pentru a menține calitatea și a preveni contaminarea, după care sunt distribuite către depozite, benzinării sau industrie.

Ce produse se obțin într-o rafinărie

Țițeiul conține molecule de hidrocarburi cu dimensiuni și structuri diferite, care au un punct de fierbere distinct. Acest lucru permite separarea lor prin procese de rafinare în diverse produse, de la gaze ușoare și substanțe dense, până la reziduuri grele, potrivit aztechtraining.com. În funcție de destinația finală, produsele obținute într-o rafinărie sunt împărțite în două categorii principale:

Combustibili pentru transport

Această categorie include produsele esențiale pentru funcționarea motoarelor. Benzina este unul dintre cei mai utilizați combustibili, fiind destinată în principal autoturismelor, iar calitatea sa este determinată de cifra octanică, un indicator al rezistenței la detonare. Pe de altă parte, motorina este folosită în special de camioane, autobuze și utilaje grele, dar și de automobile, fiind evaluată prin numărul cetanic, care indică eficiența aprinderii în motoarele diesel. Un alt produs important este combustibilul pentru aviație, cunoscut sub numele de kerosen. Acest carburant de înaltă performanță este utilizat în turbinele aeronavelor și supus unor standarde stricte de siguranță și de calitate, având în vedere condițiile extreme în care este folosit.

De asemenea, gazul petrolier lichefiat (GPL) este utilizat atât în gospodării, pentru gătit sau încălzire, cât și în industrie, inclusiv în sectorul auto, datorită eficienței și ușurinței de transport.

Produse non-combustibile

Pe lângă combustibili, rafinăriile generează și o serie de produse indispensabile altor sectoare industriale. Asfaltul este un alt produs important, fiind folosit ca material de bază în construcția drumurilor și în realizarea acoperișurilor, datorită proprietăților sale de rezistență și impermeabilitate. De asemenea, rafinăriile furnizează și materii prime pentru industria petrochimică. Un exemplu este nafta, care este transformată ulterior în compuși precum etilena, propilena și benzenul. Aceștia stau la baza producerii unei game largi de produse, de la materiale plastice și fibre sintetice, până la detergenți și îngrășăminte.

Cum se obține benzina

Benzina este, la nivel global, unul dintre cele mai utilizate produse obținute din țiței și, conform datelor Statista, Statele Unite sunt cel mai mare consumator al acestui combustibil, conform chandra-asri.com. Datele Administrației pentru Informații Energetice din SUA arată că, din totalul de 7,4 milioane de barili de țiței consumați în 2023 în această țară, aproximativ 44% au fost destinați producției de benzină.

Procesul de obținere a benzinei presupune parcurgerea mai multor etape. Prima constă în distilarea țițeiului, prin care sunt separate fracțiile petroliere, inclusiv benzina brută, aceasta necesitând ulterior procesare suplimentară. Urmează etapa de cracare, în care moleculele de hidrocarburi sunt descompuse în unele mai mici, ceea ce contribuie la creșterea calității și a cifrei octanice. Urmează reformarea, prin care se modifică structura hidrocarburilor pentru a îmbunătăți performanța combustibilului și pentru a reduce riscul de detonare în motoare. În sfârșit, benzina este supusă procesului de amestecare, unde se adaugă diverși aditivi astfel încât produsul final să respecte standardele de calitate înainte de a fi distribuit.

Cum este fabricată motorina

Rafinarea țițeiului începe prin încălzirea acestuia la o temperatură de peste 400°C. Acest proces transformă lichidul în vapori, care sunt introduși apoi într-o coloană de distilare fracționată. Pe măsură ce urcă în coloană, vaporii se răcesc și revin treptat la stare lichidă. La diferite niveluri, plăcile de distilare colectează fracțiile rezultate. Lanțurile lungi de hidrocarburi, cu puncte de fierbere situate peste pragul de 400°C, se condensează rapid și ies sub formă de asfalt sau de bitum, care se colectează la baza coloanei. Pe măsură ce vaporii continuă să se ridice, fracțiile mai ușoare se condensează la temperaturi mai scăzute. Astfel, păcura apare atunci când vaporii se răcesc sub 370°C, iar între 200 și 350°C începe să se formeze motorina. Aceasta este colectată pe plăcile de distilare și apoi direcționată către rezervoare speciale, conform kendrickoil.com. Procesul de distilare extrage lanțuri de hidrocarburi din ce în ce mai scurte pe măsură ce vaporii se ridică. Cele mai scurte lanțuri ajung în partea superioară, sub formă de gaz.

O altă metodă de obținere a motorinei constă în recombinarea unora dintre fracțiile de hidrocarburi cu lanțuri mai scurte. Când sunt amestecate în proporții precise, aceste hidrocarburi formează motorină. Combustibilul astfel obținut va fi completat cu aditivii necesari, după care este pregătit pentru comercializare.

Rafinarea kerosenului: procesul

Procesul de obținere a kerosenului din țiței presupune o serie de etape tehnologice complexe, prin care fracțiile petroliere sunt separate și purificate pentru a atinge standarde stricte de calitate. Prin rafinare, această materie primă brută este transformată în combustibilul utilizat în special în aviație datorită performanțelor sale ridicate. Iată care sunt etapele de obținere a kerosenului:

Distilarea – țițeiul este încălzit într-o coloană de distilare, iar kerosenul este extras ca fracție intermediară, la temperaturi cuprinse între 150°C și 275°C. Această separare asigură izolarea kerosenului de alte fracțiuni, cum ar fi nafta și motorina.
Hidrodesulfurarea – prin acest proces chimic catalitic sunt eliminați compușii de sulf, care ar produce emisii poluante la ardere. Kerosenul este amestecat cu hidrogen și expus unui catalizator la temperaturi și presiuni ridicate, transformând sulful în gaz sulfurat de hidrogen, care apoi este îndepărtat.
Hidrotratarea – în această etapă sunt eliminate impuritățile precum azotul, metalele și alți contaminanți, îmbunătățind calitatea, culoarea și mirosul produsului.
Amestecarea – în funcție de utilizare, kerosenul poate fi combinat cu aditivi pentru a-i îmbunătăți performanțele, de exemplu pentru utilizarea în combustibilii de aviație, unde sunt necesare proprietăți speciale la temperaturi scăzute sau stabilitate termică ridicată.

Alte produse finite obținute din țiței

Acest lanț complex de procese transformă țițeiul dintr-o resursă brută într-o gamă variată de produse esențiale pentru economia globală. Pe lângă combustibilii utilizați în transport, rafinarea petrolului brut permite obținerea unor materiale indispensabile industriei moderne. Printre acestea se numără gazele petroliere lichefiate (GPL), precum propanul și butanul, care sunt folosite pentru gătit, încălzire și pe post de combustibil auto, uleiurile lubrifiante, esențiale pentru reducerea frecării în motoare și echipamente industriale, precum și păcura, care este un combustibil greu utilizat în industrie și în unele centrale termice.

De asemenea, din procesul de rafinare se obține și bitumul, utilizat în construcția drumurilor și a acoperișurilor, precum și parafina și cerurile, folosite în industriile cosmetică și farmaceutică și la fabricarea lumânărilor. Nu în ultimul rând, aflăm de pe Visual Capitalist că țițeiul reprezintă o importantă sursă de materii prime pentru industria petrochimică, din care se obțin compuși de bază pentru producerea plasticului, fibrelor sintetice precum nylon-ul și poliesterul, cauciucului sintetic, detergenților și vopselelor.