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02-12-2004

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quali sono le reazioni che comportano la formazione dei principali derivati del petrolio

(Risponde Nicola Buratti)

Una risposta completa ed esaustiva alla tua risposta riempirebbe un trattato di chimica o petrolchimica o perlomeno un libro sull'argomento. Per fortuna c'è chi ci ha già pensato (vedi note bibliografiche ed il sito: www.minerva.unito.it/Chimica& Industria/Dizionario/DizRubrica.htm). In ogni caso cercherò di farti un riassunto di petrolchimica utilizzando come fonte il disizonario di chimica e chimica industriale. Le classi di processi fisici/reazioni che intervengono nei moderni impianti sono essenzialmente le seguenti:

 

PROCESSI FISICI:

Raffinazione

Distillazione

Decantazione

Filtrazione

Evaporazione

Miscelazione

 

Da tali processi si separano le frazioni di idrocarburi gassose da quelle liquidi e lo scopo principale è l'ottenimento dei combustibili (gas naturali [metano, propano, butano e derivati], benzine, kerosene, nafte, oli combustibili, bitumi).

 

PROCESSI CHIMICI (vedi sotto per la definizione dei termini)

Combustione

Reforming

Craking

Ossidazione 

Riduzione

 

Queste reazioni si propongono di arricchire una o più frazioni di interesse rispetto ai processi ficisi di separazione dei prodotti petrolchimici ed inoltre consentono di ottenere quantità superiori i alcheni ed aromatici che normalmente non sono presenti se non in % minime.

 

Forniamo anche una serie di definizioni di processi industriali petrolchimici e di prodotti di petrolchimica tratti dal dizionario di chimica industriale on-line che, presi nel loro insieme, forniscono un quadro ampio delle reazioni di petrolchimica.

 

PETROLCHIMICA Scienza

Tecnica e branca dell'industria che si occupano dei prodotti chimici derivati dal petrolio.

 

PETROLCHIMICA. INDUSTRIA

La petrolchimica studia e produce, per definizione, ogni sostanza, elementare o complessa, ricavata integralmente o in parte dalle materie prime estratte dal petrolio. È molto difficile tuttavia definire in modo preciso questa branca dell'industria in sempre maggiore espansione. La complessità e l'importanza della chimica dei derivati del petrolio sono la ragione del suo enorme sviluppo. Ai suoi inizi l'industria chimica ricavava i suoi prodotti finiti solo da materie prime di origine animale o vegetale e poi dai minerali e dal carbone. Ma dopo la scoperta dei processi di sintesi, il più celebre dei quali fu quello dell'ammoniaca (inizio della produzione nel 1913), la chimica cominciò a interessarsi degli idrocarburi, la cui infinita varietà offre insospettate possibilità di impiego. Se si tiene conto che fa parte della petrolchimica anche la produzione di zolfo (estrazione dal gas naturale), al quale si ricollega la più importante industria chimica classica, quella dell'acido solforico, che la fabbricazione degli idrocarburi aromatici (benzene, toluene, xilene), un tempo esclusivamente sottoprodotti delle cokerie, è molto aumentata nelle raffinerie e che spesso le raffinerie sono associate ai gasogeni, il termine petrolchimica assume un significato molto più vasto che in passato. Le origini di questa branca industriale si pongono tra il 1920 e il 1925, quando si incominciò a cercare un impiego per le enormi quantità di gas di raffineria che si ottengono dalla distillazione del petrolio grezzo. La conversione di queste olefine gassose in alcooli, glicoli e chetoni, aprì una nuova via alla chimica dei composti alifatici. I residui di lavorazione, un tempo non commerciabili, sono oggi integralmente sfruttati, sia sottoponendoli a cracking per ottenere benzine, sia estraendone numerosi composti; inoltre, con i vari processi di idrogenazione e di deidrogenazione è possibile trasformare i semplici, doppi, tripli legami tra carbonio e carbonio e ottenere così una grande varietà di composti. Durante la seconda guerra mondiale la grande richiesta di gomma sintetica e di esplosivi dette un notevole impulso alla petrolchimica; in Germania si ricorse al processo di sintesi Fischer-Tropsch che, utilizzando l'ossido di carbonio e l'idrogeno, fatti reagire a varie temperature, sotto pressione e in presenza di catalizzatori, permetteva di produrre idrocarburi lineari e ramificati, alcooli, aldeidi, acidi, metanolo, ecc. Il costante aumento della produzione dell'industria petrolchimica è legato, oltre che al costo proporzionalmente più basso dei suoi prodotti, all'aumento della loro domanda: quella di caucciù aumenta con l'aumentare dei veicoli; quella dell'ammoniaca con il sempre maggior impiego dei concimi chimici in agricoltura; le materie plastiche sono utilizzate in quantità sempre maggiore e sempre più vasto diviene il loro campo di impiego, come materiali da costruzione, per autoveicoli, per apparecchiature industriali e domestiche. La petrolchimica comprende due grandi classi di produzione, a seconda delle materie prime utilizzate: 1. quella alifatica che utilizza l'etano, l'etilene, l'acetilene, il propano, il propilene, il butadiene, ecc., prodotti provenienti per lo più dal cracking ad alta temperatura del gas naturale o di determinate frazioni petrolifere; 2. quella aromatica, che utilizza il benzene, il toluene, lo xilene, il naftalene, ecc., ottenuti dal reforming catalitico degli oli pesanti. A queste si aggiungono le classi dei composti eterociclici e inorganici, come l'ammoniaca, l'acido cianidrico, lo zolfo. Nei paesi ad economia avanzata la sovracapacità di produzione è esplosa con ripetute crisi del petrolio.

 

PETROLCHIMICA (settori)

 La petrolchimica ha raggiunto uno sviluppo tale da dover essere distinta in diversi settori, a seconda della tipologia chimica dei composti fondamentali trattati in questi settori. Per la petrochimica alifatica si rimanda alle voci su etilene, propilene, butileni, acetilene; per la petrolchimica aromatica si rinvia alla voce benzene e omologhi superiori. Qui di seguito sono trattati due ulteriori settori. Petrolchimica eterociclica. Il furfurolo, C4H3OCHO, ricavato dal pentano, è usato, oltre che come solvente selettivo per la separazione di composti saturi da quelli insaturi negli oli lubrificanti, come componente delle resine fenoliche. Il tiofene, C4H4S, ricavato dal pentano e dal furfurolo, è usato nell'industria farmaceutica per la preparazione di prodotti antistaminici. Il pirrolo, C4H4NH, ottenuto facendo reagire furano e ammoniaca, è particolarmente usato nell'industria farmaceutica per la sintesi degli alcaloidi nicotina e atropina. La piridina, C5H5N, ottenuta da acetone ed ammoniaca o estratta dai gas di cokeria, è uno dei più importanti solventi organici. Petrolchimica inorganica. La petrolchimica, nella ricerca di un integrale sfruttamento dei suoi sottoprodotti, ha invaso il campo della chimica inorganica e in alcuni casi ha rivoluzionato antiquati processi. La quantità di zolfo ricavato dai gas naturali o dai gas di raffineria, per estrazione di idrogeno solforato con etanolammine, è in continuo aumento. Il nero di carbone o carbon black, utilizzato dall'industria della gomma, si ottiene dai gas naturali. L'idrogeno si ricava sia dal reforming catalitico delle benzine, sia dal cracking termico dei gas naturali: una parte di questo idrogeno è sfruttata nell'ambito della raffineria per i processi di idrogenazione, il rimanente è immesso sul mercato e utilizzato per la sintesi di importanti prodotti, in primo luogo per quella dell'ammoniaca. Da ammoniaca e metano si ottiene acido cianidrico, usato nella sintesi del nitrile acrilico, importante materia prima per la produzione di elastomeri sintetici e di resine termoplastiche. Con il processo Fischer-Tropsch si ottengono, partendo da idrogeno e ossido di carbonio, molti prodotti di sintesi: alcool metilico, formaldeide, aldeidi, chetoni, ecc.

 

PETROLIO

Liquido di origine naturale, di odore caratteristico e colore variabile dal verde sporco al bruno-nerastro. Il suo nome significa "olio di pietra", in quanto nei giacimenti si trova entro i pori della roccia. E' costituito da una miscela di idrocarburi, principalmente liquidi ed in proporzione minore gassosi e solidi, la cui composizione dipende dal giacimento di provenienza. Sono presenti anche altre sostanze, come composti organici ossigenati, composti dello zolfo, etc. Le riserve mondiali di petrolio sono stimate in almeno 150 miliardi di tonnellate, a fronte di un consumo annuo superiore a 3 miliardi di tonnellate. I suoi derivati, ottenuti dall'industria petrolchimica (v. anche raffinazione, reforming, benzina, gasolio), hanno dato al mondo una grande disponibilità di energia a basso costo, contribuendo sostanzialmente allo sviluppo industriale dell'ultimo secolo.

 

PARAFFINA

Miscuglio di idrocarburi solidi della serie CnH2n+2, caratterizzati da una elevata inerzia agli agenti chimici. Si dice anche di uno qualsiasi o all'insieme degli omologhi del metano, di formula generale CnH2n+2. Chimica. La paraffina raffinata è bianca, leggermente traslucida, insapore e inodore, untuosa al tatto. La sua purezza è indicata dal punto di fusione, che per le qualità correnti varia da 50 a 70 ºC. È sostanzialmente formata da idrocarburi saturi ad alto peso molecolare, detti paraffinici. Scoperta verso il 1829 da Reichenbach nel catrame di legno, la paraffina esiste anche allo stato naturale. La sua preparazione industriale costituisce attualmente parte del trattamento degli oli di petrolio, la cui deparaffinazione è un'operazione fondamentale. Negli oli lubrificanti sono presenti sia le n-paraffine, ad alto punto di fusione, sia le isoparaffine, a basso punto di fusione. Queste ultime sono note col nome commerciale di petrolato o paraffina microcristallina. Un tempo la deparaffinazione avveniva per refrigerazione e il petrolato era ottenuto per decantazione e la paraffina per filtrazione. I moderni impianti usano l'estrazione con solventi (propano, metiletilchetone, benzene, ecc.) nei quali paraffina e petrolato sono poco solubili. La separazione della paraffina dal petrolato avviene per refrigerazione. Usi. La sua prima e più importante utilizzazione riguarda la fabbricazione delle candele: in tal caso viene addizionata di acido stearico, fino al 2%, per renderla meno fusibile. Per la sua insolubilità in acqua e la resistenza agli agenti chimici, trova impiego nella fabbricazione di imballaggi impermeabili, di cere per pavimenti e per mobili, di articoli da toletta, ecc., oltre che nella fabbricazione dei cerini, nell'industria tessile e in farmacia.

 

PROPANO

E' il terzo componente della serie degli idrocarburi saturi (alcani) di formula C3H8. E' presente in natura nel gas naturale e può essere facilmente liquefatto. In miscela con butano ed altri gas è commercializzato come GPL. A 650° C subisce il cracking prevalentemente ad etilene e propilene, costituendo un'importante fonte industriale di questi monomeri.

 

PROPILENE (petrolchimica)

Il propilene, CH2 = CHCH3, ha reattività paragonabile a quella dell'etilene. La sua concentrazione nei gas di cracking e di reforming varia dal 10 al 30%: si separa facilmente per distillazione a bassa temperatura. Può essere ottenuto anche per deidrogenazione del propano in presenza di catalizzatori. Il polipropilene (C3H6)n è il polimero del propilene. Il tetramero (C3H6)4, ottenuto a 200 °C e alla pressione di 50 atm., trova impiego nella fabbricazione di detersivi tipo alchil- o arilsolfonati. Il polimero ad alto peso molecolare è una sostanza termoplastica le cui utilizzazioni sono andate crescendo dopo che gli studi del chimico italiano Natta hanno permesso di ottenere, mediante catalizzatori stereospecifici, un polimero a catena lineare di ottime caratteristiche. L'isopropanolo (CH3)2CHOH si ottiene dal propilene per reazione con acido solforico, seguita da idrolisi del solfato. Viene usato come anticongelante, solvente, disidratante e soprattutto per ottenere acetone. L'ossido di propilene C3H6O, che è ottenuto in modo simile all'ossido di etilene, ma è meno reattivo di quest'ultimo, è usato come solvente della nitrocellulosa e dell'acetato di cellulosa. Per isomerizzazione catalitica a 250 ºC, dà alcool allilico, che, successivamente clorurato e quindi sottoposto a idrolisi alcalina, dà glicerina. L'acroleina, CH2 = CHCHO, ottenuta per disidratazione della glicerina con idrogenosolfato di potassio, è usata nella fabbricazione di resine sintetiche.

 

ACETILENE

Idrocarburo fortemente insaturo (con triplo legame tra i due atomi di carbonio) prodotto per pirolisi di idrocarburi o da idrolisi del carburo di calcio, usato principalmente come combustibile per generare alte temperature ad es. per saldature. A partire dagli anni 1920-1930 sono state studiate, soprattutto a opera di W. Reppe, altre reazioni di addizione dell'acetilene, i cui prodotti sono tra i più importanti dell'industria chimica organica: trovano infatti impiego come monomeri per l'ottenimento di polimeri o come prodotti base. Queste reazioni avvengono tutte attraverso l'azione di opportuni catalizzatori: l'acetilene somma acqua per dare aldeide acetica, acido cloridrico per dare cloruro di vinile, acido cianidrico per dare acrilonitrile, ossido di carbonio e alcooli, mediante i quali si ottengono gli esteri acrilici.

ACETILENE (petrolchimica)

L'acetilene C2H2, uno dei prodotti maggiormente pregiati della petrolchimica, è ottenuto industrialmente mediante cracking all'arco elettrico di idrocarburi a basso numero di atomi di carbonio oppure mediante cracking termico ad alta temperatura del gas naturale, per parziale combustione del metano. Dall'acetilene si ottiene l'ossido di etilene, il butadiene, l'acetaldeide e, per reazione con l'acido cianidrico, l'acrilonitrile. È inoltre la materia prima per la produzione di resine e gomme sintetiche e di tutta una serie di prodotti di primaria importanza. Per reazione diretta col cloro si ottiene il tricloroetano che, per successiva reazione con ossido di calcio, dà il tricloroetilene, ClCH = CCl2, o trielina, uno tra i più energici sgrassanti. Dalla reazione dell'acetilene con acido cloridrico si ottiene il cloruro di vinile, CH2 = CHCl, che polimerizzando dà il cloruro di polivinile, la più usata e conosciuta tra le materie plastiche. Per dimerizzazione dell'acetilene si ottiene il vinilacetilene, materia prima per la produzione di gomma sintetica. Reagendo con acido acetico, l'acetilene dà acetato di vinile che polimerizzando dà l'acetato di polivinile, altra materia termoplastica di importanza pari a quella del cloruro di polivinile. ALCANI Composti chimici caratterizzati dalla sola presenza di legami carbonio-idrogeno, individuati quindi dalla formula generale CnH2n+2. Esempi tipici sono il metano (n=1), l’etano (n=2), il propano (n=3), il butano (n=4), etc. I combustibili liquidi più diffusi (benzine, gasoli, oli combustibili, etc.) contengono quantità significative di miscele di alcani.

 

ALDEIDI

Composti chimici organici caratterizzati dall'essere terminati con un gruppo -CHO. I loro prodotti di riduzione sono alcoli, quelli di ossidazione acidi organici, esempio tipico è l'acetaldeide, che per riduzione dà alcol etilico e per ossidazione acido acetico.

 

BUTANO

Idrocarburo saturo di formula C4H10.Esistono due butani isomeri: il butano normale CH3CH2CH2CH3 gassoso, che liquefa a ­0,5 °C e l'isobutano (CH3)2CHCH3 gassoso, che liquefa a ­12 °C. Il suo punto di ebollizione lo rende facilmente liquefacibile: da qui derivano i numerosi usi industriali e domestici. Il butano commerciale è una miscela complessa di idrocarburi ottenuta dalla distillazione di petroli: butano e isobutano, contenuti nel grezzo, butene e isobutene che provengono dal cracking. Questa miscela è usata come combustibile domestico ed è venduta in bombole dette “di gas liquido”; si aggiungono sostanze che le conferiscono odore sgradevole in modo da rivelare eventuali fughe molto pericolose data la facile esplosività delle miscele butano- aria. Il butano commerciale è anche utilizzato come carburante per motori a scoppio, avendo un numero di ottano molto elevato. Per le utilizzazioni nel campo chimico l'n-butano è sovente sottoposto a cracking per produrre acetilene, etilene e propilene, o a deidrogenazione per ottenere butene, fonte del butadiene. Inoltre dall'ossidazione dell'n-butano in fase gas si ottengono metanolo, acido acetico, acetone, mentre in fase liquida si ricavano acido acetico, acetato di butile, ecc. L'isobutano per alchilazione fornisce una benzina ad alto numero di ottano, usata come carburante avio.

 

BENZENE

Molecola organica aromatica insatura ciclica, la prima della serie aromatica. Il benzene fu scoperto nel 1825 da Faraday tra i prodotti della distillazione di un olio, sottoprodotto della fabbricazione del gas illuminante. Mitscherlich lo preparò nel 1833 riscaldando l'acido benzoico su calce. Mansfield e Hofmann lo isolarono dal catrame di carbon fossile nel 1848, mentre Berthelot ne realizzò la sintesi nel 1866 dall'acetilene. La formula di struttura ciclica fu proposta da Kekulé nel 1866. Il benzene è presente nel petrolio ed è separato per distillazione. E’ anche prodotto da pirolisi di idrocarburi, utilizzato principalmente come prodotto intermedio e come solvente. Come intermedio è utilizzato per la preparazione del nailon, delle gomme, dei detergenti, dei coloranti, degli insetticidi, ecc. L'utilizzo come solvente è in costante diminuzione in conseguenza della sua sospetta cancerogenicità.

 

ETILENE

Idrocarburo non saturo di formula CH2=CH2, primo termine della serie degli idrocarburi aventi un doppio legame. L'etilene fu scoperto nel 1669 dal tedesco Johann Joachim Becher. È presente in piccole quantità nel gas di carbon fossile e nel gas degli altiforni e di cokeria. Si ottiene industrialmente con metodi particolari di cracking dell'etano, del gasolio o della nafta. In laboratorio si prepara disidratando l'alcool sia in presenza di acido solforico verso 160 ºC, sia in fase gassosa, su allumina a 430 ºC. L'etilene è un gas che liquefa a ­104 ºC e solidifica a ­169 ºC. Un litro d'acqua ne scioglie 225 cm³ a 0 ºC. Essendo un composto insaturo, può dare reazioni di addizione. In presenza di metalli finemente suddivisi (rame, nichel, platino) e di idrogeno, si trasforma in etano; addiziona a freddo il cloro o il bromo formando dicloro- o dibromoetano. Addiziona anche l'acido cloridrico, l'acido bromidrico, l'acido iodidrico e solforico formando rispettivamente il cloruro, il bromuro, lo ioduro e l'idrogenosolfato di etile. A freddo addiziona l'acido ipocloroso dando la cloridrina etilenica (HOCH2CH2Cl); riduce il permanganato trasformandosi a seconda delle condizioni in glicol, acido ossalico, biossido di carbonio. Brucia con fiamma chiara e in condizioni ben controllate, a 300 ºC in presenza di rete di argento, viene ossidato dall'aria a ossido di etilene. L'ossido di etilene C2H4O, etere interno del glicol etilenico, è un liquido che bolle a 13 ºC e si ottiene per azione degli alcali sulla cloridrina etilenica o per ossidazione controllata dell'etilene; è un agente di sintesi industriale molto importante. L'etilene è un'importantissima materia prima dell'industria del petrolio. La sua polimerizzazione conduce ai polietileni o politeni; serve per la preparazione dell'etilbenzene e per la sintesi dell'alcool etilico; lo si fa allora assorbire in acido solforico concentrato ottenendo idrogenosolfato di etile che per idrolisi dà alcool e acido solforico diluito. Serve anche per la preparazione del dicloroetano, dell'ossido di etilene, della cloridrina etilenica, del glicol etilenico, ecc.

 

GAS, INDUSTRIA PETROLIFERA

Nelle diverse attività dell'industria petrolifera, dall'estrazione alla distllazione, compaiono molti materiali gassosi, a ciascuno dei quali è stata attribuita una opportuna denominazione: Gas di soluzione, gas che si trova miscelato al grezzo in un giacimento petrolifero. Il gas di soluzione, diminuendo la densità apparente del petrolio, ne permette l'estrazione spontanea fino al 20% del greggio presente. Gas di cappa, gas sovrastante il petrolio in un giacimento petrolifero. Dopo la perforazione, il gas di cappa, in pressione, trascina il petrolio sottostante permettendo, in alcuni casi, l'estrazione spontanea fino al 35-40% del petrolio presente. Gas naturale, gas che si trova in giacimenti sotterranei, associato o meno a petrolio grezzo, il cui costituente fondamentale è il metano; v. la voce relativa. Gas umido, gas contenente frazioni facilmente condensabili. Gas liquido o liquefatto, idrocarburo leggero, butano o propano, estratto sia dai gas naturali sia dai gas di raffineria, che può essere immagazzinato, trasportato e utilizzato allo stato liquido, in recipienti sotto pressione. Il gas liquido viene particolarmente usato come combustibile per usi civili e come carburante per trattori e autoveicoli. Gas di raffineria, miscela di vari idrocarburi che si liberano sotto forma di gas durante le operazioni di distillazione, cracking, stabilizzazione. Gas di testa, gas che si raccoglie in testa alla colonna di distillazione. Gas da olio, gas prodotto col cracking degli oli di petrolio a una temperatura tra 700 e 800 ºC.I gas da olio, dei quali fanno parte i gas di raffineria, sono costituiti da metano, etano, propano, butano, etilene, propilene; il loro potere calorifico varia da 11.500 a 17.700 kcal/m³.

 

GAS NATURALE

Gli idrocarburi gassosi sono frequentemente associati al petrolio negli stessi tipi di giacimento; tuttavia, se i gas, in proporzione variabile, esistono in tutti i giacimenti petroliferi, il reciproco non è sempre vero, ed estesi giacimenti sono composti essenzialmente da gas. La pressione è talvolta considerevole; la coltivazione, difficile, necessita di apparecchiature complicate. Il gas naturale è costituito da 90 a 99% di metano; da 1 a 3% di azoto ed, eventualmente, di etano, biossido di carbonio, idrogeno solforato ed elio. Se la presenza relativamente abbondante di zolfo (gas di Lacq) è economicamente interessante, essa causa un'intensa corrosione delle tubazioni, che in tal caso devono essere d'acciaio speciale. Il gas naturale può essere umido (se contiene idrocarburi liquidi in sospensione) o secco. Dal gas naturale umido, mediante degasolinaggio, si ricupera gasolina naturale. Lo sviluppo dell'utilizzazione del gas naturale è stato sensibilmente più tardivo che quello del petrolio; l'immagazzinamento (stoccaggio) del gas impone difficili problemi e il suo impiego in quantità notevoli richiede una rete di canalizzazione. Il gas naturale può essere compresso e trasportato mediante canalizzazioni sotterranee (gasdotti). La pressione necessaria perché il gas si sposti è mantenuta all'interno del gasdotto da apposite stazioni di ricompressione. Per far fronte alla domanda è necessario immagazzinare grandi quantità di gas. Lo stoccaggio si effettua nel sottosuolo mediante falde acquifere o cavità saline in grado di immagazzinare grandi quantità di gas e di restituirle a richiesta. Gli Stati Uniti sono i maggiori consumatori di gas naturale, ma già negli anni Ottanta hanno perso il primato nella produzione, passato all'URSS (e oggi detenuto dalla Russia). Gli USA producono comunque circa 560 miliardi di m3 di gas (dati della metà degli anni Novanta): i giacimenti più importanti sono nel Texas e in Louisiana. La Russia ha una produzione di 583 miliardi di m3 (giacimenti degli Urali) e il Canada di 176 miliardi di m3. Sono diventati importanti produttori di gas naturale anche alcuni paesi che si affacciano sul mare del Nord: Paesi Bassi (78 miliardi di m3), Regno Unito (71 miliardi di m3), che sfrutta i giacimenti scoperti nel 1966 nella piattaforma continentale del mare del Nord, Norvegia (31 miliardi di m3). Rilevante è la produzione indonesiana (62 miliardi di m3), mentre tra i paesi del Medio Oriente spiccano le produzioni di Iran, Algeria e Arabia Saudita. In Italia il gas naturale rappresenta un'importante fonte energetica (20,4 miliardi di m3) in via di espansione. I giacimenti principali sono a Cortemaggiore e a Mazara del Vallo.

 

GASOLIO

E’ un combustibile derivato dalla raffinazione del petrolio, costituito da una miscela di idrocarburi, più pesante delle benzine.

 

BENZINA

Carburante impiegato in particolare per motori con ciclo Otto, ottenuto dalla raffinazione del petrolio. Le benzine sono miscele di numerosi composti, appartenenti alle famiglie delle paraffine, delle olefine e degli aromatici, in proporzioni variabili a seconda del ciclo produttivo e del tipo di utilizzo. Per le prestazioni delle benzine è importante l'additivazione con agenti antidetonanti, alcuni dei quali (MTBE), possono migliorarne anche la compatibilità con l'ambiente.

 

RAFFINAZIONE

E' l'insieme delle operazioni di trasformazione del petrolio greggio in derivati utili. Si procede innanzitutto ad un frazionamento per distillazione, preriscaldando il greggio in un forno tubolare a circa 400° C. Esso viene successivamente iniettato alla base della colonna di distillazione. A diverse altezze al suo interno si raccolgono le varie frazioni: GPL, benzina leggera, nafta, cherosene, gasolio e residui.

 

RAFFINERIA (petrolchimica)

Complesso degli impianti atti alla trasformazione del petrolio grezzo in più prodotti finiti: benzina, gasolio, nafta, oli lubrificanti, bitume, gas liquidi. Le raffinerie sono di tipi e dimensioni molto variabili: le più piccole servono un mercato locale producendo una gamma ristretta di prodotti; le più grandi, fino a una produzione di 20-25 milioni di t all'anno, lavorano centinaia di prodotti. Le raffinerie, oltre a uffici, magazzini e laboratori per il controllo del grezzo e della produzione, sono costituite da “unità di raffinazione” per il frazionamento primario (distillazione atmosferica del grezzo) e per le successive lavorazioni (cracking, reforming, hydroforming, platforming, ecc.). Ciascuna di queste unità operative è un insieme indipendente dalle altre: intorno all'apparecchiatura principale, reattore o colonna a piatti, sono dislocati i forni, gli scambiatori di calore, eventuali vasche di decantazione, tutte collegate tra loro da tubazioni nelle quali il prodotto è mantenuto in movimento da pompe o compressori. In ogni unità, personale specializzato controlla il buon andamento delle operazioni, mentre in sala controlli dispositivi automatici regolano il flusso dei prodotti. Il greggio arriva alla raffineria per oleodotto, direttamente dai pozzi di estrazione o dai porti ai quali attraccano le navi cisterna. Ogni raffineria deve disporre di una notevole capacità di stoccaggio, generalmente per parecchie settimane, sia per il greggio, per premunirsi da possibili guasti dell'oleodotto o da mancati rifornimenti via mare, sia per i prodotti intermedi, data la possibilità di mancato funzionamento di una unità operativa, sia per i prodotti finiti, per premunirsi da eventuali variazioni del mercato. La raffineria abbisogna di grandi quantità di energia elettrica, per l'azionamento di pompe e compressori; di vapore, per riscaldamento ad es. di serbatoi di prodotti viscosi; d'acqua di raffreddamento per i condensatori; di aria compressa per le apparecchiature pneumatiche; di combustibile per i forni, dove si brucia il gas di raffineria. Normalmente le raffinerie hanno una propria centrale elettrica. Le misure di sicurezza, data l'alta infiammabilità dei prodotti petroliferi, sono molto curate: particolari precauzioni sono prese per i motori, per gli indumenti degli operatori, ecc. All'inizio, quando i campi petroliferi erano poco numerosi, le raffinerie erano situate sul posto di estrazione (Pennsylvania, Caucaso, Romania, Iran). Lo sviluppo dei consumi, la scoperta di giacimenti in ogni parte del mondo e il contemporaneo progresso tecnologico nella costruzione di superpetroliere e oleodotti di grosso diametro, hanno favorito l'installazione di raffinerie di sempre maggior capacità in prossimità dei centri urbani. Nelle grandi raffinerie a ciclo integrale sempre maggiore è l'impiego di apparecchiature automatiche. L'automazione si è estesa anche al controllo della qualità dei prodotti, come per es. i carburanti, che devono rispettare una trentina di norme di colore, viscosità, tenore in zolfo, tensione di vapore, ecc., e le cui prove sono effettuate con analizzatori automatici. In particolare il controllo del numero d'ottano, caratteristica essenziale dei carburanti, è ottenuto da uno speciale analizzatore tarato con carburanti di riferimento. Nelle raffinerie è divenuta automatica anche la miscelazione dei prodotti finiti. Tale operazione, se condotta in discontinuo componendo le miscele in appositi serbatoi ed effettuando gli opportuni rabbocchi finché tutte le norme relative al prodotto siano rispettate, richiede numeroso personale per operare su valvole, pompe, raccordi, misurare livelli di serbatoi, calcolare proporzioni di componenti. Oggi tutta l'operazione può essere condotta in continuo, controllata da elaboratori che inviano i diversi componenti in un'unica canalizzazione direttamente collegata o con le banchine d'attracco delle petroliere o con i piazzali di carico delle autocisterne.

 

REFORMING Tipica lavorazione di raffineria, che viene effettuata sulle benzine di prima distillazione per aumentarne il numero di ottano. Il reforming può essere puramente termico, oppure catalitico.

 

RETTIFICAZIONE Distillazione frazionata di un liquido volatile allo scopo di separarne i componenti o di purificarlo. Industria chimica. La rettificazione viene effettuata ponendo sopra la caldaia una colonna a piatti, oppure a riempimento. Quando i vapori della caldaia arrivano al primo piatto, una parte condensa, mentre l'altra resta ancora allo stato di vapore e passa al piatto immediatamente superiore, dove ha luogo lo stesso fenomeno, e quindi al terzo e così via. In cima alla colonna si raccolgono vapori ricchi del componente più volatile. Quando ciascuno dei recipienti che costituiscono i piatti è pieno del prodotto di condensazione, si genera una corrente discendente verso la caldaia del componente meno volatile.

 

RIFERIMENTI VIALATTEA:

http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?numero=8279 http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=2219 http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=6517 http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=7918 http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=2082 http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=8287 http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=8134 http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=7897

 

BIBLIOGRAFIA

GUIDA ALLO STUDIO DEI PROCESSI DI RAFFINAZIONE E PETROLCHIMICI di Carlo Giavarini Edizioni Scientifiche Siderea (Roma) pagine 387, € 36,5 

 

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