Il processo di estrazione dell'olio è estremamente costoso e richiede tempo. Richiede una serie di misurazioni, prove, campionamenti e infine trivellazioni per confermare la presenza della materia prima. Naturalmente, ci sono una serie di difficoltà, come la porosità della roccia o la viscosità del substrato stesso. In passato solo il 10 %della materia prima veniva estratto dal giacimento scoperto, il resto sottoterra. Grazie alle moderne tecnologie minerarie, il grado di recupero del petrolio greggio e del gas naturale è aumentato oltre il 60%.
Estrazione di gas naturale
Il gas naturale si trova nello strato esterno della crosta terrestre, cioè la litosfera. È stato creato come risultato della trasformazione di sostanze organiche in diverse condizioni di pressione e temperatura, che vanno avanti da molti milioni di anni. Il gas naturale è costituito principalmente da metano (CH 4 ) e suoi omologhi (C 3 -C 4 ). La sua composizione è fortemente dipendente dal tipo di deposito da cui viene estratto. Naturalmente, oltre al metano e ai suoi omologhi, il gas naturale contiene anche una serie di componenti indesiderati, come azoto, acqua, idrogeno solforato o anidride carbonica. In condizioni naturali, il gas può accompagnare il petrolio greggio o essere prodotto separatamente. Si presenta principalmente in due forme: come un gas liberamente disciolto in acqua o olio, o nella forma assorbita nelle rocce o nel carbone.
Gas prodotto con metodi industriali
Diversi tipi di gas possono essere ottenuti utilizzando metodi industriali:
a) Gas liquidi – comunemente denominati GPL (gas di petrolio liquefatto). I loro componenti principali sono propano (C 3 H 8 ), butano e isobutano (C 4 H 10 ). Si ottengono principalmente stabilizzando benzina grezza, petrolio greggio o elaborando gas di raffineria da processi di reforming, cracking e pirolisi. b) Gas di città – ottenuto nelle condizioni di carbonizzazione a bassa e media temperatura del carbone. c) Gas di carbone – prodotto nel processo di degasaggio del carbone ad alta temperatura. d) Gas da gassificazione del carbone – si ottiene agendo su lignite o carbone nero con una miscela di vapore acqueo e ossigeno a temperature superiori a 900 ° C. La sua composizione dipende dalla tecnologia di gassificazione utilizzata. Il fattore economico più importante è la produzione di una miscela di CO e H 2 (il cosiddetto syngas).
Applicazione e vantaggi dei combustibili gassosi
I combustibili gassosi hanno una serie di vantaggi. Sono caratterizzati principalmente da un’elevata efficienza energetica. Inoltre, una temperatura di combustione costante, non richiede stoccaggio per l’utente e bruciano senza fumo (senza ceneri ed emissioni di ossidi di zolfo). Il gas naturale è un vettore energetico e un’importante materia prima nell’industria: chimica (produzione di syngas), energia (motori a combustione a pistoni, turbine a gas, generatori), edilizia (produzione, vetro, cemento e ceramica da costruzione) e metallurgia (riscaldamento forni).
Estrazione del petrolio
La scelta dell’ubicazione di un nuovo giacimento petrolifero è un processo molto complicato e costoso. Si inizia con l’esecuzione di indagini sismiche al fine di ricercare strutture geologiche adeguate che possono creare depositi petroliferi. A questo scopo vengono utilizzati due metodi di ricerca. Il primo consiste nel fare esplosioni sotterranee vicino al deposito e osservare le reazioni sismiche che servono per ottenere informazioni sulla sua posizione e dimensione. Il secondo metodo consiste nell’ottenere questi dati dalle onde sismiche presenti in natura.
La prima fase dell’estrazione del petrolio consiste nel praticare un buco profondo nel terreno. Successivamente, un involucro (tubo d’acciaio) viene inserito nel foro praticato, garantendo la stabilità dell’intera struttura. Nella fase successiva, vengono praticati più fori per consentire un maggiore flusso dell’olio estratto. Per sciogliere gli inquinanti nel pozzo trivellato, viene spesso utilizzato acido cloridrico , che acidifica efficacemente le formazioni di carbonato e calcare e rimuove i depositi di calcare, ruggine e carbonite. L’acido cloridrico viene anche utilizzato per rimuovere il cemento residuo rimanente dopo il processo di perforazione. Nella fase successiva, un’installazione speciale viene posizionata nella parte superiore del pozzo, a volte chiamata "albero di Natale". È un insieme di valvole, tubi e raccordi combinati per regolare la pressione e il flusso di petrolio e gas. Dopo il collegamento dell’intero apparato, avviene la fase primaria di recupero. Per estrarre l’olio in questo processo, vengono utilizzati molti meccanismi naturali, ad esempio il drenaggio per gravità. Il tasso di recupero nella fase primaria di solito non supera il 15%. Con l’ulteriore estrazione, la pressione sotterranea diminuisce e diventa insufficiente per continuare a spostare l’olio in superficie. A questo punto inizia la fase di recupero secondario. Esistono molte tecniche per il recupero secondario del petrolio. Di solito comportano la fornitura di energia esterna al deposito iniettando fluidi (ad esempio, acqua) o gas (ad esempio, aria, anidride carbonica) per aumentare la pressione nel sottosuolo. Il tasso medio di recupero dopo le operazioni di recupero del petrolio primario e secondario di solito non supera il 45%. L’ultima fase del processo di estrazione è il cosiddetto recupero del terzo ordine, che può essere ottenuto utilizzando varie tecniche. Il primo di loro riduce la viscosità dell’olio attraverso il riscaldamento termico. Il secondo è l’iniezione di gas nel deposito (iniezione di anidride carbonica). L’ultimo metodo è chiamato inondazioni chimiche. Consistono nel mescolare polimeri densi e insolubili con acqua e iniettarli sottoterra. Il recupero terziario consente un ulteriore 15 %della produzione di petrolio dal giacimento. A causa della fine delle riserve di giacimenti petroliferi terrestri, è iniziata la ricerca delle sue risorse sotto i fondali marini. A tale scopo, vengono costruite piattaforme di perforazione, il che è un processo complicato, costoso e che richiede tempo: la costruzione della piattaforma mineraria di solito dura 2 anni. Possono essere fissati in modo permanente al fondo (profondità fino a 90 m) o alla deriva su appositi galleggianti, fissati con un sistema di ancoraggio. Le piattaforme di perforazione offshore sono collegate a una rete di diverse dozzine di pozzi che estraggono petrolio in rocce porose. Oltre ad estrarre petrolio sulla piattaforma di perforazione, è anche separato dal gas. La materia prima così ottenuta viene trasportata attraverso un sistema di condotte ad una raffineria o ad una nave mineraria e trasbordatrice. Quindi petrolio e gas vengono visualizzati alla nave cisterna, che lo trasporta a terra. Naturalmente, la quantità di petrolio recuperata non dipende solo dalle tecniche di perforazione utilizzate. I fattori chiave in questo caso sono gli aspetti geologici, come la permeabilità della roccia, la forza delle pulsioni naturali, la porosità del deposito o la viscosità dell’olio stesso.
Lavorazione del petrolio greggio
Il petrolio grezzo estratto viene lavorato nelle raffinerie per ottenere combustibili, oli, lubrificanti, asfalti e altri prodotti. Molto spesso, il petrolio greggio viene separato in frazioni senza un cambiamento chimico dei suoi componenti. In questo modo gas di raffineria volatili a temperatura ambiente, etere di petrolio con punto di ebollizione di 35-60 ° C, benzina leggera e pesante, cherosene, gasolio con diversi punti di ebollizione e mazut (ovvero un residuo con punto di ebollizione superiore a 350 ° C) sono ottenuti. Il petrolio greggio subisce vari processi, vieni:
a) Cracking – consiste nella decomposizione di lunghi idrocarburi alifatici presenti nelle frazioni pesanti di mazut e petrolio, in composti a catene più corte presenti nella benzina e nel gasolio. Oltre agli idrocarburi alifatici a catena corta, nel processo si incorporano anche metano, GPL, idrocarburi insaturi e coke. Il cracking può essere avviato con metodi termici, catalitici o di radiazione. b) Riformatura – questo è un processo applicato a frazioni di petrolio leggero o prodotti ottenuti dal cracking per ottenere combustibili con un numero elevato di ottano. Il processo viene eseguito in presenza di idrogeno utilizzando catalizzatori al platino molto costosi. Il processo di reforming produce idrogeno, gas di raffineria, GPL nonché isobutano e n-butano. c) Distillazione – ha lo scopo di separare il petrolio greggio in frazioni bollenti in vari intervalli di temperatura. Grazie a questo processo si ottengono frazioni basiche quali: gas secco e umido, benzina leggera e pesante, cherosene, gasolio, mazut e gudron. d) Alchilazione – questa è la reazione delle olefine con l’isobutano, con conseguente formazione di isoparaffine con peso molecolare e numero di ottano più elevati. Nel processo di alchilazione, l’acido solforico può essere utilizzato come catalizzatore. e) Pirolisi – processo di degradazione effettuato senza ossigeno a temperature molto elevate. Viene utilizzato per scomporre le frazioni di olio pesante in benzina pirolitica, oli e catrame.
L’offerta del gruppo PCC per l’industria mineraria
Al fine di migliorare l’estrazione dell’olio e la sua lavorazione, l’uso di vari prodotti chimici è di fondamentale importanza. La liscivia di soda viene utilizzata nella raffinazione di petrolio greggio, oli minerali, pece, bitume e estrazione di gas di scisto. L’idrossido di sodio nel gruppo PCC è prodotto mediante un processo di elettrolisi a membrana e fornito sotto forma di una soluzione con una concentrazione di ca. 50%. Un’altra applicazione dell’idrossido di sodio nell’industria mineraria è il trattamento delle acque reflue e dei prodotti liquidi da coke.
Un importante gruppo di prodotti che sono di grande utilità nell’estrazione e nella produzione di petrolio e gas sono i tensioattivi. I tensioattivi riducono la tensione interfacciale tra petrolio greggio e roccia. Ciò riduce le forze di adesione e un ulteriore olio può essere rilasciato dal giacimento petrolifero. I tensioattivi sono anche usati come mezzo per ridurre i danni ecologici derivanti dalla lisciviazione del petrolio e di altri prodotti petroliferi. Possono essere utilizzati anche per pulire serbatoi e recipienti necessari per il trasporto della materia prima estratta.
Uno dei gruppi più importanti di tensioattivi utilizzati nei preparati detergenti sono gli alchil etere solfati offerti dal Gruppo PCC nella serie SULFOROKAnol . Questi prodotti, a causa del loro carattere anionico, funzioneranno bene in formazioni con altri tensioattivi anionici, non ionici e anfoteri. Le loro proprietà lavanti, emulsionanti e schiumogene li utili vengono ingredienti in formule che puliscono diverse superfici. Anche l’acido alchilbenzensolfonico (ABS) ei suoi sali, ad esempio ABSNa , hanno un uso simile. L’ acido ABS / 1 appartiene al gruppo dei tensioattivi anionici. A causa della sua solubilità nel petrolio greggio, può essere un elemento di agenti ausiliari utilizzati per l’estrazione e la lavorazione del petrolio. Inoltre, l’ acido ABS / 1 , grazie alle sue proprietà detergenti, viene utilizzato per processi di pulizia e sgrassaggio, ad esempio di serbatoi e navi. I prodotti per la pulizia utilizzati nell’industria petrolifera possono includere anche le serie di prodotti ROKAmid . Sono caratterizzati dalla capacità di creare schiuma densa e stabile, anche in una piccola concentrazione. Grazie alla loro forma liquida, i prodotti ROKAmid facilitano tutte le operazioni relative al loro stoccaggio, trasporto e distribuzione. Il prossimo gruppo di prodotti necessari nei processi di estrazione di petrolio e gas sono gli emulsionanti. Sono utilizzati nei metodi industriali di disidratazione e desalinizzazione dell’olio. Questi processi si basano sul riscaldamento dell’olio con l’aggiunta di emulsionanti in un dispositivo chiamato elettro-disidratatore. La miscela così riscaldata viene forzata attraverso lo spazio del sistema di elettrodi concentrici. Le gocce d’acqua si deformano, perdono il loro carico e sono più facili da combinare tra loro, quindi si separano dall’olio. Il petrolio greggio disidratato e dissalato può essere sottoposto a ulteriore lavorazione. Ideali come emulsionanti nei processi di disidratazione e desalinizzazione industriali sono i prodotti ROKAnol . Si tratta di tensioattivi non ionici appartenenti al gruppo degli alcoli grassi alcossilici. I prodotti ROKAnol possono essere utilizzati in una gamma molto ampia di temperature, così come in ambienti acidi, neutri e leggermente alcalini. Possono anche essere parte di detergenti sgrassanti utilizzati nell’industria petrolifera. Ottime proprietà emulsionanti sono anche esibite da derivati dell’estere di sorbitano etossilato, come ROKwinol 60 e ROKwinol 80 . Questi prodotti possono essere componenti dei fluidi di perforazione utilizzati nella produzione di petrolio. D’altra parte, gli esteri di sorbitano, come ROKwin 60 e ROKwin 80 , possono essere utilizzati nella fuoriuscita di sostanze petrolifere nelle acque come agenti disperdenti.
