STUDIJNÍ MATERIÁL

 

Petrochemický průmysl Petrochemický průmysl je jen prvním stupněm všestranného využití ropy. Část ropy slouží k přímé výrobě paliv a maziv pro automobily a stroje různých odvětví průmyslu. Část se využije k produkci plastů, ať již slouží v autech jako karosářské díly, vnitřní obložení a vybavení, izolace, součásti dílčích zařízení aut a motorů, další část ropy směřuje do gumárenského průmyslu vyrábějícího pneumatiky a další gumové součásti, především hadice, těsnění, ohebné a měkké kryty a řadu dalších drobností.

 

Co je ropa?

Ropa patří mezi neobnovitelné přírodní látky. V současné době spolu se zemním plynem a uhlím patří mezi hlavní zdroje primární energie. Ropná ložiska se nacházejí v prvohorních až čtvrtohorních sedimentech a spolu s ní se v nich nachází i slaná voda a zemní plyn. Ropa je základní surovina petrochemického průmyslu.

Barevné variace ropy: žlutozelené až hnědé zbarvení

Zdroj obrázku: Ložiska energetických surovin, autor. J. Jirásek 2006

 

Ropa (někdy také nazývaná surová nafta či zemní olej) je hořlavá olejovitá kapalina tvořená směsí uhlovodíků. Především se jedná o alkany, jejichž řetězec obsahuje převážně 5 až 35 atomů uhlíku. Ve vytěžené ropě se občas vyskytují i plynné alkany s jedním až čtyřmi atomy uhlíku ve svém řetězci. Ropa má charakteristický zápach. Má menší hustotu než voda (hustota ropy je 0,73 až 0,98 g/cm3, hustota destilované vody je 0,99 g/cm3 a hustota mořské vody je 1,025 g/cm3). Proto při haváriích ropných tankerů plove ropa na mořské hladině. Ropy z různých nalezišť se liší svými vlastnostmi. Podle hustoty jsou ropy rozděleny na těžké, střední a lehké. Podle typu uhlovodíků se zase dělí na alkalické, cyklanické a aromatické. Důležitý je i obsah síry v ropě. Západosibiřská ropa, která je zpracovávaná v České republice je sirná, má střední hustotu a je alkalického typu. Ropy se liší i svojí barvou od žluté, přes zelenou až po hnědou či černou.

Chemické prvky obsažené v ropě:

Prvek ( název, značka )	Hmotnostní procento ( % )
Uhlík ( C )	83 - 87
Vodík ( H )	11 - 15
Síra ( S )	0,1 - 10
Dusík ( N ), Kyslík ( O ), kovy	stopová množství

 

 

 

 

 

Ropu znali již staří Syřané a používali ji jako stavební pojivo. Peršané ji nazývali nephtoj, nephtaz, nebo nephta. Sumerové nepht a Řekové naphta. Římané ji nazývali petroleum (skalní olej) a používali ji jako projímadlo, nebo masážní olej. Angličané ji nazývali rovněž petroleum, ale Američané rock oil, nebo seneca oil (podle indiánského kmene Seneků, na jejichž území se ropa těžila). Samotné slovo ropa je polského původu a značí „hnis“. Technologický rozvoj ve využití ropy nastal až v polovině 19. století, kdy se začala těžit v americké Pensylvánii s využitím destilace a rafinace ropy. Až teprve koncem 19. století začala výroba motorových paliv z ropy.

 

---

Vznik ropy a zemního plynu

Ropa se nachází ve svrchních vrstvách zemské kůry – často v oblasti kontinentálních šelfů. Naleziště ropy jsou pod nepropustnými vrstvami, v hloubkách až 8 km pod zemským povrchem. Ropu je možné objevit v mnoha typech hornin. Její hromadění je možné nejen v propustných horninách – pískovcích, slepencích nebo vápencích, ale i ve vyvřelých rozpraskaných či metamorfovaných horninách, ve vrstvách pod mořským dnem, pod stále zamrzlou půdou na Sibiři, pod solnými ložisky, pod zasypanými korálovými ostrovy, v krasových dutinách či v písčitých výplních jeskyní.

Vznik ropného ložiska

 

Existují dva vědecké, přitom však protichůdné názory na původ ropy. Jedna z teorií je anorganická a druhá organická.

Anorganický původ ropy předvídal již Mendělejev. Podle něj vznikla působením přehřáté vodní páry na karbidy těžkých kovů v dobách, kdy se vyskytovaly v blízkosti zemského povrchu. Tuto teorii lze podpořit i laboratorní přípravou některých pevných, kapalných i plynných uhlovodíků (např. z karbidů uranu) nebo neustálým únikem methanu ze zemského nitra v některých oblastech. Simulaci tohoto úniku je možné uskutečnit i laboratorních podmínkách (tato reakce byla skutečně laboratorně ověřena) podle následující rovnice.

Organická teorie, uznávaná většinou vědců, předpokládá, že ropa vznikla díky rozloženým ostatkům prehistorických živočichů a rostlin. Obdobné organismy (mořské trávy, řasy, rostlinný a živočišný plankton, mikroplankton, bakterie) žijí ve slaných nebo smíšených vodách i v současné době.

Podle této teorie žije na mořském pobřeží, kam velké řeky přinášely (a přinášejí) velké množství živin, velké množství vodních organismů, které je zpracovávají, množí se a hynou. Poté klesají ke dnu a může se stát, že jsou ve vhodném okamžiku (z geologického hlediska) překryty nánosy řek. Tím vzniknou matečné nebo také tzv. zdrojové horniny (source rocks), nejčastěji šedé jílovité pískovce a černé břidlice. Jejich vrstvy jsou silné až několik metrů. Dojde-li potom k poměrně rychlému poklesu mořského dna (opět v geologickém slova smyslu), zahřejí se tyto horniny na vhodnou teplotu, která je optimální v rozmezí 60–150 °C. Vytvoří se tzv. ropné okno v hloubce 2200 m až 5500 m pod zemským povrchem. Je-li teplota vyšší než 150 °C, hovoříme o „vyhořelém“ ložisku, v němž vznikne pouze plyn + grafit. Je-li naopak teplota nižší než 60 °C, vzniká pouze metan. Za optimálních podmínek pro vznik ropného okna, tj. za vysokého tlaku a bez přítomnosti kyslíku (ale v přítomnosti speciálních bakterií a minerálních látek jako katalyzátorů) začínají vznikat malé kapénky ropy, rozpuštěné ve formě emulze ve spodní vodě. Následně jsou spodní vodou dopraveny trhlinkami do tzv. „ropných pastí“, kde se hromadí v porézní (nádržní) hornině. Asi ve 2/3 všech ložisek jsou to pískovce a zbytek vápence a dolomity. Podmínkou pro vznik funkční ropné pasti je dále přítomnost tzv. „klobouku“ (nebo „deštníku“), složeného z nepropustných hornin a neumožňujícího prosakování ropy na povrch (břidlice, permafrost, apod). Ropná past může mít různý tvar. To vše je pod vysokým tlakem okolních hornin. Podle doby tvorby ropy pak hovoříme o různé „zralosti“ ropy – na každých 5,5 °C (150–180 m hloubky) se rychlost chemické reakce zdvojnásobí. Čím je ropa starší, tím obsahuje méně asfaltu a více uhlovodíků (je lehčí).

Podmínky pro organický vznik ropy

1. Migrační dráha vzniklé ropy vede do geologické pasti.
2. V pasti se musí nacházet silná vrstva (i několik set metrů) porézních hornin – ropný rezervoár.
3. Tyto porézní horniny musí být překryty nepropustným horninovým „kloboukem“, který zabrání další migraci ropy.
4. Toto všechno musí být správně geologicky načasováno. Nejprve musí vzniknout past a pak může dojít k migraci ropy.