Petrol si carbuni

I.Petrolul

A. Starea Naturala

Petrolul brut, numit si titei, este un combustibil fosil, de culoare bruna, neagra sau verde masliniu, inflamabil, cu miros caracteristic, insolubil in apa, cu densitatea mai mica decat a apei de natura organica, cunoscut si folosit inca din antichitate. Nu are temperatura de fierbere fixa fiind un amestec complex de hidrocarburi. Contine in cantitati mici si substante anorganice ca sulf, oxigen si azot. Produsele obtinute prin prelucrarea petrolului brut au devenit indispensabile societatii moderne; petrolul brut este considerat la fel de valoros ca si aurul, de aceea a fost numit aurul negru.

B. Formarea

Petrolul brut s-a transformat in urma cu milioane de ani si este rezultatul transformarilor chimice si fizice ale amestecului de mal (resturi vegetale si animale) existent pe fundul marilor si oceanelor. Acumularea continua de sedimente a scufundat in subsolul pamantului, la o adancime de aproximativ 3 km, malul bogat in materii organice, numit namol sapropelic. Sub actiunea presiunii si a temperaturii namolul s-a transformat in roca (numita roca primara), iar materia organica (descompusa de bacterii anaerobe) intr-un amestec de petrol brut, apa si gaze. Sub actiunea gazelor, petrolul brut migreaza de la o roca la alta si se acumuleaza, doar in cele impermeabile, ca intr-un recipient perfect etans, numit zacamant (sau o punga de petrol).

C. Extractia

Dacă zăcământul de petrol se află aproape de suprafată, exploatarea se poate realiza prin cariere de suprafată, zăcămintele din profunzime sunt extrase prin sonde de petrol (foraje de adâncime). O altă modalitate de extragere a petrolului este extragerea din zăcămintele submarine cu ajutorul unor insule sau platforme de foraj unde dificultătile de forare sunt mult mai mari. La toate procedeele de foraj se foloseste un lichid de sondă cu polimeri pentru a stabiliza gaura de foraj, care lichid necesită o greutate specifica mare, pentru aceasta se adaugă baritină, lichidul de foraj trebuie să aibă o anumită vâscozitate. Capul de foraj, freza, este prevăzut cu tăisuri cu vârf de diamant, coloana de sondă este alcătuită din tevi de otel care se montează împreună prin însurubare (una în alta) această coloană atingând lungimi de până la câteva mii de metri. În cazul zăcămitelor de petrol care nu se află sub presiune, această presiune se realizează prin pomparea de apă sau gaz,

iar în cazul zăcămintelor cu o vâscozitate ridicată se presează lichide pentru reducerea vâscozitătii.

D. Compozitia Petrolului

Petrolul brut este un amestec complex a carui compozitie difera de la un zacamant la altu. Principalele clase de compusi care se gasesc in orice zacamant de petrol brut sunt: hidrocarburile (alcani, cicloalcani si arene), compusii organici cu oxigen, azot sau sulf si unele metale (vanadiu, molibden, nichel). Proprietatile fizice ale petrolului sunt determinate de compozitia sa. Este un lichid vascos, a carui culoare variaza de la galben pana la negru, cu miros caracteristic; este insolubil in apa.

E. Sursa de materii prime si produse finite

Petrolul brut este extras din zacamant si este transportat pe cai feroviare sau navala (cu vapoare numite tancuri petroliere) spre rafinarii, unde in instalatii speciale este separat in componente, adica este rafinat. Procedeul care sta la baza rafinarii este distilarea.

Distilarea este procedeul fizic de separare a componentelor amestecurilor de lichide miscibile; consta in incalzirea, la fierbere, a amestecului de lichide si condensarea vaporilor in dispozitive, numite condensatoare (refrigerente).Deoarece in urma distilarii petrolului brut se obtin amestecuri de hidrocarburi saturate, cu puncte de fierbere apropiate, numite fractii, operatia se numeste distilare fractionata. Ea se face industrial in coloane de distilare fractionala.

Componentele rezultate in urma distilarii fractionate la presiune atmosferica, a petrolului brut, sunt:

• Fractia C1-C4 , numita gaze usoare, este folosita atat ca materie prima in petrochimie cat si ca gaz combustibil;

• Fractiile: C5-C6, numita eter de petrol si respectiv C6 –C7, numita solvent nafta usoara sunt folosite ca solventi; de asemenea, fractia nafta usoara este principalul constituent al benzinei, de aceea se mai numeste si benzina usoara;

• Fractia C6-C10, numita nafta constituie materia prima atat pentru obtinerea benzinelor (se mai numeste si benzina grea), cat si in petrochimie;

• Fractia C11-C15, numita cherosen sau petrol lampant, este folosita drept carburant in turboreactoare (pentru avioane), dar si pentru incalzirea locuintelor;

• Fractia C12-C20, numita motorina este folosita drept carburant in motoarele Diesel;

• Fractia > C20, se numeste reziduu atmosferic si este rezidiul solid ramas dupa distilarea petrolului brut; este materie prima: in urma distilari la presiunea scazuta a reziduului atmosferic se obtin: lubrifianti si pacura, iar ca reziduu, asfaltul.

F. Chimizarea Petrolului

Fractiile principale obtinute in urma distilarii pot fi folosite ca atare sau pot fi supuse unor procedee de rafinare avansata, cu scopul de a obtine produse noi. Prelucrarea petrolului se mai numeste chimizare. Chimizarea petrolului se poate face prin:

• procedee fizice: distilarea sub presiune si distilarea sub vid;

• procedee chimice: cracare catalitica, la ≈440C; cracare la temperatura ridicata (≈800 C); reformare catalitica.

Cu exceptia fractiei >C20, toate celelalte fractii petroliere sunt transformate in benzine de calitate superioara. Toate fractiile petroliere sunt transformate in compusi care sunt la randul lor materii prime pentru diferite ramuri industriale: Agrochimie,Industria Farmaceutica, Petrochimie(Etena, Propena, Stiren Polietena, Polipropena, Polistiren Elastomeri, Benzen si Xilen), Chimie (Adezivi , Rasini, Lubrifianti, Aditivi, Polimeri(fluorurati, clorurati)

Produsele obtinute la rafinarea petrolului sunt transportate, cel mai ieftin si practic prin conducte de mare capacitate, numite oleoducte, de la rafinarie spre centre, fie pentru comercializarea (cazul combustibililor si a benzinelor), fie pentru prelucrarea ulterioara (cazul compusilor care sunt folositi ca materie prima).

II.Carbunele

A. Carbunele in stare naturala este un combustibil fosil, format ca si petrolul, prin acumularea si depozitarea resturilor vegetale si animale la nivelul suprafetelor uscate ale scoartei terestre.

B. Extragerea carbunelui se poate face prin doua metode si anume:

1. Mineritul de Suprafata2. Mineritul Subteran

1. 1. Mineritul de suprafaţaMineritul de suprafaţa se practica atunci când zacamantul de cărbune estese practica atunci când zacamantul de cărbune este aproape de suprafaţa solului. Este răspândit in Australia si SUA si folosit la exploatareaaproape de suprafaţa solului. Este răspândit in Australia si SUA si folosit la exploatarea lignitului in Europa de Est. In majoritatea minelor de suprafaţa din Marea Britanie selignitului in Europa de Est. In majoritatea minelor de suprafaţa din Marea Britanie se extrage cărbunele aflat pana la 33 metri sub pamant. In alte regiuni adâncimea poate fiextrage cărbunele aflat pana la 33 metri sub pamant. In alte regiuni adâncimea poate fi mai mare. Cea mai adânca mina de suprafaţa este in Germania, la 325 metri adancime.mai mare. Cea mai adânca mina de suprafaţa este in Germania, la 325 metri adancime. Mineritul de suprafaţa provoacă mizerie. Arii extinse sunt excavate si peisajul devineMineritul de suprafaţa provoacă mizerie. Arii extinse sunt excavate si peisajul devine urat. Munca incepe cu brăzdare solului si a rocilor care sunt apoi depozitate la margineaurat. Munca incepe cu brăzdare solului si a rocilor care sunt apoi depozitate la marginea exploatării. Ele servesc si ca ecrane protectoare pentru reducerea zgomotului. Cărbuneleexploatării. Ele servesc si ca ecrane protectoare pentru reducerea zgomotului. Cărbunele este apoi scos cu excavaeste apoi scos cu excavattoare imense. După extragerea întregii cantitati de cărbune, seoare imense. După extragerea întregii cantitati de cărbune, se trece la refacerea peisajului.trece la refacerea peisajului.

2.2. Principala metoda Principala metoda de minerit utilizata in Marea Britanie si in Europade minerit utilizata in Marea Britanie si in Europa Continentala este cea a mineritului in subteran. Aceasta produce 40% din totalul deContinentala este cea a mineritului in subteran. Aceasta produce 40% din totalul de cărbune extras in SUA si mai mult de jumătate din cărbunele Australiei. Multe zăcămintecărbune extras in SUA si mai mult de jumătate din cărbunele Australiei. Multe zăcăminte de cărbune sunt situate la mare adâncime. Cea mai adânca mina din Marea Britanie sede cărbune sunt situate la mare adâncime. Cea mai adânca mina din Marea Britanie se afla la peste 1300m sub pamant. Pentru a ajunge asemenea adâncimi se sapa puţuriafla la peste 1300m sub pamant. Pentru a ajunge asemenea adâncimi se sapa puţuri verticale. Minerii coboară cu lifturile si cărbunele este adus la suprafaţa la fel. Uneoriverticale. Minerii coboară cu lifturile si cărbunele este adus la suprafaţa la fel. Uneori galeriile subterane se pot extinde pe orizontala pe mai mulţi kilometri si transportul estegaleriile subterane se pot extinde pe orizontala pe mai mulţi kilometri si transportul este asigurat cu trenuri electrice. asigurat cu trenuri electrice.

Unde zăcămintele pot fi atinse de pe panta dealurilor, se sapa galerii principale de Unde zăcămintele pot fi atinse de pe panta dealurilor, se sapa galerii principale de patrundere. Minerii coboară in aceste galerii cu trenuri electrice, iar cărbunele este adus lapatrundere. Minerii coboară in aceste galerii cu trenuri electrice, iar cărbunele este adus la suprafaţa pe benzile rulante ale conveioarelor. Exista doua tehnologii principale desuprafaţa pe benzile rulante ale conveioarelor. Exista doua tehnologii principale de minerit subteran. Vechea tehnologie, utilizata inca pe scara larga in SUA, este cea inminerit subteran. Vechea tehnologie, utilizata inca pe scara larga in SUA, este cea in abataje. Aceasta tehnologie presupune săparea galeriilor prin cărbune, lăsând piloni deabataje. Aceasta tehnologie presupune săparea galeriilor prin cărbune, lăsând piloni de cărbune pentru susţinerea tavanului. Prin utilizarea acestei metode nu se poate extragecărbune pentru susţinerea tavanului. Prin utilizarea acestei metode nu se poate extrage decât o parte a zacamantului de cărbune.decât o parte a zacamantului de cărbune.

Cealaltă metoda este mineritul in fatada. Este cea mai utilizata in Europa si castigaCealaltă metoda este mineritul in fatada. Este cea mai utilizata in Europa si castiga tot mai mult teren in SUA. Se sapa doua galerii paralele la o distanta de aproximativ 20mtot mai mult teren in SUA. Se sapa doua galerii paralele la o distanta de aproximativ 20m una de alta. Echipamente speciale taie zacamantul dintre cele doua. Pe măsura ceuna de alta. Echipamente speciale taie zacamantul dintre cele doua. Pe măsura ce echipamentul înaintează, galeriile ramase in urma sunt lăsate sa se surpe. Prin aceastaechipamentul înaintează, galeriile ramase in urma sunt lăsate sa se surpe. Prin aceasta tehnologie se poate extrage aproximativ 90% din cărbune.tehnologie se poate extrage aproximativ 90% din cărbune.

C. Tipuri de carbune

Carbunii se pot clasifica in doua mari grupe si anume:

1. Carbuni Superiori:• Huila (5.7 mil. t) este un carbune valoros, cu proprietati de cocsificare (avand – 75-90% carbon) si o putere calorica de 6 000-8 000 Kcal/Kg. Se extrage din doua bazine: bazinul Petrosani si bazinul Banatului.• Antracitul – are o putere calorica de peste 8 000 Kcal/kg. A fost semnalat in 1890 la Schela-Gorj). Este exploatat in muntii Valcanului, intr-o zona cu o tectonica foarte complicata. Lentilele de antracit au pana la 4 m grosime, iar productia (circa 10 000 t/an) se utilizeaza la fabricarea carbidului.• Lignitul. Prin volumul exploatarii (36 mii. t) lignitul este cel mai important carbune. Rezervele (impreuna cu carbunii bruni) sunt apreciate la circa 3,9 mld tone. Utilizarea cea mai larga o are in termoenergie.

2. Carbuni Inferiori:• Carbunii bruni (600 000 t) au o capacitate calorica de pana la 5 000 Kcal/Kg si un continut in carbon de 65-75%. Predominant sunt utilizati in termocentrale si la fabricarea brichetelor; cei din vestul Vaii Jiului au insa proprietati de cocsificare.• Turba, avand o putere calorica redusa (2 000-3 000 Kcal/Kg) apare frecvent in depresiunile intramontane (Dorna, Ciuc, Giurgeu, Brasov, Borsec, Bilbor s.a.) si pe culmile muntilor Calimani, Ciuc, Semenic, Gilau, Harghita s.a. Se utilizeaza in medicina si in agricultura ca si ingrasamant organic.• Şisturile bituminoase au o putere calorica redusa (1 000-1 200 Kcal/Kg) si dispun de rezerve importante; spre exemplu, pentru aria Anina-Doman acestea s-au estimat la 1,3 mld tone

D. Chimizarea Carbunilor

Carbunii sunt folositi majoritar pentru producerea energiei electrice si termice, drept combustibili solizi precum si ca materie prima pentru obtinerea cocsului, gudroanelor si a gazelor de cocserie (principalele fractii rezultate la distilarea carbunilor).

Referat realizat deGalut Paul din Clasa a-X-a F