Dalla formazione del petrolio ai processi di raffinazione e utilizzo

Formazione e ricerca del petrolio

Il petrolio è costituito da una miscela oleosa di idrocarburi composte per lo più da idrogeno e carbonio. Si è formato in epoche preistoriche a seguito della trasformazione dei residui di piante e animali. Con il passare dei millenni, il calore e la pressione hanno trasformato tali residui in un liquido denso ed oleoso. Il petrolio ha il peso inferiore all’acqua ed in genere si trova in sacche di roccia impermeabile che possono assumere varie forme: l’anticlinale, formato da strati di roccia di forma “cuata”; la “faglia”, costituita da una frattura degli strati rocciosi; la “trappola stratigrafica” dove è racchiuso il petrolio. Esistono vari sistemi di ricerca del petrolio: l’”esplorazione sismica”(con l’esplosione di cariche poste nel sottosuolo dove le onde d’urto colpiscono gli strati di roccia e rimbalzano in superficie; il tempo impiegato dalle onde sismiche indica la presenza di petrolio), l’”esplorazione gravimetrica” (Si basa sulla diversa composizione delle rocce del sottosuolo, ha modalità simili a l’esplorazione magnetica), l’”esplorazione sottomarina”(è il sistema sismico realizzato da due battelli: uno fa esplodere le cariche, mentre l’altro registra le onde di ritorno con speciali sismografi) e infine l’ “esplorazione magnetica” (è basata sulla diversa quantità di ferro contenuto nelle rocce perché, nelle rocce sedimentarie, nelle quali si trova il petrolio, contengono meno ferro e pertanto presentano un minor grado di magnetismo).

Trivellazione e estrazione del petrolio

Quando la zona del giacimento petrolifero è individuata, si esegue la trivellazione. Prima si costruisce una torre d’acciaio per sostenere le aste a sezione quadrata alle cui estremità si trova lo scalpello che scava nel terreno. Le aste sono fatte ruotare e, a mano a mano che lo scalpello penetra nel terreno si aggiungono nuovi elementi, fino a ottenere una sequenza di aste unite. All’interno delle aste si pompa un fango molto fluido che scende al fondo dello scavo e risale all’esterno dell’asta trascinando in superficie la terra. L’estrazione del petrolio avviene quando la trivellazione raggiunge il giacimento. Il petrolio risale, per effetto della pressione, lungo il pozzo e affiora con violenza in superficie. Per questo, occorre predisporre un sistema di tubi e valvole di regolazione che permettano al pozzo di fornire il petrolio con un flusso continuo, costante e con pressione non troppo elevata. La perforazione dei giacimenti sottomarini avviene sistemando tutte le apparecchiature su piattaforme galleggianti.

Distillazione frazionata del petrolio

La lavorazione svolta sul petrolio greggio si chiama “distillazione frazionata”, un processo che comporta prima la vaporizzazione e poi la condensazione. La torre di distillazione è una torre d’acciaio alta circa 80 m. All’interno ci sono tanti “piani” costituiti da grandi “piatti d’acciaio”, ognuno dei quali è mantenuto a una temperatura specifica. Ogni “piatto” contiene molti fori, muniti di un camino e di una campanella: i vapori di un certo tipo, quando toccano una campanella che corrisponde alla temperatura della propria condensazione, diventano liquidi. Gli altri vapori, invece, gorgogliano attraverso il distillato e continuano a salire.

Il greggio proveniente da una cisterna entra in un forno. Dal forno esce alla temperatura di 350°C, in parte vaporizzato, ed entra dal basso della colonna di frazionamento. La parte vaporizzata sale. A ogni piano si fermano i vapori di un certo tipo. Questi si tengono così separati dagli altri vapori più leggeri che continuano a salire:

- nel piatto a 300°C condensa il gasolio;

- Nel piatto a 250°C condensano il kerosene;

- Nel piatto a 200°C la virgin nafta ( materia prima per ricavare le plastiche e le gomme sintetiche);

- Nel piatto 120°C condensa la benzina;

- Nel piatto a 60°C condensano i gas liquefacibili (come per esempio il butano) che saranno venduti in bombole;

- In alto si trasformano i gas leggeri (metano ed etano). Dal fondo della colonna esce il residuo, detto anche olio combustibile o nafta.

Prodotti derivati dal petrolio

I prodotti petroliferi si dividono in quattro famiglie, in base all’uso cui sono destinati. I carburanti servono per azionare i vari tipi di motori; i combustibili servono per il riscaldamento di abitazioni e per impieghi industriali; i lubrificanti servono per ridurre l’attrito e quindi l’usura delle parti in movimento di motori e macchine; gli altri prodotti comprendono la vasellina (farmacia e prodotti cosmetici), la paraffina (cere, lucidi), gli asfalti e i bitumi.

Processi di cracking e reforming

Il cracking ed il reforming avvengono nelle raffinerie e modificano i prodotti petroliferi ottenuti seconde l’esigenze del mercato. Il cracking consiste nel sottoporre gli oli densi a temperature di 400/500°C, così da suddividere le molecole in altre più semplici come quelle delle benzine; il reforming modifica le benzine ottenute per distillazione, trasformandole in super carburanti.