Tecnologie per la produzione di combustibili fossili e rinnovabili

Numero di ottani e cetano

Parametri che interessano la caratterizzazione dei prodotti petroliferi:

• ottano per le benzine
• cetano per i gasoli

Numero di ottano: caratteristica antidetonante della miscela aria-benzina, per evitare che la miscela detoni prima che scocchi la scintilla servono componenti ad alto numero di ottano.

Numero di ottano research (max 95): misurato in condizioni di motore a regime costante, un valore minore comporta benzina non commercializzabile, mentre un valore maggiore comporta benzina più costosa.

Numero di ottano motor (max 85): misurato in condizioni di motore sotto sforzo.

Numero di cetano: indicatore che fa riferimento al comportamento di gasolio e biodiesel in fase di accensione del motore e si calcola in base al ritardo tra fase di iniezione e fase di accensione.

Cloud point e pour point

Importanti per la caratterizzazione dei carburanti, soprattutto cherosene e gasolio:

Cloud point: punto di intorbidimento di un carburante.

Pour point: punto di scorrimento di un carburante.

carburante che fornisce un’indicazione approssimativa della pompabilità dell’olio: essendo il greggio una miscela complessa, se la temperatura si abbassa, si avvicina allo stato solido addensandosi influendo sul punto di scorrimento

7) VISCOSITÀ

Utile per il calcolo delle perdite di carico nelle tubazioni, ossia le spese di pompaggio: tanto maggiore è la viscosità del grezzo, tanto più alte saranno le perdite di carico, più potenza servirà per pompare olio. La viscosità diminuisce all’aumentare della temperatura.

8) PRESSIONE DI VAPORE

Importante per stoccaggio e trasporto del greggio, rappresenta la quantità di sostanze volatili nel grezzo: avere alte tensioni di vapore vuol dire aumentare la pressione in un serbatoio o avere grandi emissioni in atmosfera, per cui la tensione di vapore deve essere aggiustata attraverso la stabilizzazione.

9) PUNTO DI INFIAMMABILITÀ (FLASH POINT)

Temperatura minima alla quale,

a 1 atm, la sostanza produce vapori in quantità tale da fornire una miscela con aria che in contatto con una scintilla può infiammarsi o esplodere. Può essere misurato in due modi:

1. a vaso aperto: contenitore aperto a cui avvicino una fiamma e vedo se si genera una fiammata
2. a vaso chiuso: ad ogni aumento di prodotto nel recipiente chiuso, lo apro e avvicino la fiamma

10) ZOLFO E AZOTO

I composti di zolfo possono essere corrosivi e maleodoranti: veleno per molti catalizzatori di raffineria. I composti di azoto si decompongono dando ammoniaca che riduce l'acidità dei catalizzatori acidi.

11) SEDIMENTI E SALI DELL'ACQUA

Possono danneggiare le apparecchiature attraverso:

• corrosione
• depositi erosivi
• intasamento
• avvelenamento dei catalizzatori

Aqua si trova in parte in soluzione e in parte sotto forma di emulsione. Sedimenti, materiali solidi insolubili in idrocarburi e acqua presenti nel greggio, possono ostruire le tubature e contaminare i prodotti. Sali cloruri di sodio,

magnesio e calcio che causano depositi e problemi di corrosione

12) FRAZIONE DI PETROLIO PESANTE

Le frazioni pesanti sono quelle costituite da:

Cere materiali cristallini separati dal petrolio per raffreddamento, la prima paraffina si osserva alla Wax Appearance Temperature (WAT) che non è sensibile né alla pressione né al gas disciolto nell'olio, se la WAT è maggiore della temperatura di processo o trasporto si verifica la precipitazione e il deposito di paraffina sulle apparecchiature o nelle condutture

Asfalteni e resina gli asfalteni sono materiale solido precipitato dal greggio quando viene mescolato con un eccesso di idrocarburi a basso punto di ebollizione. Sono strutture aromatiche ad alto peso molecolare, contenenti eteroatomi che a determinate condizioni si trovano nei residui e si depositano portando incrostazioni

Idrati strutture di molecole d'acqua molto simili al ghiaccio, che inglobano idrocarburi e si formano ad alte temperature

TRATTAMENTO

DELLE EMULSIONI

Dopo aver separato la frazione gassosa da quella liquida, la fase ottenuta sarà formata da olio e acqua.

L'acqua deve essere rimossa dal grezzo per:

• ridurre i costi di trasporto
• rendere vendibile l'olio
• ridurre il contenuto di sale
• ridurre i problemi di corrosione

L'acqua può trovarsi in un fluido petrolifero in due forme:

1. acqua libera più semplice da rimuovere perché si separa spontaneamente dalla frazione oleosa per insolubilità
2. acqua emulsionata molto complicata da separare perché non lo fa in maniera spontanea

Un'emulsione è una miscela eterogenea di due liquidi immiscibili, uno dei quali è intimamente disperso nell'altro come gocciolina: nel gergo petrolifero è un qualsiasi liquido o dispersione liquida che non si separa facilmente.

La matrice dell'emulsione (olio) è definita fase continua, mentre la porzione sotto forma di goccioline è detta fase dispersa.

(mescolamento) potrebbe deattivare l’emulsionante e migliorare l’effetto dei prodotti chimici di trattamento

potrebbe aumentare la differenza di densità tra olio e acqua

Gli svantaggi sono:

• costo
• può causare restringimento dell’olio e perdita di volume
• aumenta la densità dell’olio (evaporazione dei prodotti leggeri diminuendo il valore commerciale)

Demulsionanti chimici

Vengono utilizzati in un condotto circolare con dei fori in controcorrente al flusso interno per avere buon mescolamento.

Un demulsionante chimico deve svolgere quattro azioni:

1. forte attrazione per l’interfaccia olio-acqua
2. flocculazione (avere attrazione per le gocce d’acqua di carica simile e riunirle)
3. coalescenza (deve consentire la coalescenza neutralizzando l’emulsionante)
4. bagnatura dei solidi (si diffondono nelle gocce d’acqua appesantendo la frazione acquosa facendo precipitare sia acqua che solido)

Il punto di iniezione del demulsionante è importante.

Distillazione

Poco utilizzata perché necessita di un grande input energetico.

COALESCENZA

Dopo l'indebolimento o la rottura del film, attraverso gli urti, le gocce possono coalescere in gocce abbastanza grandi da depositarsi fuori dalla fase continua. Questo processo avviene attraverso una leggera agitazione che aumenta gli urti e quindi favorisce la coalescenza.

Viene effettuato attraverso:

• Riscaldamento
• Agitazione

È la turbolenza a cui devono essere sottoposte le goccioline: necessaria per la coalescenza, ma non deve essere esagerata, ma controllata (50.000<Re<100.000).

Si crea agitazione attraverso:

• mixer statici tubi con eliche troncate che fanno cambiare verso al fluido
• tubi a serpentina
• piatti inclinati

Piastre di coalescenza possono aiutare la demulsificazione distribuendo l'emulsione in un recipiente e provocando una leggera agitazione che favorisce la dispersione del demulsionante nell'olio.

coalescenza.

Separatori elettrostatici

La fase di rottura dell'emulsione e la fase di coalescenza sono favorite dalla presenza di un campo elettrico.

Il campo elettrico può essere di tipo:

• continuo movimento netto della goccia perché la polarizzazione resta costante, la molecola di acqua subisce un movimento netto verso un elettrodo o l'altro a seconda della carica, si ha una separazione migliore, ma si ha forte corrosione dell'elettrodo
• alternato movimento netto della goccia nullo perché la polarizzazione si inverte

Per rimuovere le ultime gocce d'acqua si utilizzano i separatori elettrostatici utilizzando una corrente alternata sovrapposta alla continua.

La forza che agisce su particelle di uguali dimensioni è pari a:

Si generano due campi elettrici:

• griglia-grezzo
• griglia-griglia

Applicando un campo elettrico alternato su una gocciolina, si osserva che questa tende ad allungarsi e all'aumentare del campo elettrico si fa sempre più

fina finché le due estremità non si separano. Questo meccanismo di stretching favorisce la coalescenza tra goccioline vicine.

Il limite superiore dell'intensità di campo è stimato:

Lavaggio ad acqua

Una piastra spartitrice all'estremità del condotto distribuisce l'emulsione in molti rivoli che si muovono verso l'altro attraverso l'acqua, realizzando un lavaggio ad acqua del grezzo in modo da separare l'olio che tenderà ad andare in superficie. Tuttavia, la separazione non è ottimale.

Filtrazione

Griglie di materiale filtrante con pori, facilmente bagnabili con olio. Tendono ad attapparsi spesso a causa della presenza di sali dispersi e sabbia.

Pacchi fibrosi

Sezione o compartimento di un serbatoio o recipiente per il trattamento delle emulsioni, che viene riempito