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RAFFINAZIONE CHIMICA (REFINING)
Le diverse frazioni del petrolio devono essere sottoposte a trattamenti di raffinazione chimica, per migliorare la stabilità all'ossidazione, eliminare le proprietà corrosive, modificare il colore, per eliminare le impurità indesiderate, sempre presenti nelle diverse frazioni.
Fra i molteplici trattamenti chimici ci sono quello con acido solforico e quelli basati sull'idrogenazione catalitica.
Il trattamento con acido solforico serve per eliminare le impurità presenti nelle diverse frazioni. L'operazione viene eseguita mettendo in contatto in controcorrente acido solforico con il prodotto da trattare, per pochi secondi.
Il trattamento di idrogenazione catalitica viene fatto per eliminare lo zolfo e consiste nel trattare con idrogeno, ad alta temperatura e ad alta pressione, le frazioni da desolforare. Sotto l'azione dell'idrogeno i composti solforati cedono lo zolfo con formazione di idrogenosolforato che,
essendo un gas, può essere facilmente asportato. Ad esempio le benzine appena distillate contengono sempre quantità più o meno elevate di idrogenosolforato (H2S) e di mercaptani (molecole di idrogeno, carbonio e zolfo) e devono essere "addolcite" prima di essere messe in commercio. La percentuale di zolfo nei petroli grezzi è caratteristica di ciascuna area di provenienza. - Medio Oriente: 1-3,5% - Venezuela: 1,5-2,5% - Africa: 0,1-1% - America del Nord: Texas 0,1%, Canada 0,2-0,8%, California 1,0%, Mississipi 3,0% - Messico: 1,4 a 3,4% - Mare del Nord: 0,1-0,5% - Cina e dell'Indonesia: 0,1% Derivati del petrolio: - Benzine: Miscele di idrocarburi con numero di atomi di carbonio tra 6 e 10. Massa volumica fra 720 e 750 kg/m3, basso contenuto di zolfo e potere calorifico 44 MJ/kg. Numero di ottano che definisce la detonabilità del carburante. In un motore a scoppio più alta è la pressione più elevato è il rendimento. Alzare la pressione oltre unacerta misura porta l'incendio del combustibile. Quindi, si cerca di modificare la detonabilità attraverso il reforming. Maggiore sarà il numero di ottano più sarà possibile aumentare la pressione.
Piombo tetraetile e benzene
Scienze e Gestione delle Attività Marittime Pagina 36
Merceologia
- Gasolio
- Olio combustibile
Miscele di idrocarburi con n. di atomi di carbonio tra 15 e 25.
Numero di cetano
Massa volumica tra 900 e 930 g/L
Viscosità: maggiore è peggiore è la qualità
Contenuto di zolfo del 4%.
L'ORGANIZZAZIONE MONDIALE DELL'INDUSTRIA PETROLIFERA
L'organizzazione e la struttura dell'industria petrolifera mondiale differiscono profondamente da quelle del carbone.
Questa ultima è ad alta intensità di mano d'opera, si è sviluppata nei Paesi produttori ed è stata finanziata interamente con capitali nazionali.
L'industria del petrolio è ad alta intensità
di capitali, infatti tutto il ciclo del petrolio, dalla ricerca dei giacimenti fino alla raffinazione, richiede ingenti investimenti di capitale.
Nel 2006 la produzione complessiva è stata di 3,9 miliardi di t: le principali zone di produzione sono:
- Medio Oriente (Kuwait, Iran, Arabia Saudita, Emirati Arabi): 25,3%;
- C.S.I. (ex Unione Sovietica): 12,1%;
- Stati Uniti: 7,9%;
- Cina: 4,7%;
- Messico: 4,6%;
- Venezuela: 3,8%;
- Canada: 3,8%;
- Resto del mondo: 37,8%.
Per quanto riguarda l'Italia gli ultimi pozzi scoperti sono in Basilicata.
Nel 2007 circa il 13% della produzione petrolifera nazionale proveniva dai giacimenti fuori costa (off-shore). La produzione nazionale lorda nel 2007 è stata di 5,84 milioni di tonnellate e copre il 5,03% del petrolio disponibile (al 2007 le riserve sono state stimate in 116 milioni di tonnellate).
Sul totale dei prodotti disponibili, il 15,2% viene esportato.
Ai tempi della prima crisi energetica il Medio Oriente copriva il 38% del fabbisogno petrolifero mondiale.
sceso al 18% grazie alle politiche di risparmio energetico e alla scoperta di nuovi giacimenti e attestatosi oggi a quota 30%. Le raffinerie italiane attualmente in esercizio sono 17 ed hanno lavorato nel 2005 (tra greggio nazionale, greggio estero, semilavorati di importazione) oltre 100 milioni di tonnellate di greggio, ricavandone prodotti finiti in gran parte destinati al mercato italiano (le esportazioni sono ammontate a 21 milioni di tonnellate).
Nel 1975 erano oltre trenta le raffinerie in esercizio. Negli ultimi venticinque anni quindi il sistema è stato drasticamente ristrutturato principalmente per adeguarlo alle profonde variazioni nella composizione stessa della domanda. Rispetto al 1975, infatti si è avuta una forte riduzione dei consumi di olio combustibile ed, all'opposto, un incisivo aumento della domanda di distillati medi e leggeri (soprattutto carburanti). Per gran parte degli anni ottanta e novanta l'eccesso di capacità di raffinazione
(presente anche al livello europeo) ha mantenuto depressi i margini, mentre, contemporaneamente, si è impostà l'esigenza di ingenti investimenti per adeguare la struttura impiantistica.
Scienze e Gestione delle Attività Marittime Pagina 37
Merceologia
Questo fenomeno, unitamente ai cambiamenti nella domanda, ha costretto numerose raffinerie a chiudere. Tra il 1975 ed oggi in Italia sono state chiuse 16 raffinerie.
Le raffinerie rimaste in esercizio hanno realizzato profonde modifiche per adeguarsi alla mutata domanda, ai nuovi standard dei prodotti petroliferi ed alle normative sul contenimento delle emissioni, sulla sicurezza e sulla salute.
I COMBUSTIBILI GASSOSI
Nella perforazione dei pozzi petroliferi sono state spesso osservate fuoriuscite di gas combustibili. Manifestazioni di gas naturale, metanifere, si sono avute in Italia fin dagli anni '30; in varie zone del Delta padano; gli agricoltori trovavano tracce di metano nei pozzi scavati per ricavarne acqua.
Il gas naturale svolge un ruolo fondamentale nella ricostruzione del paese dopo la Liberazione, soprattutto grazie al gas naturale della Valle Padana. Ci sono anche altri giacimenti di gas naturale in altre parti d'Italia. Su tutto il territorio nazionale è presente una rete di metanodotti attraverso cui viene distribuito il metano estratto in Italia e quello importato da Algeria, Russia e Olanda.
Il gas naturale è costituito principalmente da metano (CH4), ma contiene anche piccole quantità di etano e tracce di idrocarburi più pesanti. Per renderlo riconoscibile, viene "odorizzato" in modo da avere un odore caratteristico. Non è velenoso, ma è inodore, quindi viene aggiunto un odore per permettere di rilevare eventuali fughe di gas anche minime prima che diventino pericolose.
Composizione del Gas Naturale Secco (in moli%):
- Isobutano: 0.1%
- N-butano: 0.1%
- Anidride carbonica: 0.5%
- Etano: 3.1%
- Metano: 94.4%
- Azoto: 1.1%
- Pentani: 0.2%
- Propano: 0.5%
Il gas naturale ha una massa volumica che dipende dalla sua composizione e dalle condizioni di temperatura e pressione.
Di circa 750 g/m, ha un potere calorifico inferiore di circa 34,5 MJ/m (8.250 kcal/m, pari a 50,3 MJ/kg). Il gas naturale viene distribuito nelle reti urbane per il riscaldamento domestico; viene inoltre usato per riscaldamento e come fonte di energia nelle industrie e anche nelle centrali termoelettriche (in particolare nelle turbine a gas). Importanti usi non energetici come come materia prima per sintesi organiche, per esempio per la sintesi dell'acetilene, dell'alcol metilico, dell'ammoniaca, ecc. La produzione mondiale di gas naturale sta rapidamente aumentando; da 1.300 miliardi di m³ del 1975 ad oltre 2.300 nel 2000, ad oltre 3300 miliardi m³ nel 2010. Dal 2000 la produzione mondiale è aumentata di circa il 5,3% all'anno. I principali paesi produttori di gas naturale (dopo le operazioni di raffinazione) sono gli USA, Russia, l'Europa dell'Est e l'Europa centrale, mentre la
Russia possiede le maggiori riserve, seguita dall'Iran, Qatar, Arabia Saudita, Abu Dhabi. Le sue caratteristiche ed il prezzo lo rendono concorrenziale nei confronti con altri combustibili, per poter effettuare un confronto omogeneo occorre procedere alla conversione dei prezzi per unità di volume o di peso al prezzo per Megacaloria di energia utile (Mcal).
La produzione nazionale di gas naturale è di 15,9 Mtep. I consumi italiani di 42,2 Mtep. L'Italia importa gas naturale dalla grande rete europea di metanodotti, soprattutto dai Paesi Bassi e dalla Russia, oltre che dall'Algeria attraverso il metanodotto che attraversa il Mediterraneo.
Grandi giacimenti di gas naturale si trovano nei paesi del Sud del mondo.
In Italia esistono campi metaniferi, di modeste dimensioni nella zona continentale, ma più importanti nella piattaforma continentale, la zona marina costiera con profondità inferiore a 200 metri.
Il gruppo ENI storicamente ha svolto una funzione
primaria nella filiera del gas, anzi ha assicurato la quasi totalità degli approvvigionamenti, degli stoccaggi e della distribuzione primaria. Questo deriva dai compiti strategici che gli erano assegnati dal governo e dalla necessità di investimenti che tali funzioni necessitano e che sono proibitivi anche per grandi società che non godono dell'appoggio dello stato. Infatti per garantire il ritorno degli investimenti occorrono consumi garantiti per decine di miliardi di metri cubi di gas all'anno, sia nell'eventualità di voler stendere nuovi gasdotti dai paesi produttori sia in quella di realizzare impianti di liquefazione e rigassificazione del GNL. Nel passato sono state fatte diverse ipotesi e studi anche da società presenti nel mercato e con rilevanti risorse finanziarie (quali ENEL, principale consumatore ed Edison Gas, secondo produttore), ma nessuna si è rilevata percorribile dal punto di vista economico. Così il gruppo ENI haIl gas viene consumato in Italia come vettore energetico particolarmente ecologico, infatti il gas naturale è essenzialmente composto da METANO (CH4) (la caratteristica favorevole del metano è che è costituito da quattro atomi di idrogeno per cui riesce a bruciare completamente, inoltre, contiene una minima percentuale di zolfo a differenza di quanto succede nel carbonio in cui la percentuale di tale elemento è pari al 4-5% tale da richiedere processi di desolfonazione) che nella combustione completa genera anidride carbonica (CO2) e acqua sotto forma di vapore (H2O) che sono composti naturali presenti in natura.