Petrolul si gazele naturale sunt amestecuri de hidrocarburi care se gasesc ca zacaminte in scoarta pamantului in diferite regiuni. Petrolul (titeiul) contine intotdeauna reprezentati ai trei clase de hidrocarburi :saturate aciclice (alcani),saturate aciclice (cicloalcani) si aromatice. Proportia acestora variaza de la un zacamant la altul. Hidrocarburile nesaturate alchenele si mai ales acetilenele lipsesc din compozitia titeiului.
Zacaminte de petrol
Prin petrol brut sau titei se inteleg amestecuri de hidrocarburi in stare lichida. Din punct de vedere geologic ,zacamintele de petrol au cateva trasaturi generale din care rareori lipseste vreuna. Astfel, petrolul se gaseste intr-o incretire a scoartei ,imbibat,sub presiune inalta,intr-un strat de roca poroasa ,prins intre doua straturi impermeabila . In partea superioara a stratului de roca poroasa se gaseste zona in care se acumuleaza produsele gazoase iar in partea inferioara se gaseste o portiune imbibata cu apa sarata. Prezenta acestuia din urma constituie unul din argumentele teoriei formarii petrolului prin fermentatie ,in absenta aerului, a resturilor de vietuitoare (mai laes microscopice)care s-au depus pe fundul marilor in epoci geologice. In acelasi sens pledeaza si analiza chimica a petrolului,care a pus in evidenta ramasite ale moleculelor caracteristice arsenalului chimic al celulei vii.
Conditia principala pentru ca descompunerea acestor resturi de vietuitoare sa ia calea imbogatirii in carbon o constituie absenta oxigenului; in caz contrar ar avea loc fermentatia aeroba,cu degajarea produselor obisnuite ale metabolismului microorganismelor, bioxidul de carbon si apa. Conditia lipsei de oxigen se indeplineste cel mai bine in sedimente foarte putin rascolite depuse pe fundul marilor fara flux si reflux. Primele etape ale descompunerii fermentative se petrec chiar pe locul de origine si duc la o scadere a continutului in oxigen, azot si sulf a sedimetelor organice in straturi mai profunde.Etapele decisive au avut loc insa dup ace miscarile scoartei au antrenat depozitul de materii organice in straturi mai profunde. Aici procesul de transformare in hidrocarburi s-a desfasurat la presiuni si temperature inalte si a beneficiat de actiunea catalitica a rocilor cu care substantele organice veneau in contact.
Printre materiile organice ce se gasesc in scoarta pamantului, titeiul se distinge prin starea sa lichida. Titeiul s-a format, dupa toate probabilitatile, dintr-un namol abundent, provenit in cea mai mare parte din plante microscopice care s-a depus pe fundul unor mari interioare sau lagune. Apa din fundul mari este complet lipsita de oxigen si cotinea probabil hidrogen sulfurat, asa cum este cazul in epoca actuala in fundul Marii Negre. Din cauza aceasta, putrezirea oxigenata normala nu a mai fost posibila, ci materialul organic a suferit intai transformari biologice, sub actiunea unor bacterii, si apoi transformari chimice lente, catalizate poate de rocile inconjuratoare. In majoritatea cazurilor, titeiul nu se mai gaseste in roca initiala in care s-a format, ci a migrat in zacaminte secundare.
Petrolul brut este un amestec complex de hidrocarburi, continand si cantitati mici de derivati oxigenati sulfurati si azotati. Hidrocarburile din petrol au toate greutatile moleculare posibile de la 16 (metan) la 1800 si poate si mai mult. De aceea cand se distila petrolul, temperatura de fierbere se urca progresiv, pe masura ce se vaporizeaza partile usoare. Hidrocarburile gazoase la temperatura obisnuita sunt in parte dizolvate in hidrocarburile lichide, in parte se degaja ca “gaze de petrol” sau “de sonda”.
Separarea hidrocarburilor pure din petrol este o operatie cu atat mai grea, cu cat au greutate moleculara mai mare, fiindca numarul izomerilor este mai mare iar propr. lor sunt asemanatoare. Principala metoda de separare a hidrocarburilor din amestec este distilarea fractionata si extragerea cu dizolvanti selectivi. Cromatografia de gaze a simplificat mult analiza dificila a fractiunilor de petrol.
Nici un petrol nu a fost separat pana astazi in toate componentele sale. S-au izolat insa din petrol circa 100 hidrocarburi pure. Compozitia fractiunilor mai inalte este deci mai putin cunoscuta.
In petrol se gasesc hidrocarburi din urmatoarele trei clase: alcani, cicloalcani, si hidrocarburi aromatice. Nu se gasesc alchene si acetilene. Nu exista nici un petrol care sa nu contina toate trei clasele de hidrocarburi, dar proportia in care apare fiecare din aceste clase poate diferi mult de la un petrol la altul si in diversele fractiuni ale aceluiasi petrol.
Din clasa alcanilor au fost identificati: majoritatea alcanilor normali pana la C50, toti butanii, pentanii, hexanii izomeri, o mare parte dinizomerii heptanului, octanului si nonanului. Dintre octani au fost izolati de ex.:n-octanul, cei trei metilheptani, trei dimetilhexani, 2,2,3-trimetilpentanul si 2,2,3,3-tetrametilbutanul. Dupa cum se vede, nu domneste nici I regularitate in aparitia izomerilor afara de urmatoarea: in fartiunile joase ale celor mai multe petroluri n-alcanii se gasesc intr-o proportie mai mare decat izomerii lor cu catena ramificata.
Din clasa cicloalcanilor au fost izolati: ciclopentanul, ciclohexanul, derivatii lor mono-, di-, trimetilati si derivatii lor monoetilati. In fractiunile care fierb mai sus de 200 grade se gasescsi cicloalcani biciclici, triciclici, si poate policiclici. Nu se stie daca acestia contin inele izolate sau condensate; probabil sunt reprezentate ambele tipuri.
Din clasa hidrocarburilor aromatice au fost identificati: benzenul, toluenu, xilenii, trimetil si tetrametilbenzenul, etilbenzenul, propilbenzenii. Catene laterale mai lungi de trei atomi nu se intalnesc cu siguranta. De asemenea in fractiunile care fierb peste 200 grade, naftalina, derivatii ei mono, di si trimetilati, tetralina, trans-decalina, indanul si fenantrenul. In cele mai multe petroluri, hidrocarburile aromatice inferioare sunt continute in concentratie mica; in fractiunile superioare insa ele intrec mai intotdeauna proportia de 20% si pot ajunge pana la 50% din fractiunile respective.In industrie se disting titeiurile “parafinoase”, semiparafinoase”, “asfaltoase”. Pacura titeiurilor are densitatea mica si contine parafina solida, cristalizata, din care cauza are punctul de cngelare ridicat (25 grade si mai mult). Fractiunile usoare ale titeiului parafinoase au continut mare de alcaninormali si mic de izoalcani si de naftene; de aceea, benzina din titeiurile parafinoase are numar octanic mic. Dimpotriva, titeiurile asfaltoase au un continut scazut de parafina si mare de asfalt, din care cauza pacura are un punct de congelare scazut si densitate mare. Benzina din titeiurile asfaltoase este in general mai bogata in izoalcani si naftene si are un numar octanic ridicat.
Principala metoda de prelucrare a petrolului estedistilarea; fractiunile care se obtin sunt:
Benzina (petrol lampant) cu p.f. cca.170-270 grace
Motorina cu p.f. cca. 220-360 grade
Reziduul distilarii sau pacura reprezinta cca. 40-50% din petrolul initial. Pacura serveste ca materie prima pentru fabricarea uleiurilor de uns, parafinei si a asfaltului.
Parafina se fabrica din pacuri parafinoase, prin distilare la presiune normala, cristalizarea fractiunilor obtinute si purificate. Produsul obtinut este compus din alcani normali, amestecati in diverse proportii, dupa cum punctul de topire este mai ridicat sau mai scazut. In petrol se gaseste si o “ceara moale”, compusa din molecula continand un ciclu naftenic. Punctele de topire ale acestor hidrocarburi sunt mai scazute decat ale alcanilor normalicu acelasi numar de atomi de carbon. Aceasta ceara moale amestecata cu ulei formeaza vaselina. Cerezina sau ceara de pamant obtinuta din mineralul ozocherita sau depozitele ce se formeaza in tuburike prin care circula petrolul brut, se compune in cea maimare parte din n-alcani superiori. Aceste hidrocarburi au puncte de topire inalte, cristalizeaza greu si sunt putin solubile.
Asfaltul, componenta de culoare inchisa din petrol, provine din hidrocarburile aromatice superioare, prin condensare oxidativa si prin reactii nelamurite de polimerizare. Raportul carbon/hidrogen in asfalt este mare, ceea ce denota un grad de condensare avansat. Greutatea moleculara variaza inte 2500 si 5300. Asfaltul se precipita di pacura cu dizolvanti, in care este insolubil. Se fabrica pe scara mare asfalt artificial, prin suflare de aer in pacura asfaltoasa, concentrata si incalzita.
Uleiurile de uns se obtin atat din petroluri asfaltoase cat si din cele parafinoase, prin distilare in vid. Hidrocarburile care compun uleiurile de uns au dupa vascozitatea uleiurilor respective, greutati moleculare intre 300-700 si contin hidrocarburi cu 20-50 atomi de corbon in molecula. Structura lor nu se cunoaste in amanunt, se stie insa ca moleculele contin doua sau mai multe inele si o catena alifatica. Cu cat aceasta catena alifatica este mai lunga cu atat variatia vascozitatii uleiului cu temp. este mai mica si in consecinta, uleiul este mai bun. Inelele din moleculele uleiurilor de uns sunt de doua feluri: cicloalcanice si aromatice. Cele dintai sunt preferabile fiindca sunt mai rezistente la oxidare si in consecinta uleiurile respective au o mai mare stabilitate. Uleiurile care contin multe inele aromatice au catene alifatice scurte, air vascozitatea lor variaza mult cu temp. Cu cat unulei contine mai multe inele aromatice, densitatea sa este mai mare si calitatea mai putin buna.
Prin petrol brut sau titei se inteleg amestecuri de hidrocarburi in stare lichida. Din punct de vedere geologic ,zacamintele de petrol au cateva trasaturi generale din care rareori lipseste vreuna. Astfel, petrolul se gaseste intr-o incretire a scoartei ,imbibat,sub presiune inalta,intr-un strat de roca poroasa ,prins intre doua straturi impermeabila . In partea superioara a stratului de roca poroasa se gaseste zona in care se acumuleaza produsele gazoase iar in partea inferioara se gaseste o portiune imbibata cu apa sarata. Prezenta acestuia din urma constituie unul din argumentele teoriei formarii petrolului prin fermentatie ,in absenta aerului, a resturilor de vietuitoare (mai laes microscopice)care s-au depus pe fundul marilor in epoci geologice. In acelasi sens pledeaza si analiza chimica a petrolului,care a pus in evidenta ramasite ale moleculelor caracteristice arsenalului chimic al celulei vii.
Conditia principala pentru ca descompunerea acestor resturi de vietuitoare sa ia calea imbogatirii in carbon o constituie absenta oxigenului; in caz contrar ar avea loc fermentatia aeroba,cu degajarea produselor obisnuite ale metabolismului microorganismelor, bioxidul de carbon si apa. Conditia lipsei de oxigen se indeplineste cel mai bine in sedimente foarte putin rascolite depuse pe fundul marilor fara flux si reflux. Primele etape ale descompunerii fermentative se petrec chiar pe locul de origine si duc la o scadere a continutului in oxigen, azot si sulf a sedimetelor organice in straturi mai profunde.Etapele decisive au avut loc insa dup ace miscarile scoartei au antrenat depozitul de materii organice in straturi mai profunde. Aici procesul de transformare in hidrocarburi s-a desfasurat la presiuni si temperature inalte si a beneficiat de actiunea catalitica a rocilor cu care substantele organice veneau in contact.
