Co powstaje z ropy naftowej podczas rafinacji?

Ropa naftowa kojarzy się przede wszystkim z benzyną i olejem napędowym. Tymczasem w rafinerii z jednej baryłki surowca powstaje znacznie więcej produktów – od gazów i paliw, przez oleje oraz smary, aż po asfalt i surowce wykorzystywane do produkcji tworzyw sztucznych. Jak wygląda ta przemiana i dlaczego znaczenie rafinerii wykracza daleko poza stacje paliw?

Ropa naftowa nie jest gotowym paliwem. To skomplikowana mieszanina setek różnych węglowodorów, a jej skład zależy m.in. od miejsca wydobycia, gęstości oraz zawartości siarki. Zadaniem rafinerii jest rozdzielenie tych składników, a następnie ich dalsze przetworzenie tak, aby uzyskać produkty odpowiadające potrzebom rynku.

WARTO PRZECZYTAĆ : Czy można dolać wody do płynu chłodniczego ?

Pierwszy etap: ropa trafia do destylacji

Co powstaje z ropy naftowej podczas rafinacji? Proces zaczyna się od podgrzania ropy. W instalacji destylacyjnej poszczególne składniki rozdzielają się przede wszystkim według temperatur wrzenia.

Lżejsze frakcje trafiają wyżej w kolumnie destylacyjnej, cięższe pozostają niżej. To jednak dopiero początek drogi.

Współczesna rafineria nie ogranicza się do prostego „podgrzania i rozdzielenia” ropy. Kolejne instalacje wykorzystują m.in. kraking, reforming, oczyszczanie i mieszanie różnych komponentów. Dzięki temu cięższe frakcje można częściowo przekształcić w bardziej wartościowe produkty, np. składniki benzyny czy oleju napędowego.

Jak tłumaczy dr inż. Marek Lewandowski, specjalista ds. technologii rafineryjnych:

„Rafineria jest przede wszystkim zakładem, który zarządza mieszaniną węglowodorów. Nie chodzi wyłącznie o oddzielenie benzyny czy oleju napędowego, ale o takie przetworzenie różnych frakcji, aby możliwie efektywnie wykorzystać surowiec”.

To właśnie dlatego dwie rafinerie przerabiające podobną ilość ropy mogą produkować nieco inny zestaw produktów.

Gaz – najlżejsza część rafineryjnej układanki

Jednymi z najlżejszych produktów są gazy. W zależności od procesu mogą występować m.in. propan i butan oraz inne lekkie węglowodory.

Część gazów może zostać wykorzystana jako paliwo technologiczne w samej rafinerii, inne trafiają do dalszego przetwarzania. Wśród produktów rafineryjnych wymienia się m.in. skroplone gazy węglowodorowe, takie jak propan i butan.

To ważne również z punktu widzenia przemysłu chemicznego. Niektóre lekkie węglowodory stają się surowcami do dalszych procesów chemicznych.

Benzyna – jedna z najważniejszych frakcji

Najbardziej rozpoznawalnym produktem rafinerii pozostaje benzyna.

Jeśli ciekawi Cię ten temat, to tutaj mamy drugi artykuł o podobnej tematyce: Pokrzywa – kiedyś chwast,dzisiaj superfood.

Nie jest ona jednak po prostu „jedną frakcją” pobraną z kolumny destylacyjnej. Współczesna benzyna jest efektem dalszego przetwarzania i komponowania różnych strumieni. Rafinerie wykorzystują m.in. procesy reformingu i inne technologie poprawiające właściwości komponentów paliwowych.

Skala produkcji jest ogromna. Według danych amerykańskiej Energy Information Administration z jednej 42-galonowej baryłki ropy rafinerie w USA w 2023 roku uzyskiwały średnio około 19,57 galona gotowej benzyny, czyli około 46,6 proc. objętości pierwotnej baryłki.

To pokazuje, dlaczego benzyna przez dekady była jednym z najważniejszych produktów ekonomicznych rafinerii.

Olej napędowy i paliwa lotnicze

Kolejną dużą grupę stanowią destylaty, z których największą część stanowi olej napędowy.

W tym samym zestawieniu EIA z jednej baryłki powstawało średnio 12,47 galona destylatów, czyli około 29,7 proc. objętości. Około 4,41 galona przypadało natomiast na naftowe paliwo lotnicze typu jet fuel.

Oznacza to, że ropa naftowa jest związana nie tylko z transportem samochodowym. Jej produkty napędzają również lotnictwo, transport ciężki, przemysł oraz część systemów ogrzewania.

Oleje i smary – mniej widoczne, ale niezwykle istotne

Nie wszystkie produkty rafinerii są spalane w silniku.

Z ropy otrzymuje się również komponenty wykorzystywane do produkcji olejów smarowych, smarów, wosków czy specjalistycznych produktów olejowych. Ich udział w całkowitej produkcji jest zdecydowanie mniejszy niż paliw, ale znaczenie dla przemysłu jest duże.

Oleje bazowe i środki smarne są potrzebne wszędzie tam, gdzie pracują elementy mechaniczne: od silników i przekładni po maszyny przemysłowe.

To jedna z mniej oczywistych odpowiedzi na pytanie, co właściwie „zostaje” z ropy po wyprodukowaniu paliw.

Z ropy powstają także tworzywa sztuczne

Jeszcze ciekawszy jest związek ropy z przemysłem chemicznym.

Zobacz także: Pokrzywa – kiedyś chwast,dzisiaj superfood.

Niektóre produkty rafineryjne, przede wszystkim wybrane frakcje lekkie i komponenty petrochemiczne, stają się surowcem dla zakładów chemicznych. Powstają z nich m.in. etylen, propylen, benzen, toluen czy ksylen – związki wykorzystywane następnie do produkcji szerokiej gamy chemikaliów i materiałów syntetycznych.

W dalszych etapach mogą z nich powstawać tworzywa sztuczne, rozpuszczalniki, poliuretany i wiele innych produktów.

Dlatego wpływ rafinerii nie kończy się na dystrybutorze paliwa. Surowce pochodzenia naftowego trafiają również do przemysłu opakowaniowego, chemicznego, budowlanego, motoryzacyjnego i wielu innych gałęzi gospodarki. EIA wskazuje, że przemysł petrochemiczny wykorzystuje produkty naftowe jako surowiec do produkcji m.in. tworzyw sztucznych i syntetycznych materiałów.

A na końcu asfalt

Jednym z najcięższych produktów związanych z przerobem ropy jest asfalt.

W przeciwieństwie do benzyny czy gazów nie jest to lekka frakcja. Asfalt powstaje z ciężkich pozostałości i odpowiednio przetworzonych strumieni ropy. Wykorzystuje się go przede wszystkim w budownictwie drogowym.

Skala może zaskakiwać. W danych EIA dla 2023 roku średnia produkcja z jednej baryłki wynosiła około 0,84 galona asfaltu i oleju drogowego. To znacznie mniej niż benzyny czy destylatów, ale wystarczająco dużo, by pokazać, że nawet ciężkie pozostałości mają swoją wartość gospodarczą.

Jedna baryłka, dziesiątki zastosowań

Przykład Stanów Zjednoczonych dobrze pokazuje skalę tej różnorodności. Z jednej baryłki ropy o pojemności 42 galonów w 2023 roku uzyskiwano średnio około 44,65 galona różnych produktów, a dodatkowe 2,65 galona wynikało z tzw. przyrostu objętości podczas przetwarzania.

Jeśli ciekawi Cię ten temat, to tutaj mamy drugi artykuł o podobnej tematyce: Zsiadłe mleko- kiedyś pili je litrami

Średni bilans obejmował m.in.:

• 19,57 galona benzyny,
• 12,47 galona destylatów, głównie oleju napędowego,
• 4,41 galona paliwa lotniczego,
• 2,06 galona koksu naftowego,
• 1,55 galona gazowych węglowodorów ciekłych,
• 0,84 galona asfaltu i oleju drogowego,
• 0,38 galona środków smarnych.

Trzeba przy tym pamiętać, że nie jest to uniwersalny przelicznik dla każdej rafinerii. Wynik zależy od rodzaju ropy, konfiguracji instalacji, technologii oraz aktualnego zapotrzebowania rynku.

Dlaczego warto o tym mówić właśnie teraz?

Rafineria jest dziś czymś znacznie więcej niż fabryką paliw. W jednej instalacji spotykają się energetyka, transport, przemysł chemiczny, budownictwo i gospodarka surowcowa.

Zmiany popytu mogą wpływać na to, jak rafinerie wykorzystują swoje instalacje. Bardziej złożone zakłady mają możliwość przetwarzania części cięższych frakcji w produkty o wyższej wartości, a decyzje dotyczące produkcji są powiązane m.in. z cenami i zapotrzebowaniem na poszczególne produkty.

W efekcie każda decyzja dotycząca ropy ma znacznie szerszy wymiar, niż sugerowałaby sama cena paliwa na stacji.

Od surowca do całej gospodarki

Najprościej można więc wyobrazić sobie rafinację jako wieloetapową drogę.

Ropa → destylacja → frakcje → dalsze przetwarzanie → paliwa, gazy, oleje, smary, surowce petrochemiczne, tworzywa, asfalt i inne produkty.

Nie wszystko powstaje bezpośrednio w rafinerii i nie każdy produkt jest gotowym wyrobem konsumenckim. Część strumieni staje się dopiero surowcem dla kolejnych zakładów przemysłowych.

I właśnie to jest być może najciekawsza część całego procesu. Ropa, która z pozoru jest jednym ciemnym surowcem, po przejściu przez odpowiednie instalacje zostaje rozdzielona i przetworzona na dziesiątki produktów o zupełnie różnych zastosowaniach.

Od gazu, przez benzynę i olej napędowy, po smary, surowce dla przemysłu chemicznego i asfalt – trudno znaleźć drugi surowiec, który w tak wielu postaciach trafia do codziennego życia.

Pytanie brzmi więc nie tylko: ile paliwa możemy uzyskać z baryłki ropy? Równie ważne jest pytanie: ile różnych rzeczy potrafimy z niej jeszcze wykorzystać, zanim uznamy, że proces się zakończył?

Podsumowanie

Ropa naftowa jest przede wszystkim mieszaniną surowców dla wielu gałęzi przemysłu, a nie jednym produktem. Rafineria rozdziela jej składniki, przetwarza je i kieruje do kolejnych zastosowań – od transportu, przez smarowanie maszyn, po przemysł chemiczny i budowę dróg. Zrozumienie tego procesu pokazuje, dlaczego zmiany na rynku ropy wpływają nie tylko na ceny paliw, lecz także na znacznie większą część gospodarki.