RAFFINERIA
Per raffineria si intende un impianto industriale che, attraverso la purificazione e distillazione, ricava dal greggio frazioni differenti a seconda dell’intervallo di distillazione.
Attraverso processi quali l’estrazione o processi chimici di purificazione, si effettua un’ulteriore raffinazione, da cui si ricavano prodotti di alta qualità, come il carburante per motori Diesel, la benzina, il gasolio per riscaldamento o il cherosene.
PETROLCHIMICA
Per petrolchimica si intende l’insieme dei processi per ottenere prodotti chimici dal gas naturale e dalle frazioni idonee del petrolio.
RAFFINAZIONE DEL PETROLIO
Al momento dell’estrazione il petrolio è detto petrolio grezzo. È composto da un miscuglio di idrocarburi, molto diversi per composizione chimica, e da impurità.
Il petrolio greggio, per essere usato come combustibile deve subire una serie di processi che vanno sotto il nome di raffinazione. Essa si effettua sfruttando, per così dire, il principio della distillazione frazionata, in speciali colonne, chiamate colonne di topping.
La raffinazione del petrolio è un processo tecnologico in grado di trasformare il greggio in prodotti finali (carburanti, solventi, bitumi, lubrificanti) o in prodotti intermedi per l’industria petrolchimica (es. olefine, idrocarburi aromatici)
Operazioni di preparazione del grezzo
Prima della distillazione il petrolio grezzo viene purificato eliminando l’acqua, i sali, i solidi in sospensione ed i gas disciolti, tramite le operazioni di decantazione, di desalificazione e di stabilizzazione.
Distillazione frazionata
Il petrolio grezzo viene riscaldato in una fornace ad alta temperatura fino ad essere portato al punto di ebollizione. Questa fase di lavorazione del petrolio è detta “distillazione frazionata” (in inglese “topping“).
Tramite la distillazione frazionata si estraggono dal greggio i principali “tagli” (o frazioni) gassosi, liquidi o semisolidi sfruttando il diverso intervallo delle temperature di distillazione.
Ad esempio,
– la benzina ha un punto di ebollizione finale intorno a 200°C.
– Il gasolio, invece, ha un intervallo di ebollizione a 350° C.
– Tra questi estremi si colloca il cherosene con un punto di ebollizione compreso fra 175 e 275 °C.
– Oltre ai diversi carburanti la distillazione frazionata permette di recuperare gas e oli residui, dai quali si ottengono rispettivamente il gas GPL ed i bitumi.
Torre di frazionamento
La distillazione frazionata ha luogo in una torre di frazionamento composta da colonna di distillazione contenente un numero di piatti, posti a diverse altezze in base a distinti punti di ebollizione, da cui fuoriescono i tagli petroliferi.
Sui piatti in cima alla colonna si depositano gli idrocarburi più leggeri (gas), sui piatti inferiori gli idrocarburi più pesanti.
Sul fondo si raccolgono i residui della distillazione.
Ogni piatto ha dei fori che consentono il passaggio delle frazioni da un piatto all’altro.
I tagli ottenuti dal processo di distillazione frazionata sono successivamente avviati verso specifiche filiere di lavorazione e raffinazione (es. reforming, cracking, ecc.) per ulteriori lavorazioni.
Il prodotto intermedio viene lavorato (raffinato) nelle relative filiere a valle, fino all’ottenimento del prodotto finale (es. benzina, GPL, olefine, paraffine, cherosene, gasolio, olio combustibile, lubrificanti, cere, bitumi e coke)
la distillazione sotto vuoto (vacuum)
Il residuo che si ottiene viene inviato, dopo un preriscaldamento, nella colonna di Vacuum, funzionante a pressione ridotta.
Qui si estraggono gli oli medi (300 °C) e attraverso ulteriori stripping gli oli pesanti (330 °C) e gli oli lubrificanti.
Il residuo della colonna Vacuum, costituisce infine, i cosiddetti conglomerati e vernici bituminose.
TRATTAMENTI
Desolforazione
I prodotti della distillazione presentano generalmente un tenore troppo alto di zolfo quindi vengono inviati ai trattamenti di desolforazione, in cui si inietta H2, che viene poi separato in forma di H2S (acido solfidrico) e in seguito ossidato negli impianti per il processo Claus, a zolfo elementare.
Lo zolfo deve essere eliminato in quanto molto corrosivo.
Inoltre, durante la combustione, libera anidride solforica che combinandosi con l’acqua forma le cosiddette piogge acide.
Cracking (spezzettatura, frazionamento)
Dalla distillazione sotto vuoto si ottengono prodotti pesanti, quali gasolio e olio combustibile. Questi prodotti non sono subito utilizzabili commercialmente, perché spesso non rispettano tutte le specifiche, come il numero di ottano o il contenuto di zolfo.
Inoltre è improbabile che le quantità prodotte rispettino le proporzioni delle quantità vendute. Si sono quindi sviluppate nel tempo delle tecniche di processo mediante le quali le molecole di idrocarburi ad alto peso molecolare vengono spezzate in molecole più corte.
Sono reazioni che avvengono in condizioni di alta temperatura (le reazioni in questione sono endotermiche) e in presenza di catalizzatori.
Reforming
Un parametro fondamentale dei carburanti è il loro numero di ottano (indice di resistenza alla detonazione), che deve essere elevato. Esso dipende dalla “complessità” delle molecole che costituiscono il carburante.
Il procedimento modifica la struttura delle molecole idrocarburiche aumentando il numero di ottano del carburante così ottenuto. Questi processi avvengono ad alta temperatura (le reazioni di reforming sono endotermiche) e in presenza di catalizzatori a base di platino, in reattori a letto fisso.
Disoleazione
L’acqua oleosa proveniente dal processo di dissalaggio prima di essere smaltita viene inviata all’impianto di trattamento apposito per la disoleazione.
Il loro funzionamento è basato sulla differenza di densità tra i residui idrocarburici, l’acqua e le impurezze solide
Additivazione
Alle benzine finite vengono aggiunti una serie di composti in fase di post-raffinazione:
- Alchilfenoli e ammine come antiossidanti e antipolimerizzanti per prevenire la formazione di depositi gommosi
- Complessanti metallici
- Antidetonanti, ove previsti dalle legislazioni nazionali
- Coloranti per distinguere diversi tipi di combustibili da autotrazione
- Additivi specifici in relazione alle condizioni ambientali d’impiego
BITUME
Il bitume è un prodotto derivante dalla raffinazione del petrolio greggio, anche se ne esistono di origine naturale. Trova notevole impiego nelle pavimentazioni stradali in quanto funge da legante della matrice composta da pietrischi, garantendo coesione al così ottenuto conglomerato bituminoso.
Presenta la peculiarità di avere una consistenza solida a temperatura ambiente e pertanto, per poter essere lavorato e miscelato con gli aggregati, deve essere riscaldato a temperature elevate che possono raggiungere fino a 180°C.
La componente organica volatile del bitume, che viene liberata durante il suo riscaldamento, ne caratterizza e rende riconoscibile l’odore che spesso, in maniera erronea e fuorviante, viene percepito pericoloso per la salute umana.
Oggi la quasi totalità dei bitumi presenti sul mercato provengono dalla lavorazione
del petrolio grezzo nelle raffinerie, ma non tutti i grezzi sono adatti alla produzione del
bitume.
I procedimenti trattati sono principalmente i seguenti:
- distillazione frazionata;
- trattamento termico;
- produzione per sintesi o ricostruzione;
- ossidazione.
L’argomento è molto tecnico che esula da questa trattazione, per cui rimando le informazioni a siti specializzati.
