APPUNTI DI TECNOLOGIA
01
PETROLIO
Caratteristiche e usi
Formazione
Ricerca ed estrazione
Raffinazione
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NOTA dell’autore Prof. Danilo Eandi, docente di Tecnologia presso la scuola Secondaria di Primo Grado:
Gli "Appunti di tecnologia" sono un supporto di lavoro per i miei alunni e per i ragazzi e gli insegnanti che ne vorranno usufruire.
Le presentazioni non sono in commercio e possono essere scaricate liberamente dal sito www.daniloeandi.it.
Contatti: linktr.ee/tecnocondanilo ULTIMO AGGIORNAMENTO: 24/10/2023
02
PETROLIO: CARATTERISTICHE E USI
Il petrolio è una miscela di idrocarburi derivata dalla decomposizione di sostanze organiche ad opera di batteri anaerobi ed in presenza di forti pressioni e alte temperature.
Gli idrocarburi possono essere così classificati:
Il petrolio è considerato la più grande risorsa energetica del pianeta ed i suoi usi sono svariati. Esso, o i suoi derivati, sono utilizzati
come combustibile nelle centrali termoelettriche per la produzione
di energia elettrica, come carburante nei trasporti, per la
produzione di plastica, vernici, solventi, cosmetici ecc...
GASSOSI
LIQUIDI
SOLIDI
Molecole semplici e leggere (metano)
Molecole complesse e pesanti (petrolio)
Molecole molto complesse e molto pesanti (paraffina)
03
PETROLIO: FORMAZIONE
Milioni di anni fa il mare era popolato da una miriade di organismi microscopici, il plancton.
Alla loro morte i resti si depositarono sul fondale marino e questo processo proseguì per millenni. I resti, mescolandosi con sabbia e fanghi, formano i sedimenti che con il passare degli anni vennero sommersi da grandi quantità di materiale (movimento delle placche continentali) a notevole profondità. In questo ambiente si verificarono le condizioni ottimali per la decomposizione:
-alte temperature (3°C ogni 100m di profondità)
-alte pressioni (accumulo di materiale sovrastante)
-assenza di ossigeno
-batteri anaerobi (vivono in assenza di ossigeno, degradando lentamente le sostanze organiche e formando idrocarburi gassosi-metano e liquidi-petrolio).
Sospinti dalle pressioni, gli idrocarburi salgono verso l’alto fino ad uno strato di roccia impermeabile che li trattiene, formando le trappole petrolifere (non esistono mari di petrolio ma rocce porose impregnate)
04
PETROLIO: RICERCA ED ESTRAZIONE
La ricerca delle trappole petrolifere richiede molto tempo ed ingenti somme di denaro poichè le più accessibili già sono state individuate.
Le fasi della ricerca petrolifera sono le seguenti:
RILEVAMENTO AEROFOTOGRAFICO
CAROTAGGIO
Si sorvolano le zone interessate scattando delle fotografie al terreno. Analizzandole è possibile rilevare con rapidità i caratteri geologici e strutturali del territorio.
Si praticano dei fori cilindrici, con particolari macchine, prelevando campioni di terreno (carote) a varie profondità. Analizzandoli è possibile ipotizzare la presenza di idrocarburi.
05
PETROLIO: RICERCA ED ESTRAZIONE
METODO SISMICO A RIFLESSIONE
Si generano delle esplosioni provocando delle onde che si propagano nel terreno e vengono riflesse dai vari strati di terreno/rocce e inviate nuovamente verso la superficie dove vengono captate dai geofoni. Analizzando i dati ottenuti si ottiene un’immagine
geometrica del terreno ed è possibile ipotizzare la presenza di trappole petrolifere.
SCAVO POZZO PETROLIFERO
Viene innalzata la torre di trivellazione (Derrick) che sostiene una grossa trivella, che ha il compito di perforare il terreno fino al raggiungimento della trappola petrolifera (max 6 Km). Perforando lo strato di roccia impermeabile il petrolio fuoriesce naturalmente per effetto delle pressioni esistenti.
06
PETROLIO: RICERCA ED ESTRAZIONE
Solo una parte del petrolio fuoriesce naturalmente. Quando la riserva di greggio perde pressione è necessario iniettare nel sottosuolo acqua (che spinge il petrolio verso l’alto grazie al peso specifico maggiore) ed attivare delle pompe estrattive per ricreare la pressione adatta alla fuoriuscita del petrolio.
Il petrolio che fuoriesce viene depositato in una vasca di sedimentazione, dove le parti più pesanti ed impure (rocce, terreno, ecc.) si depositano sul fondo. Il petrolio pulito viene quindi trasportato alle raffinerie su petroliere o tramite gli oleodotti.
07
PETROLIO: RAFFINAZIONE
Nelle raffinerie il petrolio viene portato alla sua temperatura di ebolizione 400°C - 500°C passando quindi dallo stato liquido a quello gassoso.
Il vapore ottenuto viene inserito nella torre di frazionamento in cui avviene la distillazione frazionata (topping).
Da qui inizia la risalita del vapore e quando un composto vaporizzato raggiunge la sua temperatura di condensazione all’interno della torre condensa, ritornando liquido.
I prodotti che si ottengono sono:
-bitume (residuo di topping): 400°C usato per l’asfalto;
-oli combustibili 350°C, usati nelle centrali termoelettriche;
-oli lubrificanti 300°C come carburante delle navi;
-gasolio 250°C, carburante auto;
-cherosene 200°C, carburante aerei;
-benzina 120°C, carburante auto;
-gas 30°C, plastica e GPL.
08
PETROLIO: RAFFINAZIONE
Per aumentare la produzione di benzina, gli oli combustibili, il gasolio ed il cherosene vengono sottoposti ad un processo chimico di cracking che rompe le molecole più pesanti trasformandole in molecole più leggere e raffinate.
Raffinando un barile di petrolio greggio, contenente circa 159 litri si producono circa 166 litri di prodotti petroliferi finiti. Questa differenza, circa 5%, è dovuta ai cambiamenti di densità.
In figura le quantità di prodotti petroliferi che si ottengono da un barile di petrolio.