Industria dei combustibili

Queste materie prime vengono lavorate nelle raffinerie per ottenere vari prodotti, quali:

a) Gas liquido (GPL)

b) Carburanti per motori (benzina, cherosene, gasolio)

c) Oli combustibili

d) Asfalto stradale e industriale

e) Materie prime idrocarburiche per varie sintesi

f) Coke di petrolio

g) Idrocarburi solidi del petrolio (ad esempio paraffina)

Inoltre, i prodotti dell’industria dei carburanti svolgono il ruolo di materie prime per la preparazione di vari prodotti chimici , tra cui prodotti farmaceutici (paraffina ottenuta da frazioni di petrolio pesante utilizzata come lassativo), fertilizzanti (fenolo utilizzato per la produzione di prodotti chimici fitosanitari), solventi (etere di petrolio e acetone) e materie plastiche (poliolefine).

Lavorazione del petrolio greggio

Nell’industria, oltre il 90 %del petrolio greggio viene trasformato in benzina, oli e asfalto. La soluzione di idrossido di sodio, ovvero la liscivia sodata, è di grande importanza in questo processo. Viene utilizzata per rimuovere impurità come composti solforati e anidride carbonica. La loro eliminazione è una fase fondamentale del processo di raffinazione del petrolio , necessaria per soddisfare i requisiti di legge sul contenuto di questi composti. La liscivia sodata viene utilizzata anche nella raffinazione dei prodotti finali ottenuti dalla lavorazione del petrolio greggio. Esistono diversi processi di base:

a) Distillazione: processo che consiste nella separazione del petrolio greggio in frazioni che differiscono in base al punto di ebollizione. In questo modo si ottengono diverse materie prime, come gas secco e umido, benzina, cherosene, gasolio, mazout e gudron.

b) Cracking catalitico: prevede l’utilizzo di un catalizzatore (principalmente zeoliti) per scomporre le frazioni pesanti del petrolio in frazioni più leggere. In questo modo, si ottiene una quantità relativamente elevata di benzina di alta qualità.

c) Reforming catalitico: conversione catalitica di benzina a basso numero di ottano in benzina ad alto numero di ottano in presenza di un catalizzatore al platino. I principali prodotti di questo processo sono: idrogeno, gas di raffineria, GPL, iso- e n-butano.

d) Hydrocracking: trattamento catalitico di frazioni di petrolio pesante, mazout e gudron, sotto pressione di idrogeno, in combustibili più leggeri. In questo modo si ottengono benzina, cherosene e gasolio.

e) Pirolisi: processo di degradazione delle frazioni pesanti del petrolio in presenza di vapore acqueo. In questo modo si ottengono benzina, petrolio e catrame per pirolisi.

f) Alchilazione: comporta la reazione delle olefine con l’isobutano, con conseguente formazione di isoparaffine con peso molecolare e numero di ottano più elevati. Questo processo prevede reazioni effettuate a bassa temperatura e in presenza di un catalizzatore. Il catalizzatore più comunemente utilizzato è l’acido solforico . Nel gruppo PCC, l’acido solforico viene ottenuto tramite processo di contatto, che gli conferisce un’elevata purezza. L’acido solforico così ottenuto può essere utilizzato nei processi di purificazione di oli, cherosene, paraffina ed essiccazione del gas .

Tipi di combustibili

I combustibili possono essere suddivisi in base alla loro origine (naturale e artificiale), al potere calorifico (alto e basso contenuto calorico) e al loro stato di aggregazione (liquido, gassoso e solido). Ogni tipologia ha proprietà diverse e una vasta gamma di applicazioni.

Combustibili liquidi – benzina

I combustibili liquidi più importanti ottenuti dal petrolio greggio includono: benzina, cherosene, gasolio e oli combustibili. La benzina è una frazione del petrolio greggio che bolle a una temperatura compresa tra circa 40 °C e 200 °C. È un combustibile utilizzato principalmente per alimentare motori ad accensione comandata. Può anche fungere da solvente (ad esempio, etere di petrolio). La benzina è composta principalmente da idrocarburi alifatici, ma contiene anche alcune quantità di idrocarburi aromatici e insaturi. Le proprietà più importanti della benzina sono : il numero di ottano (ovvero la resistenza alla detonazione), la capacità di formare miscele combustibili e la tendenza a formare depositi di resina. Esistono diversi tipi di benzina:

a) Benzina al piombo – Etile. Fu utilizzata fino alla metà degli anni ’80. Conteneva piombo tetraetile che, bruciando nel motore, portava alla formazione di ossidi di piombo tossici.

b) Benzina senza piombo (95 RON) – tipo più economico di benzina senza piombo, con numero di ottano 95.

c) Benzina senza piombo (98 RON) – la variante più costosa, con numero di ottano 98.

Affinché la benzina diventi un prodotto commerciale, è necessario includere nella sua composizione anche una serie di additivi che prevengano fenomeni avversi e indesiderati durante lo stoccaggio, l’uso e il trasporto del carburante.

Additivi per benzina

Gli additivi più importanti per la benzina includono gli inibitori di ossidazione . Poiché la benzina è una miscela di idrocarburi, può subire ossidazione durante lo stoccaggio. Ciò porta al deterioramento delle proprietà del carburante, riducendone il numero di ottano. In genere, gli inibitori di ossidazione includono ammine aromatiche e fenoli.

Il secondo gruppo di sostanze aggiuntive sono i disattivatori dei metalli. Coadiuvano gli inibitori di ossidazione contrastando l’effetto catalitico dei metalli sulle reazioni di ossidazione della benzina. Il loro effetto consiste nel creare strati protettivi sulla superficie dei metalli.

Aggiunte essenziali sono anche i composti disperdenti-emulsionanti che mantengono i sedimenti e i prodotti di corrosione nello stato di dispersione. Il gruppo di prodotti che può svolgere tali funzioni sono i ROKAmer. Questi prodotti appartengono al gruppo dei copolimeri a blocchi non ionici di ossido di etilene e propilene. Questa caratteristica distingue il gruppo ROKAmer dagli altri tensioattivi non ionici e ne determina le proprietà antischiuma.

Un altro gruppo di additivi sono i lubrificanti . Prevengono la rapida usura dei componenti della pompa del carburante che richiedono una lubrificazione adeguata. Esempi di tali composti possono essere acidi carbossilici, esteri o ammine. L’acqua dalla benzina viene rimossa utilizzando de-emulsionanti , grazie ai quali viene rilasciata come fase separata nel serbatoio. Ciò è particolarmente importante, ad esempio, durante il pompaggio del carburante. Per contrastare questo fenomeno, vengono utilizzati gli additivi sopra menzionati, chiamati de-emulsionanti.

La maggior parte degli impianti dell’industria petrolifera è realizzata in acciaio, pertanto la corrosione può verificarsi in presenza di acqua, con conseguente rischio di perdite. Per prevenire questo fenomeno, vengono utilizzati inibitori di corrosione . Reagiscono con la superficie del metallo, creando una barriera protettiva e prevenendo così l’azione degli agenti corrosivi. Solitamente, si tratta di composti a base di ammine, ammidi o sali di ammonio.

L’ultima, ma non meno importante caratteristica delle moderne benzine per motori è la loro capacità di mantenere puliti il ​​sistema di alimentazione (in particolare il sistema di aspirazione) e le camere di combustione del motore. A questo scopo, vengono utilizzati additivi di raffinazione chiamati detergenti. Il prodotto del Gruppo PCC, Petrotex DF30 , è perfetto per questo scopo. Si tratta di un liquido oleoso giallo utilizzato come ingrediente in composizioni disperdenti ed emulsionanti. La caratteristica più importante di questo prodotto è la sua capacità di lavaggio. Petrotex DF30 è utilizzato principalmente come detergente per la pulizia delle valvole di aspirazione e di scarico dei cilindri. Il dodecilfenolo è anche perfettamente adatto come additivo per i detergenti del sistema di alimentazione. È un liquido denso e viscoso di colore giallo e dall’odore fenolico. Il dodecilfenolo viene utilizzato per la produzione di propossilati che formano componenti sintetici di pacchetti di additivi per carburante.

Combustibili liquidi – gasolio

Il gasolio è un carburante destinato principalmente ai motori diesel con autoaccensione. È una miscela di paraffina, naftalene e idrocarburi aromatici separati dal petrolio tramite processi di distillazione. È una frazione del petrolio con punto di ebollizione tra 180 e 350 °C. I parametri più importanti di questo carburante liquido sono : viscosità (spruzzatura), resistenza all’autoaccensione (numero di cetano) e temperatura di solidificazione, nonché il contenuto di zolfo. Poiché i distillati del gasolio presentano un elevato contenuto di composti solforati, è necessario rimuoverli mediante idrotrattamento.

Additivi per gasolio

Il gasolio attualmente in uso richiede l’uso di vari additivi arricchenti. La maggior parte di essi svolge funzioni simili a quelle previste per la benzina. Nel caso del gasolio, tuttavia, la chiave è l’uso di additivi antischiuma, antielettrostatici e modificatori che aumentano il numero di cetano.

Gli agenti antischiuma sono progettati per prevenire la formazione di schiuma durante la preparazione del carburante e il riempimento dei serbatoi. Alcuni gasoli tendono a formare schiuma anche durante il pompaggio, interrompendo il processo di riempimento del serbatoio e causando perdite. I prodotti della serie ROKAmer prevengono questo problema. Si tratta di agenti antischiuma che possono essere utilizzati in un intervallo di temperature molto ampio. Inoltre, i ROKAmer sono caratterizzati da ottime proprietà sgrassanti e dalla capacità di ridurre la tensione superficiale tra liquido e aria. In questo modo migliorano il drenaggio della schiuma, con conseguente riduzione della stessa.

Gli additivi antistatici sono progettati per aumentare la conduttività elettrica del gasolio, riducendo così il rischio di incendio. Tipicamente, a questo scopo, vengono utilizzati copolimeri di olefine e acrilonitrile in combinazione con poliammine.

Un altro gruppo di modificatori sono gli additivi che aumentano il numero di cetano . Il loro compito è quello di ridurre il tempo di ritardo all’accensione e aumentare la velocità di combustione. I più popolari sono il nitrato di 2-etilesile (EHN) e il perossido di di-terz-butile (DTBP).

Un importante gruppo di additivi sono anche i marcatori. Il loro ruolo è quello di facilitare l’identificazione del tipo di combustibile. Per distinguere l’olio combustibile dall’olio combustibile per riscaldamento, vengono introdotti derivati ​​azoici che colorano il combustibile con un determinato colore. Recentemente, gli additivi profumati sono diventati molto popolari, utilizzati quando l’odore di olio o benzina risulta fastidioso . Tali modificatori possono essere, ad esempio, esteri o terpeni.

Combustibili liquidi – cherosene

Il cherosene è un combustibile utilizzato in grandissime quantità, principalmente in aviazione per motori turboelica o a reazione. Viene anche utilizzato come solvente e ingrediente in formulazioni cosmetiche. A causa del suo basso numero di ottano e cetano, non può essere utilizzato nei motori ad accensione comandata (motori a benzina) né nei motori semoventi (motori diesel). Il cherosene è una frazione liquida del petrolio con punto di ebollizione a circa 170-250 °C. La sua produzione è relativamente economica. Il cherosene si forma principalmente nel processo di rettifica del petrolio greggio . Di solito, additivi e processi di raffinazione, come quelli per la produzione di benzina e gasolio, non vengono utilizzati per questo tipo di combustibile. Il cherosene viene anche convertito in benzina, così come in altri prodotti, nei processi di cracking e reforming.

Combustibili liquidi – biodiesel

Il biodiesel è un’alternativa rinnovabile al gasolio derivato dal petrolio. Si ottiene da oli vegetali o animali. Il biodiesel contiene solitamente esteri metilici puri di acidi grassi o esteri etilici di acidi grassi. Spesso le miscele di carburante con gasolio sono anche chiamate biodiesel. Vengono utilizzate per ottenere un carburante che garantisca migliori condizioni di funzionamento del motore. Il biodiesel puro influisce negativamente sui tubi di gomma e sulle linee del carburante. Inoltre, la sua viscosità varia notevolmente con l’aumentare della temperatura, il che potrebbe richiedere l’uso di un radiatore aggiuntivo per il biodiesel. Un altro svantaggio di questo carburante è la sua precipitazione a bassa temperatura, che causa l’intasamento di filtri e altri componenti del motore durante il funzionamento in condizioni invernali. Naturalmente, il biodiesel presenta anche numerosi vantaggi. Innanzitutto, non inquina l’aria con composti di zolfo, è biodegradabile, non aumenta la concentrazione di CO2 nell’atmosfera e la sua produzione consente di riutilizzare le terre incolte.

Additivi per biodiesel

Gli additivi diesel multifunzionali di alta qualità riducono molti dei problemi associati alle miscele di biodiesel, come la corrosione del sistema di alimentazione, la separazione dell’acqua e l’aumento della formazione di schiuma nel carburante. A questo scopo, vengono utilizzati modificatori molto simili a quelli aggiunti ai gasoli. Il problema chiave e spesso preoccupante dell’uso del biodiesel è il suo impatto sulla pulizia degli iniettori e la possibilità di gravi fenomeni di coking, nonché di contaminazione degli ugelli. A questo scopo, vengono utilizzati agenti noti come disperdenti. Il Gruppo PCC offre la serie di prodotti ROKAcet che possono agire come disperdenti. I ROKAcet sono agenti multiuso che possono essere utilizzati con successo in una varietà di applicazioni industriali.

La miscelazione del biodiesel con i carburanti diesel convenzionali può aggravarne ulteriormente le proprietà schiumogene. Questo è particolarmente problematico, ad esempio, quando si rifornisce il serbatoio di carburante presso una stazione di servizio. Per prevenire questo fenomeno, vengono utilizzati additivi antischiuma. I prodotti della serie ROKAmer sopra menzionati sono perfetti per questo scopo.