Ropa: Rozdiel medzi revíziami

Smazaný obsah Přidaný obsah
Bez shrnutí editace
Bez shrnutí editace
Riadok 2:
Rit smrdi[[Súbor:Petroleum cm05.jpg|náhľad|Ropa]]
 
'''Ropa''' (ďalšienazvy názvysi pozri nižšievo svojom žalúdku) je horľavá [[kvapalina]] tvorená zmesou [[uhľovodík]]ov, najmä [[alkánov]], [[naftén]]ov a menej aj [[arén]]ov<ref name="geology.cz">{{Citácia elektronického dokumentu|url=http://www.geology.cz/app/encyklopedie/term.pl?ropa|titul=On-line geologická encyklopedie|vydavateľ=geology.cz|dátum vydania=15. júl 2009}}</ref> a polárnych zlúčenín ([[živica|živice]], [[asfaltén]]y a iné)<ref name="Lintnerová, 2009">Lintnerová, O. 2009: [http://www.fns.uniba.sk/uploads/media/Geologia_kaustobiolitov._Uhlie_a_uhlovodiky.pdf ''Geológia kaustobiolitov. Uhlie a uhľovodíky.''] Univerzita Komenského, Bratislava, 118 s.</ref>. Najmä anglická literatúra dodáva, že ropa môže byť okrem kvapalného skupenstva aj plynná alebo tuhá<ref name="Speight, 2006">Speight, J.G. (Editor) 2006: ''The chemistry and technology of petroleum.'' 4th Edition, CRC Press, Boca Raton, 945 s.</ref> ale bežne sa takto označuje iba kvapalná ropa<ref>{{cite web|url=http://www.glossary.oilfield.slb.com/Display.cfm?Term=petroleum |title=Schlumberger Olfield Glossary - Petroleum|publisher=glossary.oilfield.slb.com |date=15.7.2009}}</ref>.
 
Je dôležitou [[nerastná surovina|nerastnou surovinou]] a významnou ekonomickou [[Komodita|komoditou]]. Hodnota ropy stúpa po chemickej úprave, kedy sa z nej vyrábajú kvapalné [[palivo|palivá]], [[rozpúšťadlo|rozpúšťadlá]] a [[mazadlo|mazadlá]]. Vznikla pravdepodobne rozkladom zvyškov uhynutých [[rastlina|rastlín]] a [[živočích]]ov. Nachádza sa vo vrchných vrstvách [[zemská kôra|zemskej kôry]], kde je väčšinou viazaná na [[usadená hornina|usadené horniny]] najčastejšie v oblasti kontinentálnych [[šelf]]ov. Je základnou surovinou [[chemický priemysel|petrochemického priemyslu]]. Náleziská ropy ([[rezervoár (geológia)|rezervoáre]]) sa najčastejšie nachádzajú pod nepriepustnými [[vrstva (geológia)|vrstvami]], v hĺbkach až do {{km|8|m}} pod zemským povrchom. Ropa pri [[ťažba nerastných surovín|ťažbe]] alebo vyviera pod tlakom – ťažba samotokom, alebo sa čerpá – mechanizovaná ťažba. Vyskytuje sa spoločne so [[zemný plyn|zemným plynom]] a vodou. Z hľadiska slovenskej legislatívy je radená medzi vyhradené suroviny<ref>{{Citácia elektronického dokumentu|url=http://www.vyvlastnenie.sk/predpisy/bansky-zakon/ |titul=Banský zákon – Zákon č. 44/1988 Zb. o ochrane a využití nerastného bohatstva |vydavateľ=vyvlastnenie.sk |dátum vydania=15. júl 2009}}</ref>.
Riadok 10:
 
== Základné fyzikálno-chemické vlastnosti ==
Medzi základné technologické charakteristicky ropy patrí [[hustota]] stanovená pri teplote 20 °C a atmosférickom tlaku, s korekciou na teplotu 4 °C (kvôli zmenám hustoty [[voda|vody]]). V závislosti od obsahu rozpustených látok sa pohybuje v rozmedzí od 0,61{{--}}0,85 g/cm³ pre ľahké ropy, 0,85{{--}}0,93 g/cm³ pre stredne ťažké až 0,93{{--}}1,05 a viac  g/cm³ pre veľmi ťažké ropy<ref name="Lintnerová, 2009" />. V anglickej terminológii sa zvyknú používať štandardy [[ASTM]] – jednotky stupne [[American Petroleum Institute|API]] (American Petroleum Institute), ktoré určujú hmotnosť 1 ml ropy pri teplote 15,56 °C (1°API = 141,5 / hustota ropy v g/cm³ – 131,5)<ref name="Rojkovič et al., 2006">Rojkovič, I., Lintnerová, O., Uhlík, P., Kraus, I., 2006: ''Nerastné suroviny.'' Univerzita Komenského, Bratislava, 179 s.</ref>. Obsah rozpustených látok má vplyv na spôsob jej spracovania. Ľahké ropy sú väčšinou svetlé, ťažké ropy tmavé. Farba ropy je však značne premenlivá od hnedočervenej, čiernej po žltozelenú až bezfarebnú. [[Index lomu]] ropy je 1,39 až 1,60. Má tiež [[fluorescencia|fluorescenčné]] vlastnosti, ktoré prezrádzajú prítomnosť aromatických uhľovodíkov a jej zrelosť. Výhrevnosť ropy sa pohybuje v rozmedzí 43{{--}}47 MJ/kg<ref name="Rojkovič et al., 2006" />.
 
Približnú predstavu o chemickom zložení ropy dávajú nasledujúce hmotnostné podiely základných prvkov<ref name="Speight, 2006" />:
 
{| class = "wikitable"
Riadok 34:
Ropa je zmesou okolo 10 000 rôznych zlúčenín, z ktorých nadpolovičnú väčšinu predstavujú kvapalné uhľovodíky (tvoria asi 80{{--}}90 % objemu ropy) a iné neuhlíkaté organické zlúčeniny (4{{--}}5 %), hlavne obsahujúce [[síra|síru]] (okolo štvrtiny zlúčenín), [[dusík]]até látky (pod 0,1 %), oxidy (okolo 85) a tiež organické molekuly obsahujúce [[kov]]y (hlavne [[vanád]] a [[nikel]]). Medzi ostatné zložky ropy patria rozpustené organické [[plyn]]y (C<sub>1</sub> – C<sub>4</sub>), ktoré tvoria desatiny až 4 % objemu. Obsah vody je taktiež variabilný od stopového množstva po 10 %. Zastúpenie minerálnych solí hlavne [[chlorid]]ov sa pohybuje od 0,1{{--}}4 000 mg/l ale môže byť i vyššie. Ropa tiež obsahuje [[roztok]]y solí, [[organická kyselina|organických kyselín]] a iných látok. Mechanickú prímes môžu tvoriť častice [[ílové minerály|ílových minerálov]], [[piesok|piesku]] alebo [[vápenec|vápenca]]. Organické častice pevnej fázy sú označované ako [[bitúmen]]y alebo [[asfalt]], zatiaľ čo označenie [[parafín]] sa používa pre uhľovodíky s reťazcom nad C<sub>17</sub>.
 
Uhľovodíky tvoriace ropu možno rozdeliť do troch základných skupín<ref name="Speight, 2006" /><ref name="Rojkovič et al., 2006" />:
* [[parafín]]y a [[alkán]]y – nasýtené [[uhľovodík]]y s jednoduchou alebo viacnásobnou väzbou, bez cyklickej štruktúry
* [[cykloparafín]]y – ([[naftén]]y alebo [[alicyklické uhľovodíky]]) obsahujúce prvky cyklickej štruktúry
Riadok 40:
* [[asfaltén]]y, [[živica|živice]] a ďalšie odolné látky s veľkou molekulovou hmotnosťou, tvoriace ťažkú frakciu
 
Na základe týchto základných skupín možno ropy deliť na<ref name="Lintnerová, 2009" />:
* intermediálne aromatické, vznikajúce v redukčnom [[more|morskom]] prostredí
* nafténicko-parafinické a parafinické (cykloparafinické), najčastejšie spájané s [[Delta (rieka)|deltovým]] a nemorským prostredím vzniku
Riadok 49:
[[Súbor:Korňanský ropný prameň.JPG|thumb|250px|[[Prírodná pamiatka Kornianský ropný prameň|Ropný prameň]] v obci Korňa (okres Čadca).]]
 
Vznik ropy je veľmi komplikovaný súbor procesov prebiehajúcich vo veľkých hĺbkach dlhé [[čas v geológii|obdobia]], čo sťažuje ich pozorovanie a napodobenie v laboratórnych podmienkach. V minulosti sa názory na vznik ropy rozchádzali. Existovali dva striktne vyhranené myšlienkové prúdy, jeden ktorý presadzoval pôvod ropy z organickej hmoty (tzv. biogénny pôvod) a druhý, ktorý obhajoval jej anorganický pôvod. Dnes je známe, že väčšina ropy vzniká hlavne rozkladom [[Planktón|planktonických organizmov]] bez prístupu [[kyslík]]a<ref name="Vladár, 1981" />, teda biogénne, čo bolo potvrdené [[geochémia|geochemickým]] výskumom [[izotop]]ov [[uhlík]]a. Ako dôkazy biogénneho pôvodu ropy sa uvádzajú aj rovnaké pomery n-alkánov a izo-alkánov, rovnaké [[izomér]]y, [[optická aktivita]] (ľavotočivosť), zhodný pomer <sub>13</sub>C/<sub>12</sub>C atď. Na druhej strane, malé množstvo ropy a plynu môže vznikať aj anorganickou cestou. Dosiaľ však nebolo preukázané, že by ropa výlučne anorganického pôvodu tvorila ekonomicky zaujímavé [[ložisko (geológia)|ložiskové]] akumulácie. Dôležitým faktorom vzniku a hromadenia ropy sú aj procesy, ktoré prebiehajú po hlbokom pochovaní organických látok a najmä migrácia ropy cez priepustné vrstvy do ložiskových [[pasca (geológia)|pascí]], bez ktorých by sa žiadna dosiahnuteľná ropa nezachovala.
 
=== Organický pôvod ropy ===
Riadok 56:
Odumreté mikroorganizmy sa dlhodobo ukladali na dne [[more|morí]] alebo [[jazero|jazier]]. Za všeobecne najvhodnejšie miesto pre vznik ropy sa považuje kontinentálny [[šelf]] a [[pasívny okraj|pasívne okraje]] kontinentov. Časť organickej hmoty môže pochádzať priamo z kontinentu a najväčšie akumulácie tohto typu sa nachádzajú vo veľkých [[delta (rieka)|deltách]] riek. Odumreté organizmy klesajú na dno a sú prekryté ďalšími [[sediment]]mi a stávajú sa súčasťou [[usadená hornina|usadených hornín]]. Pôvodná usadená hornina, v ktorej prebiehajú premeny organickej hmoty na ropu sa nazýva ''materská hornina''. Dôležitým faktorom je anoxia vodného stĺpca, rýchlosť prínosu sedimentov a organických látok na morské dno. Jeden m<sup>2</sup> bahnitého dna produkuje ročne priemerne 150 g [[organická hmota|organickej hmoty]]. Táto sa ďalej rozkladá, najmä pod účinkom baktérií, takže nakoniec zostane v hornine iba stotina pôvodného množstva. Ale pri veľkých plochách podmorských priestorov vhodných pre ukladanie organickej hmoty môže byť objem zachovanej ropy vysoký. Obsahy organickej hmoty v [[íl]]ovitých (bahnitých) sedimentoch sú oveľa vyššie ako v [[piesok|piesčitých]], kde je ich rozklad oveľa dôkladnejší. Z toho vyplýva prvý dôležitý záver, že materskými horninami ropy sú často práve ílovité horniny<ref name="Mišík, 1976">[[Milan Mišík|Mišík, M.]] 1976: ''Geologické exkurzie po Slovensku.'' SPN, Bratislava, 276 s.</ref>. Ďalšími vhodnými materskými horninami sú čierne [[ílovitá bridlica|bridlice]], vápnité íly ([[slieň|sliene]]), [[krieda (hornina)|krieda]] a [[vápenec|vápence]]. Obsah organického uhlíka v materskej hornine sa pohybuje od 1 – 10 %, priemerne 2,5 %.
 
Organické bahno, tzv. [[sapropel]], je po uložení prekryté mladšími [[sediment]]ami a je čoraz hlbšie pochované. Najvýznamnejší podiel ropy tvoria ľahké, parafinické uhľovodíky, ktoré sú však zastúpené v organickej hmote bahien len celkom podradne. Je teda zrejmé, že po pochovaní musia organické látky prejsť fázou výrazných zmien, tvorby nových zlúčenín a preskupenia vzájomných podielov zložiek v prospech uhľovodíkov. Z organickej hmoty sú pre vznik ropy významné [[bitúmen]]y a to predovšetkým [[lipid]]y, látky príbuzné [[tuk]]om. Predpokladá sa, že dôležitým [[katalyzátor]]om týchto procesov môžu byť [[ílové minerály]]<ref name="Mišík, 1976" />.
 
Teplotný rozsah vzniku ropy je od 60{{--}}150 °C, čo zodpovedá hĺbke pochovania 2 až {{km|5|m}}. Hĺbkový a teplotný interval, v ktorom je proces tvorby ropy (dozrievania) najefektívnejší sa nazýva [[ropné okno]]. Organická hmota sa vplyvom tepla a tlaku premieňa najskôr na [[kerogén]], potom na [[živica|živicu]] a nakoniec na ropu a [[zemný plyn]]. Tento proces trvajúci milióny rokov sa nazýva dozrievanie alebo maturácia ropy. Má 3 štádiá:
Riadok 63:
* [[metagenéza (ropa)|metagenéza]] – prebieha od teploty 125 °C a hĺbky viac ako {{km|4|m}}. Je posledným štádiom vývoja organickej hmoty, pri ktorom už nedochádza k vzniku ropy ale iba suchého [[zemný plyn|zemného plynu]].
 
Niektoré organické zlúčeniny sa napriek tomu zachovávajú takmer bezo zmeny, napríklad [[porfyrín]]y, ktoré sú derivátmi [[chlorofyl]]u. Ropa je po dozretí v hornine veľmi rozptýlená. V dôsledku rozdielu hustôt a všesmerného tlaku však uhľovodíky z materskej horniny migrujú, väčšinou smerom k povrchu. Migráciu umožňujú okolité priepustné horniny. Veľmi vhodné sú hlavne [[pieskovec|pieskovce]], ktoré majú vysokú [[pórovitosť]]. Migrácia uhľovodíkov pozdĺž priepustných [[vrstva (geológia)|vrstiev]] z materskej horniny cez kolektor do [[rezervoár (geológia)|rezervoára]] v poréznych horninách sa nazýva primárna migrácia. Uhľovodíky môžu cez horninové prostredie prenikať až k povrchu, kde zoxidujú alebo iným spôsobom degradujú. Po dosiahnutí zemského povrchu sa prchavé (tekuté) zložky ropy odparia a na mieste zostanú pevné [[vosk]]y a [[asfalt]]<ref name="geology.cz" />. Zachová sa iba tá ropa, ktorá sa zachytí do [[pasca (geológia)|pascí]]. Takéto pasce môžu byť tvorené nepriepustným nadložím (tzv. litologická pasca), najmä [[íl]]y alebo [[evaporit]]y; alebo v dôsledku vhodných tektonických podmienok (tzv. štruktúrna pasca), rôzne [[zlom (geológia)|zlomy]] a [[vrása|vrásy]], hlavne [[antiklinála|antiklinály]]. V pasci sa prchavé uhľovodíky oddeľujú v podobe zemného plynu a tvoria najvyššiu časť ropného ložiska<ref name="geology.cz" />.
Dôležitým faktorom zachovania ropy v pasciach sú tiež stabilné geologické podmienky. Po zachytení už nemôže dôjsť k zvyšovaniu teploty ani komplikovanejšej tektonickej aktivite, ktorá by mohla spôsobiť nárast teploty a [[metamorfóza (geológia)|metamorfózu]], výzdvih, [[zvetrávanie]]<ref name="Rojkovič et al., 2006" /> alebo jednoducho dezintegrovať pascu tak, že z nej ropa začne unikať.
 
=== Anorganický pôvod ropy ===
Riadok 79:
''Terciárne metódy'' nastupujú v okamihu, keď už ani sekundárne metódy nestačia na udržanie produkcie a ťažba je ešte stále ekonomická, čo závisí od aktuálnej ceny ropy, kvality ropy a výšky ťažobných nákladov. Ich princípom je zníženie [[viskozita|viskozity]] zostávajúcej ropy, väčšinou injektážou horúcej vodnej pary získavanej často [[kogenerácia|kogeneráciou]], pričom sa spaľovaním zemného plynu vyrába [[elektrina]] a odpadové teplo sa využije na tvorbu vodnej pary. Niekedy sa tiež ropa zohrieva zapálením časti ropného ložiska. Príležitostne sa tiež používa injektáž [[detergent]]ov. Terciárne metódy dovoľujú vyťažiť ďalších 5 – 15 % ropy v nálezisku.
 
Väčšina – asi 3/4 ropy sa ťaží na pevnine. No nárast cien ropy po ropnej kríze v [[70. roky 20. storočia|70. rokoch 20. storočia]] umožnil spoločnostiam viesť nákladnejšiu ťažbu v oblasti plytkých morských [[šelf]]ov, odkiaľ dnes pochádza 1/4 ropy a 1/5 plynu. Vŕtanie na šelfoch je však 6 – 7-krát drahšie ako na pevnine<ref name="Rojkovič et al., 2006" />. Ťažbu ropy výrazne omedzuje možnosť jej prepravy. Stavba [[ropovod]]ov a [[plynovod]]ov je ekonomicky veľmi náročná, väčšinou obmedzená na pevninu.
 
== Využitie a spracovanie ropy ==