Destillatie
Om de stoffen uit aardolie te kunnen gebruiken, moeten ze wel worden geïsoleerd. De aardolie moet dus worden gescheiden. Omdat aardolie min of meer vloeibaar is, liggen filtratie en centrifugeren niet voor de hand. Koolwaterstoffen hebben vaak heel vergelijkbare oplosbaarheden (ze mengen allemaal nauwelijks tot niet met water), dus extraheren is ook niet echt een geschikte scheidingsmethode. Een verschil tussen de vele verschillende koolwaterstoffen in aardolie is hun kookpunt. Daarom kan worden gekozen voor indampen of destilleren. Dé scheidingsmethode voor het scheiden van aardolie is destillatie. Men maakt gebruik van destillatietorens (van tientallen meters hoog). Het principe van de aardoliedestillatie is als volgt:
- de ruwe aardolie wordt onderin een destillatietoren gebracht en sterk verhit;
- de meeste stoffen in het mengsel verdampen (l)→(g) ) en deze hete dampen stijgen op;
- hoe hoger je in de toren komt, des te koeler is de toren. De dampen koelen dus af;
- stoffen met een hoog kookpunt (hoge kooktemperatuur) komen alweer vrij snel onder hun kookpunt. Deze stoffen condenseren ( (g)→(l) ) dus vrij laag in de toren alweer;
- stoffen met een laag kookpunt condenseren pas, wanneer ze sterk zijn afgekoeld. Dit gebeurt dus pas hoog in de toren;
- stoffen met een héél laag kookpunt (dus stoffen die bij 20ºC, kamertemperatuur, al gasvormig zijn) worden als gas bovenaan de toren apart afgescheiden.
Op deze manier ontstaan op elke hoogte vloeistoffen. Deze stromen naar aftappunten en worden afgetapt. De vloeistof of een bepaalde hoogte is een mengsel. In dit mengsel zitten stoffen met ongeveer dezelfde kookpunten. Zo’n vloeistofmengsel noemt men een aardoliefractie. Een aardoliefractie heeft geen kookpunt (het is immers een mengsel!), maar een kooktraject: de kookpunten van de verschillende stoffen in de fractie liggen tussen bepaalde grenzen. De destillatie van aardolie noemt men gefractioneerde destillatie.
Enkele bekende aardoliefracties met hun kooktrajecten (in ºC) en samenstelling (in aantal Catomen per molecuul) zijn:
- gas (LPG, liquid patrol gas) Tk < 20 C1 – C4
- lichte benzine 20 < Tk < 100 C5 – C6
- nafta 100 < Tk < 150 C6 – C12
- kerosine 150 < Tk < 250 C9 – C16
- gasolie 250 < Tk < 370 C15 – C25
- residu 370 < Tk C25 en hoger
Schematische weergave van een destillatietoren. Fracties met een hoog kookpunt condenseren onderin de toren waar de temperatuur het hoogst is en fracties met een laag kookpunt condenseren bovenin de toren.
In verschillende boeken kun je verschillende grenzen (Tk en/of aantal C-atomen) voor de fracties tegenkomen, maar de algehele trend is overal wel vergelijkbaar. Na afloop van gefractioneerde destillatie worden mengsels en géén zuivere stoffen verkregen.
Bedenk: na de destillatie van aardolie zijn geen nieuwe stoffen verkregen. Het is immers een scheiding van een mengsel. Wanneer een verdere zuivering van een aardoliefractie noodzakelijk is, zal opnieuw een
scheidingsmethode moeten worden ingezet. Opnieuw is dan destillatie de belangrijkste kandidaatmethode
Film
Klik op onderstaande link voor een film over het destilleren van ruwe aardolie.
Kraken
Kraken is een scheikundige techniek die vooral gebruikt wordt bij de verwerking van aardolieproducten. Bij deze techniek worden grotere organische moleculen omgevormd tot moleculen met een lager moleculair gewicht of tot moleculen die betere eigenschappen hebben met betrekking tot de verbranding.
De reactieproducten van het kraakproces hangen sterk af van de temperatuur waarbij de reacties plaatsvinden, als ook van de eventuele gebruikte katalysatoren. De techniek kan echter ook toegepast worden om onverzadigdheden (dubbele bindingen) te introduceren, bijvoorbeeld door kraken van 1-penteen, waarbij etheen en propeen als belangrijkste reactieproducten ontstaan. De kleinere moleculen die bij kraken ontstaan zijn vaak onverzadigd, omdat lichte verzadigde koolwaterstoffen relatief meer waterstofatomen nodig hebben dan in de reactie beschikbaar zijn. Onverzadigde koolwaterstoffen hebben dubbele bindingen, die een goed aanknopingspunt vormen voor vervolgreacties. Hierdoor zijn de producten van het kraakproces goed bruikbaar als grondstoffen in diverse petrochemische processen.
Film
Klik op onderstaande link voor een film over de werking van een kraakinstallatie.
Bronnen
