Διαφορά μεταξύ αργού πετρελαίου και πετρελαίου σχιστόλιθου

Κύρια διαφορά – Ακατέργαστο πετρέλαιο έναντι σχιστολιθικού πετρελαίου

Τα ορυκτά καύσιμα είναι μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας που σχηματίζονται από την καθίζηση φυτών και ζώων που πέθαναν πριν από εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Αυτά τα καύσιμα μπορούν να υποδιαιρεθούν σε δύο κατηγορίες σε πετρελαϊκές και μη πετρελαϊκές πηγές ενέργειας. Το πετρέλαιο είναι η πιο άφθονα χρησιμοποιούμενη πηγή ενέργειας και γενικά υπάρχει σε υγρή κατάσταση. Το αργό πετρέλαιο είναι ένα παράδειγμα πετρελαίου, το οποίο αποτελείται από μείγματα υδρογονανθράκων και μεταβλητές ποσότητες ενώσεων που περιέχουν θείο, άζωτο και οξυγόνο. Σε αντίθεση με το αργό πετρέλαιο, το πετρέλαιο από σχιστόλιθο είναι ένα μη πετρελαϊκό καύσιμο, το οποίο φυσικά υπάρχει σε στερεή κατάσταση ως πετρέλαιο σχιστολιθικού πετρελαίου ή κερογόνο. Αυτό το οργανικό ίζημα θα πρέπει να αποσυντεθεί θερμικά για να ληφθεί υγρό σχιστολιθικό έλαιο. Ως εκ τούτου, το σχιστολιθικό πετρέλαιο ονομάζεται επίσης συνθετικό αργό πετρέλαιο. Η κύρια διαφορά μεταξύ αργού πετρελαίου και σχιστολιθικού πετρελαίου είναι ότι το αργό πετρέλαιο υπάρχει φυσικά σε υγρή κατάσταση ενώ το σχιστολιθικό πετρέλαιο υπάρχει φυσικά σε στερεή κατάσταση. Το Σχήμα 1. απεικονίζει την ταξινόμηση των οργανικών ιζημάτων της γης σύμφωνα με τη φυσική κατάσταση, την παρουσία υδρογονανθράκων και την παραγωγή τους.

Τι είναι το αργό πετρέλαιο

Το αργό πετρέλαιο είναι ένα σκουρόχρωμο, πολύ παχύρρευστο, πολύπλοκο μείγμα υδρογονανθράκων και ετεροατομικών ενώσεων που μπορεί να διαχωριστεί σε κλάσματα με απόσταξη. Το αργό πετρέλαιο υποδεικνύει τη φυσική κατάσταση του καυσίμου όπως βρίσκεται σε δεξαμενές. Επομένως, θα πρέπει να βελτιωθεί ώστε να πληροί τις απαιτούμενες προδιαγραφές των εφαρμογών τελικής χρήσης του. Τα περισσότερα από τα καύσιμα μεταφοράς όπως η βενζίνη, το ντίζελ και τα αεροπορικά καύσιμα είναι κλασματικά αποστάγματα αργού πετρελαίου. Αυτό έχει χαμηλή οικονομική αξία σε σύγκριση με το διυλισμένο πετρέλαιο. Η χημική σύνθεση και οι φυσικές ιδιότητες του αργού πετρελαίου όπως το χρώμα, η οσμή, η πτητότητα, το ειδικό βάρος, το ιξώδες κ.λπ. ποικίλλουν ανάλογα με την πίεση, τον όγκο και τη θερμοκρασία της προέλευσης του αργού πετρελαίου. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει το κλάσμα της τυπικής απόσταξης αργού πετρελαίου.

Εύρος σημείου βρασμού/ C	Αριθμός ατόμων άνθρακα	Προϊόντα άνθρακα
<30	C1 -C4	Φυσικό αέριο, μεθάνιο. Αιθάνιο, LPG
30-200	C4 -Γ12	Πετρελαϊκός αιθέρας (C5 , C6 ), ευθύ ρούμι βενζίνης
200-300	C12 – C15	Κηροζίνη, Πετρέλαιο Θέρμανσης
300-400	C15 -C25	Gas oil, Diesel, λιπαντικό, κεριά
>400	>C25	Υπολειμματικό λάδι, Πίσσα

Πίνακας 1. Κλάσματα τυπικής απόσταξης αργού πετρελαίου

Επιπλέον, το αργό πετρέλαιο χωρίζεται σε δύο τύπους με βάση την περιεκτικότητά του σε θείο. Εάν η περιεκτικότητα σε θείο είναι μεγαλύτερη από 0,5% (w/w), ονομάζονται ξινό ακατέργαστο, και εάν είναι μικρότερη από 0,5% (w/w), ονομάζονται γλυκό ακατέργαστο. Αυτό το αργό πετρέλαιο χαμηλής περιεκτικότητας σε θείο είναι πιο φιλικό προς το περιβάλλον επειδή μειώνει τη διάβρωση του κινητήρα και παράγει χαμηλές ποσότητες SOx κατά την καύση του καυσίμου.

Τι είναι το σχιστολιθικό πετρέλαιο

Το πετρέλαιο σχιστόλιθου είναι ένα μη συμβατικό καύσιμο που εμφανίζεται φυσικά ως στερεό σε μια ειδική κατηγορία ασφαλτούχων πετρωμάτων που ονομάζονται πετρελαϊκοί σχιστόλιθοι. Αυτοί οι σχιστόλιθοι πετρελαίου είναι αργιλώδη, ελασματοποιημένα ιζήματα, γενικά με υψηλή οργανική περιεκτικότητα που μπορούν να αποσυντεθούν θερμικά για την παραγωγή πετρελαίου που είναι γνωστό ως σχιστολιθικό πετρέλαιο. Τα οργανικά υλικά (κερογόνο) στα ιζήματα δεν μπορούν να μετατραπούν σε σχιστολιθικό πετρέλαιο χωρίς την παροχή επεξεργασιών υψηλής θερμοκρασίας όπως πυρόλυση, υδρογόνωση ή θερμική διάλυση. Ως εκ τούτου, ονομάζεται Συνθετικό αργό πετρέλαιο. Η ορυκτική σύστασή τους ποικίλλει ανάλογα με την προέλευσή του και γενικά περιέχει ορυκτά αργίλου, δολομίτη, ασβεστίτη και ανθρακικά άλατα κ.λπ. Οι εμπορικά σημαντικές δεξαμενές σχιστόλιθου πετρελαίου βρίσκονται στο Wyoming, στη Γιούτα και στο Κολοράντο των βορειοδυτικών Ηνωμένων Πολιτειών. Αυτό το πετρέλαιο σχιστόλιθου, που ονομάζεται επίσης "σφιχτό πετρέλαιο", μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας ή μετά από διύλιση όπως ακριβώς το αργό πετρέλαιο. Ωστόσο, το τυπικό λάδι έχει υψηλή αναλογία πτητικών ενώσεων και χαμηλή περιεκτικότητα σε θείο. Η παραγωγή λαδιού με θερμικές επεξεργασίες αποδίδει σημαντική ποσότητα πτητικών αερίων όπως προπάνιο, βουτάνιο και υγρά χαμηλού σημείου βρασμού όπως πεντάνιο, φυσική βενζίνη, νάφθα κ.λπ. Η παρουσία συστατικών χαμηλού σημείου βρασμού κάνει το σχιστολιθικό έλαιο εξαιρετικά εκρηκτικό και εξαιρετικά εύφλεκτο.

Σχιστόλιθος πετρελαίου

Διαφορά μεταξύ αργού πετρελαίου και σχιστολιθικού πετρελαίου

Εμφάνιση

Αργό πετρέλαιο εμφανίζεται στο υπόγειο σε υψηλή πίεση και θερμοκρασία. Αυτή η θερμοκρασία και η πίεση ποικίλλουν ανάλογα με το βάθος της δεξαμενής.

Σχιστολιθικό πετρέλαιο δεν πρέπει να εκτεθεί σε επαρκή πίεση και θερμοκρασία για να μετατρέψει τους παγιδευμένους υδρογονάνθρακες σε αργό πετρέλαιο. Οι εναποθέσεις κερογόνου σε πετρώματα σχιστολιθικού πετρελαίου μετατρέπονται ήπια σε αργό πετρέλαιο με φυσικές διαδικασίες.

Χημική σύνθεση αργού πετρελαίου και σχιστολιθικού πετρελαίου

Στοιχείο	Εύρος % σεΑργό πετρέλαιο	Εύρος % σεΣχιστολιθικό πετρέλαιο
Άνθρακα	83- 85	–
Υδρογόνο	10- 14	–
Άζωτο	0.1-            2	1,5- 2
Οξυγόνο	0,05- 1,5	0,5- 1
Θείο	0,05- 6,0	0,15- 1
Μέταλλο	<0.1	–

Πίνακας 2. Χημική σύνθεση τυπικού αργού πετρελαίου και σχιστολιθικού πετρελαίου κατά βάρος

Σύμφωνα με τις στατιστικές αξιολογήσεις, το τυπικό σχιστολιθικό πετρέλαιο περιέχει περισσότερες αζωτούχες ενώσεις, περισσότερες οξυγονωμένες ενώσεις και χαμηλή περιεκτικότητα σε θείο σε σύγκριση με το συμβατικό αργό πετρέλαιο. Η υψηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο στο σχιστολιθικό πετρέλαιο οδηγεί σε σχηματισμό ελεύθερων ριζών και διευκολύνει την καύση του καυσίμου.

Ιδιότητες αργού πετρελαίου και σχιστολιθικού πετρελαίου

Συμβατικό Αργό πετρέλαιο εμφανίζεται φυσικά σε δεξαμενές σε υγρή κατάσταση. Έχει υψηλή ρευστότητα και χύνεται σε εύρος υψηλών θερμοκρασιών. δηλαδή -60 έως 30 C.

Σχιστολιθικό πετρέλαιο είναι ένα συνθετικό αργό πετρέλαιο, το οποίο σχηματίζεται με θερμική αποσύνθεση στερεού κερογόνου σε πετρώματα σχιστόλιθου πετρελαίου. Αυτό είναι λιγότερο ρευστό από το αργό πετρέλαιο και χύνεται σε θερμοκρασίες μεταξύ 24 και 27 C.

Χρήση αργού πετρελαίου και σχιστολιθικού πετρελαίου

Κλασματική απόσταξη αργού πετρελαίου παράγει πολλά καύσιμα μεταφοράς όπως βενζίνη, καύσιμο τζετ, ντίζελ, κηροζίνη κ.λπ. Επιπλέον, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρώτη ύλη για πολλά χημικά προϊόντα όπως πλαστικά, φαρμακευτικά προϊόντα, λιπάσματα, φυτοφάρμακα, διαλύτες κ.λπ.

Σχιστολιθικό πετρέλαιο χρησιμοποιείται κυρίως ως πετρέλαιο θέρμανσης, ναυτιλιακό καύσιμο ή χημικό για συντηρητικό ξύλου σιδηροδρομικών γραμμών κ.λπ. Σε αντίθεση με το αργό πετρέλαιο, αυτό δεν χρησιμοποιείται συχνά ως πρώτη ύλη για χημικά προϊόντα. Ωστόσο, οι ενώσεις υψηλού σημείου βρασμού σε σχιστολιθικό πετρέλαιο μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή μεσαίων αποσταγμάτων όπως κηροζίνη, ντίζελ, καύσιμο αεριωθουμένων κ.λπ. Η πρόσθετη θερμική πυρόλυση απαιτεί την παραγωγή βενζίνης χαμηλού σημείου βρασμού. Τα καύσιμα μεταφοράς που παράγονται από σχιστολιθικό πετρέλαιο είναι χαμηλής ποιότητας σε σύγκριση με τα υψηλότερης ποιότητας συμβατικά καύσιμα.

Αναφορά:

Speight, J. G., Handbook of petroleum product analysis. John Wiley &Sons:2015.

Speight, J., Εγχειρίδιο Synthetic fuels:ιδιότητες, διεργασία και απόδοση. 2008

Speight, J. G., Η χημεία και η τεχνολογία του πετρελαίου. Τύπος CRC:2014.

Olah, G. A.; Molnar, Α., Υδρογονανθρακική χημεία. John Wiley &Sons:2003.