Estrazione di gas naturale

Il gas naturale si verifica nello strato esterno della crosta terrestre, cioè la litosfera. È stato creato come risultato della trasformazione di sostanze organiche in diverse condizioni di pressione e temperatura, che vanno avanti da molti milioni di anni. Il gas naturale è costituito principalmente da metano (CH4) e dai suoi omologhi (C3-C4). La sua composizione dipende fortemente dal tipo di deposito da cui viene estratto. Naturalmente, oltre al metano e ai suoi omologhi, il gas naturale contiene anche una serie di componenti indesiderati, come azoto, acqua, idrogeno solforato o anidride carbonica.

In condizioni naturali, il gas può accompagnare il petrolio greggio o verificarsi separatamente. Si presenta principalmente in due forme: come un gas liberamente disciolto in acqua o olio, o nella forma assorbita in rocce o carbone.

Gas prodotto con metodi industriali

Diversi tipi di gas possono essere ottenuti utilizzando metodi industriali:

a) Gas liquidi – popolarmente indicato come GPL (gas di petrolio liquefatto). I loro componenti principali sono propano (C3H8), butano e isobutano (C4H10). Sono ottenuti principalmente stabilizzando benzina grezza, petrolio greggio o elaborando gas di raffineria da processi di reforming, cracking e pirolisi.
b) Gas di città – ottenuto nelle condizioni di carbonizzazione a bassa e media temperatura del carbone.
c) Gas di carbone – prodotto nel processo di degassamento del carbone ad alta temperatura.
d) Gas da gassificazione del carbone-si ottiene agendo su lignite o carbone nero con una miscela di vapore acqueo e ossigeno a temperature superiori a 900°C. La sua composizione dipende dalla tecnologia di gassificazione utilizzata. Il fattore economico più importante è la produzione di una miscela di CO e H2 (i cosiddetti syngas).

Applicazione e vantaggi dei combustibili a gas

I combustibili a gas presentano una serie di vantaggi. Sono caratterizzati principalmente da un’elevata efficienza energetica. Inoltre, forniscono una temperatura di combustione costante, non richiedono stoccaggio per l’utente e bruciano senza fumo (senza ceneri ed emissioni di ossidi di zolfo). Il gas naturale è un prezioso vettore energetico e una materia prima importante nel settore: chimica (produzione di syngas), energia (motori a combustione a pistone, turbine a gas, generatori), edilizia (produzione, vetro, cemento e ceramica da costruzione) e metallurgia (forni di riscaldamento).

Estrazione di petrolio

Scegliere la posizione di un nuovo giacimento petrolifero è un processo molto complicato e costoso. Si inizia con l’esecuzione di indagini sismiche al fine di cercare strutture geologiche appropriate che possano creare depositi di petrolio. A questo scopo vengono utilizzati due metodi di ricerca. Il primo consiste nel fare esplosioni sotterranee vicino al deposito e osservare le reazioni sismiche che consentono di ottenere informazioni sulla sua posizione e dimensione. Il secondo metodo consiste nell’ottenere questi dati dalle onde sismiche presenti in natura.

La prima fase di estrazione dell’olio consiste nel praticare un foro profondo nel terreno. Successivamente, un involucro (tubo di acciaio) viene posizionato nel foro praticato, garantendo la stabilità dell’intera struttura. Nella fase successiva, vengono realizzati più fori per consentire un maggiore flusso dell’olio estratto. Al fine di sciogliere gli inquinanti nel pozzo annoiato, viene spesso utilizzato acido cloridrico, che acidifica efficacemente le formazioni di carbonato e calce e rimuove i depositi di incrostazioni, ruggine e carbonite. L’acido cloridrico viene anche utilizzato per rimuovere il cemento residuo rimanente dopo il processo di perforazione. Nella fase successiva, un’installazione speciale viene posizionata nella parte superiore del pozzo, a volte chiamata “albero di Natale”. È un insieme di valvole, tubi e raccordi combinati progettati per regolare la pressione e il flusso di petrolio e gas.

Dopo il collegamento dell’intero apparato, avviene la fase di recupero primaria. Per estrarre l’olio in questo processo, vengono utilizzati molti meccanismi naturali, ad esempio il drenaggio per gravità. Il tasso di recupero nella fase primaria di solito non supera il 15%. Con un’ulteriore estrazione, la pressione sotterranea diminuisce e diventa insufficiente per continuare a spostare l’olio in superficie. A questo punto inizia la fase di recupero secondario.

Esistono molte tecniche per il recupero secondario del petrolio. Di solito comportano la fornitura di energia esterna al deposito iniettando fluidi (ad esempio acqua) o gas (ad esempio aria, anidride carbonica) per aumentare la pressione nel sottosuolo. Il tasso medio di recupero dopo le operazioni di recupero dell’olio primario e secondario di solito non supera il 45%. L’ultima fase del processo di estrazione è il cosiddetto recupero del terzo ordine, che può essere ottenuto utilizzando varie tecniche. Il primo di essi riduce la viscosità dell’olio attraverso il riscaldamento termico. Il secondo è l’iniezione di gas nel deposito (iniezione di anidride carbonica). L’ultimo metodo è chiamato inondazioni chimiche. Consistono nel mescolare polimeri densi e insolubili con acqua e iniettarli sottoterra. Il recupero terziario consente un ulteriore 15% della produzione di petrolio dal deposito.

A causa delle riserve finali di giacimenti petroliferi terrestri, è iniziata la ricerca delle sue risorse sotto il fondo marino. A tale scopo, vengono costruite piattaforme di perforazione, che è un processo complicato, costoso e dispendioso in termini di tempo: la costruzione della piattaforma mineraria di solito dura 2 anni. Possono essere fissati in modo permanente al fondo (profondità fino a 90 m) o alla deriva su galleggianti speciali, fissati con un sistema di ancoraggio. Le piattaforme di perforazione offshore sono solitamente collegate a una rete di diverse decine di pozzi che estraggono olio nelle rocce porose. Oltre a estrarre olio sulla piattaforma di perforazione, è anche separato dal gas. La materia prima così ottenuta viene trasportata attraverso un sistema di condotte verso una raffineria o verso una nave mineraria e di trasbordo. Quindi petrolio e gas vengono inviati alla petroliera, che lo trasporta a terra.

Naturalmente, la quantità di olio recuperato non dipende solo dalle tecniche di perforazione utilizzate. I fattori chiave in questo caso sono aspetti geologici, come la permeabilità della roccia, la forza delle pulsioni naturali, la porosità del deposito o la viscosità dell’olio stesso.

Lavorazione del petrolio greggio

Il petrolio greggio estratto viene lavorato nelle raffinerie per ottenere combustibili, oli, lubrificanti, asfalti e altri prodotti. Molto spesso, il petrolio greggio viene separato in frazioni senza un cambiamento chimico dei suoi componenti. In questo modo si ottengono gas di raffineria volatili a temperatura ambiente, etere di petrolio con un punto di ebollizione di 35-60°C, benzina leggera e pesante, cherosene, diesel con diversi punti di ebollizione e mazut (cioè un residuo con un punto di ebollizione superiore a 350°C).

Il petrolio greggio subisce vari processi, come:

a) Cracking – consiste nella decomposizione di idrocarburi alifatici lunghi trovati in mazut pesanti e frazioni di petrolio, in composti con catene più corte presenti nella benzina e nel gasolio. Oltre agli idrocarburi alifatici a catena corta, nel processo si formano anche metano, GPL, idrocarburi insaturi e coke. Il cracking può essere avviato con metodi termici, catalitici o di radiazione.
b) Reforming – questo è un processo applicato a frazioni di petrolio leggero o prodotti ottenuti da cracking al fine di ottenere combustibili con un elevato numero di ottano. Il processo viene eseguito in presenza di idrogeno utilizzando catalizzatori di platino molto costosi. Il processo di reforming produce idrogeno, gas di raffineria, GPL, isobutano e n-butano.
c) Distillazione – ha lo scopo di separare il petrolio greggio in frazioni di ebollizione in vari intervalli di temperatura. Grazie a questo processo si ottengono frazioni di base, come: gas secco e umido, benzina leggera e pesante, cherosene, gasolio, mazut e gudron.
d) Alchilazione – questa è la reazione delle olefine con isobutano, con conseguente formazione di isoparaffine con peso molecolare più elevato e numero di ottano. Nel processo di alchilazione, l’acido solforico può essere usato come catalizzatore.
e) Processo di pirolisi – degradazione effettuato senza ossigeno a temperature molto elevate. Viene utilizzato per abbattere le frazioni di olio pesante in benzina pirolitica, oli e catrame.

L’offerta del Gruppo PCC per l’industria mineraria

Al fine di migliorare l’estrazione e la sua lavorazione, l’uso di varie sostanze chimiche è di fondamentale importanza. La soda liscivia è utilizzata nella raffinazione di petrolio greggio, oli minerali, pece e bitume e estrazione di gas di scisto. L’idrossido di sodio nel gruppo PCC è prodotto da un processo di elettrolisi a membrana e fornito sotto forma di soluzione con una concentrazione di ca. 50%. Un’altra applicazione dell’idrossido di sodio nell’industria mineraria è il trattamento delle acque reflue e dei prodotti liquidi di coking.

Un importante gruppo di prodotti di grande utilità nell’estrazione e nella produzione di petrolio e gas sono i tensioattivi. I tensioattivi riducono la tensione interfacciale tra petrolio greggio e roccia. Ciò riduce le forze di adesione e l’olio aggiuntivo può essere rilasciato dal campo petrolifero. I tensioattivi sono anche usati come mezzo per ridurre i danni ecologici derivanti dall’olio e dall’altra lisciviazione del petrolio. Possono anche essere utilizzati per pulire serbatoi e vasi necessari per il trasporto della materia prima estratta.

Uno dei gruppi più importanti di tensioattivi utilizzati nelle preparazioni detergenti sono i solfati di alchil etere offerti dal gruppo PCC nella serie SULFOROKAnol. Questi prodotti, a causa del loro carattere anionico, funzioneranno bene nelle formulazioni con altri tensioattivi anionici, non ionici e anfoteri. Le loro proprietà lavanti, emulsionanti e schiumogene li rendono utili come ingredienti in formule che puliscono diverse superfici. Acido alchilbenzensolfonico (ABS) e suoi sali, ad esempio ABSNa, hanno anche un uso simile. L’acido ABS / 1 appartiene al gruppo dei tensioattivi anionici. A causa della sua solubilità nel petrolio greggio, può essere un elemento di agenti ausiliari utilizzati per l’estrazione e la lavorazione dell’olio. Inoltre, l’acido ABS / 1, grazie alle sue proprietà detergenti, viene utilizzato per processi di pulizia e sgrassaggio, ad esempio di serbatoi e navi. I prodotti per la pulizia utilizzati nell’industria petrolifera possono includere anche la serie di prodotti ROKAmid. Sono caratterizzati dalla capacità di creare schiuma densa e stabile, anche in una piccola concentrazione. Grazie alla loro forma liquida, i prodotti ROKAmid facilitano in modo significativo tutte le operazioni relative allo stoccaggio, al trasporto e all’erogazione.

Il prossimo gruppo di prodotti necessari nei processi di estrazione di petrolio e gas sono emulsionanti. Sono utilizzati nei metodi industriali di disidratazione e desalinizzazione dell’olio. Questi processi si basano sul riscaldamento dell’olio con l’aggiunta di emulsionanti in un dispositivo chiamato elettro-disidratatore. La miscela così riscaldata viene forzata attraverso lo spazio del sistema di elettrodi concentrici. Le gocce d’acqua si deformano, perdono il loro carico e sono più facili da combinare tra loro, quindi si separano dall’olio. Il petrolio greggio disidratato e desalinizzato può essere sottoposto a ulteriore lavorazione. Ideali come emulsionanti nei processi industriali di disidratazione e desalinizzazione sono i prodotti ROKAnol. Questi sono tensioattivi non ionici appartenenti al gruppo degli alcossi alcoli grassi. I prodotti ROKAnol possono essere utilizzati in una gamma molto ampia di temperature, nonché in ambienti acidi, neutri e leggermente alcalini. Possono anche far parte di detergenti sgrassanti utilizzati nell’industria petrolifera.

Ottime proprietà emulsionanti sono esibite anche dai derivati etossilati dell’estere sorbitano, come ROKwinol 60 e ROKwinol 80. Questi prodotti possono essere componenti di fluidi di perforazione utilizzati nella produzione di petrolio. D’altra parte, gli esteri di sorbitano, come ROKwin 60 e ROKwin 80, possono essere utilizzati nella perdita di sostanze petrolifere nelle acque come agenti disperdenti.