Vše o palivech - Výroba paliv (3. díl)

Základem je tradiční destilace. Tou se z ropy získávalo palivo vlastně od samého počátku. Principem je, že destilací se dostávají z ropy jednotlivé uhlovodíkové substance podle jejich bodu varu. Z ropy se tak postupně získá benzín (teploty 30 -180° C), kerosin a petrolej (nad 180° C), nafta (nad 220° C), naftalen a těžké frakce ropy. Nad 360° C už nelze normálně destilovat, a tak musí nastoupit vakuová destilace. Jenže ani ta nezvýší výtěžnost v maximální míře 25 % z původního objemu ropy. A to je dost málo. Navíc vydestilovaný benzín a nafta nemají dostatečné vlastnosti, které by jim umožnily práci v současných motorech.

1) Krakování
A tak na řadu musí přijít složitější procesy, jimiž je např. krakování. Asi si vzpomínáte na školu, že o takovém procesu jste se učili. Jednoduše řečeno je to proces, kdy těžké molekuly dokážeme rozbít jejich roztržením vazby a udělat z nich molekuly lehké (olefiny, izoparafiny). Pokud nerozumíte všem termínům, přečtěte si předchozí díl, kde se těmito názvy zabýváme.

Krakování ovšem není tak jednoduché. Ropa není všude stejná. Není všude stejná technologie, požadavky na paliva a další produkty z ropy. A tak musí do hry vstupovat různé krakovací procesy.

1) A) Termické krakování
Tomuto postupu se také říká termolýza. Jde vlastně o postupný proces štěpení do teplot 600° C. Výš už hovoříme o pyrolýze, kde se vyrábí alkeny, jako je etylen či propylen, pro další využití v jiných chemických procesech. Termolýza má však stále velmi malé hodnoty výtěžnosti a také oktanového čísla.

1) B) Katalytické krakování
Za přítomnosti dodané látky se celý krakovací proces výrazně zefektivní. Především když se přidají kyselé katalyzátory, jako jsou hlinitokřemičitany. Lehké složky vzniklé tímto krakováním mají už vhodnější oktanové číslo. Stále sice není takové, jaké bychom očekávali od benzínu, ale už se dostávají na dostřel. Těžší frakce bohužel nevyhovují pro přidání do nafty, takže jsou spíš dále součástí topných olejů.

1) C) Hydrokrakování
Je to vlastně spojení obou předchozích krakovacích procesů s tím, že se ještě přidá do celé reakce vodík. Původně se tento postup vytvořil pro krakování uhlí a dehtu, ale nyní má nezastupitelnou roli ve výrobě paliv. Jejich produktem jsou totiž parafiny (n-alkany), které jsou vhodnou složkou nafty a leteckého benzínu. Lehčí frakce se ovšem mohou přidávat do benzínu až po dalších úpravách.

2) Izomerace
Mít jen rozbité krátké řetězce není dobré. Jednoduché frakce benzinů se tak při izomeraci stávají rozvětvenějšími a složitějšími. Zároveň mají vyšší oktanové číslo.

3) Reformace
Ještě lepším procesem pro získání vysokooktanového benzínu je reformace. Za přispění katalyzátoru s obsahem platiny se z těžších frakcí dostávají izoalkany a aromáty s vysokým oktanovým číslem.

4) Hydrodesulfatizace
Ve všech popsaných procesech se nikde nevyskytuje informace o základní složce každé ropy – síře. A tu my už samozřejmě v palivech nechceme. Procesem, kdy za pomoci vodíku vyvazujeme síru hlavně z nafty a některých benzínových frakcí, dostáváme z paliva i mnohé jiné látky. Palivo se tak stává stabilnějším, ale bohužel se také odstraňuje jeho mazivost. Takže moderní nafty potřebují hromady aditiv, která tuto mazivost zaručí.

Co jsou aditiva? Aditiva jsou látky, které zlepšují vlastnosti paliv. Palivo jako takové by dnes bez aditiv v motorech neuspělo. Nároky jsou tak vysoké, že paliva musí být aditivy výrazně „přikořeněna“. Například se aditivy zvyšuje odolnost proti klepání. Tím jedním ze základních prvků, který toto dokáže, je trimetylpentan, známý také jako izooktan. Však také informaci o odolnosti proti klepání s sebou nese takzvané oktanové číslo. O něm však až v příštím dílu.

Další aditiva, která se přidávají podle potřeby do paliv, jsou například étery (a další hydrokarbonáty), které zlepšují startovací schopnost nafty. Také tetranitrometan (známý jako TNM), který je velmi stabilním prvkem a prakticky jej nelze přivést k výbuchu. Používá se tady ke zvýšení cetanového čísla.

Dále se přidávají doplňky pro zlepšení skladovatelnosti (především pro snížení reakce paliva se vzduchem a vytváření vody), stálobarevnosti, teplotní odolnosti, antikorozivní přípravky…

Když se dnes podíváte na palivo, měli byste po přečtení tohoto článku vědět, že obyčejný benzín se skládá z více než 300 různých uhlovodíkových řetězců a hromady aditiv. Právě ta dělají z moderních paliv ještě modernější. Takže jestli vám připadá, že některé palivo funguje ve vašem motoru lépe, je to především proto, že v něm je více té či oné složky aditiv. Základ bývá většinou téměř stejný, i když stejný benzín nevyrobí dvakrát za sebou ani ta samá rafinerie.

Co jsme již zveřejnili?
Vše o palivech - Historie (1. díl)
Vše o palivech - Chemie paliv (2. díl)
Vše o palivech - Výroba paliv (3. díl)
Vše o palivech - Oktanové a cetanové číslo (4. díl)
Vše o palivech - Kvalita benzínu (5. díl)
Vše o palivech - Kvalita nafty (6. díl)
Vše o palivech - Spalování paliv (7. díl)
Vše o palivech - Emise - přehled škodlivin (8. díl)
Vše o palivech - Vznik škodlivin v motorech (9. díl)
Vše o palivech - Čištění výfukových plynů (10. díl)

Foto: CME Group