La raffinazione del petrolio

La raffinazione del petrolio è il processo con il quale viene lavorato il petrolio grezzo al fine di ottenere prodotti di sua derivazione con differenti caratteristiche fisico-chimiche e per diversi utilizzi.

Dal petrolio, infatti, riusciamo ad estrarre bitumi, oli, carburanti e gas. Ma non solo questi, il petrolio è ricco di propilene, utile alla creazione di polimeri che andranno poi a formare le plastiche.

La lavorazione del petrolio avviene tramite processo di raffinazione. La raffinazione più diffusa è quella che avviene tramite distillazione “topping” tramite torre di frazionamento.

Prima di vedere sommariamente come avviene la raffinazione è bene tener in mente un concetto fondamentale della fisica: il passaggio di stato della materia.

La materie, così come la conosciamo può trovarsi in 3 stati: solido, liquido, gassoso.

Esempio classico è l’acqua che possiamo trovarla in forma solida (ghiaccio), liquida così come la conosciamo e nella forma gassosa (vapore).

Il passaggio di stato può essere:

• da solido a liquido (fusione);
• da solido a gas (sublimazione);
• da liquido a solido (congelamento);
• da liquido a gas (evaporazione);
• da gas a liquido (condensazione);
• da gas a solido (brinamento).

Chiarito questo concetto passiamo dunque al processo di raffinazione.

Il petrolio, nella sua forma grezza, passa attraverso delle condutture in un forno mantenuto ad una temperatura di 500°C e, scorrendo un una serpentina di tubi, si riscalda gassificandosi e diventando vapore.

Una volta diventato gas il petrolio viene immesso, attraverso la stessuta tubazione nella torre di frazionamento, ovvero la struttura più alta della raffineria.

Questa torre, con altezza che può variare dai 25 ai 70 metri, è una struttura costituita da una torre cilindrica in acciaio all’interno della quale, ad intervalli regolari, si trovano dei piatti orizzontali comunicanti, che dividono la torre in vari “stadi”. I piatti possono avere diverse geometrie e hanno lo scopo di porre in intimo contatto le due correnti (liquida e gassosa) che si incontrano in corrispondenza di ogni piatto.

La temperatura della torre è elevata alla base e va diminuendo con l’altezza, infatti partiremo dal fondo con temperature di 400°C fino ad arrivare alla cima dove raggiungeremo i 20°C.

Il petrolio, in parte in fase vapore, viene immesso nella “zona di esaurimento” della colonna (cioè sul fondo), dove si vaporizza ulteriormente grazie a una riduzione di pressione (solitamente si passa da 5 bar a 2 bar).

Il vapore, man mano che sale in colonna, viene in contatto con il liquido che scende dai piatti di distillazione superiori. I composti che hanno una temperatura di ebollizione più bassa (ovvero sono più volatili) passano in fase vapore e risalgono verso la parte alta della colonna, mentre i prodotti più pesanti (detti “residuo atmosferico” o “residuo topping“), che hanno una temperatura di ebollizione superiore, rimangono in fase liquida, per cui vengono prelevati dal fondo della colonna.

Nel primo stadio, ovvero nella base della torre di frazionamento, avremo una temperatura stabile di 400°C, 100 in meno rispetto al forno. Qui inizierà il processo di condensazione dove si andrà a depositare la prima risultanza della raffinazione e potremmo estrarre prodotti come: bitumi, olii lubrificanti, paraffina, ecc. Il resto della materia in stato gassoso continuerà la salita.

Nel secondo stadio passiamo alla temperatura di 370°C. Qui riusciremo ad estrarre principalmente gli olii combustibili.

Nel terzo stadio misuriamo una temperatura di 300°C ed è qui che si “forma” il gasolio.

Nel quarto stadio, invece, ad una temperatura di 200°C otterremo il kerosene.

Nel quinto, ed ultimo, stadio della torre avremo una temperatura di 150°C dove la materia prodotta sarà la benzina.

Infine il condotto di terminazione della torre avremo una temperatura di circa 20°C, dove si formeranno i gas che verranno poi lavorati come GPL (gas di petrolio liquefatto).

Tutti i prodotti ottenuti dalla raffinazione verranno poi lavorati per migliorarne la purezza, la qualità e modificarne eventualmente le caratteristiche tecniche e fisico-chimiche così da poter realizzare una vasta gamma di prodotti specifici per usi comuni e professionali.