Nafta (0)

NAFTA

Ajalugu

Nafta esmakasutamise au omistatakse sumeritele. Väga ammu tunti naftat ka Hiinas ja osati sellest petrooleumi saada. Viimast kasutati lambiõlina, ravimina ja vahest kõige enam sõjapidamiseks.
Sedamööda, kuidas arenes nafta töötlemise tehnoloogia ja kasvas nõudlus energiaallikate järele, hakati üha enam täiustama ka nafta saamisviise. Et maapinnale imbunud naftast ei piisanud isegi meie kaugetele eelkäijatele, ehitati esimesed puurtornid Hiinas juba meie ajaarvamise alguseks. Enam-vähem tänapäevane naftapuutorn lasti käiku USA-s Pennsylvanias 1855. aastal. Koos nafta tootmise kasvuga arenes ka nafta töötlemine. Sõiduauto Ford esimene, 1892. aastal loodud mudel tarbis kütusena juba bensiini või piiritust . Aastast 1920 on aga Ameerika Ühendriikides bensiin ametlik autokütus.
Naftale on raske leida võrdset. Pole sugugi juhus, et kasutame seda niihästi veokite, lennukite ja autode käivitamiseks kui ka majade kütmiseks: tegu on äärmiselt mugava ja kompaktse energiakandjaga. Niisama mugav on kasutada naftat keemiatööstuse toorainena. Naftas leiduvad süsinikku sisaldavad molekulid on hõlpsasti aurustuvad ja mitmesuguste katalüsaatorite abil kombineeritavad. See omadus innustas keemikuid terve inimpõlve vältel neid molekule aina uutmoodi kokku klapitades välja töötama üha uusi kasulikke materjale, millest tänapäeval saab valmistada kõike alates kuulivestidest ja lõpetades hambaharjadega.

Koostis

Nafta kujutab endast vedelate ning nendes lahustunud gaasiliste ja tahkete süsivesinike segu. Peamised naftat moodustavad ühendid on alkaanid , tsükloalkaanid , mida Markovnikov nimetas nafteenideks, ning vähesel määral aromaatsed ühendid. Elemendiline sisaldus: süsinik (82...87%), vesinik (12...15%), väävel (esineb naftas peamiselt vesiniksulfiidi H2S ning orgaaniliste ühenditena - 1,5%), lämmastik (0,5%) ning hapnik (0,5%). Mida suurem on lisandite sisaldus, seda suurem on nafta tihedus.
Nafta sisaldab nii hargnemata kui ka hargnenud ahelaga isomeere. Näiteks oktaani 18st võimalikust isomeerist on leitud naftast 17, nonaani 35st võimalikust isomeerist aga 24. Siberi, Lääne- Uraali ja Tatarimaa naftas moodustavad alkaanid poole nafta kogusest, Põhja-Ameerika ja Saudi- Araabia nafta on rikkam kui teised tsükloalkaanide poolest, Borneo ja Aserbaidžaani nafta aga areenide poolest. Tehnoloogiliste omaduste hindamisel on tähtis tema koostisesse kuuluvate süsivesinike jaotumine keemistemperatuuri järgi (fraktsioonkoostis). Seda iseloomustab keemiskõver, mis näitab kui suur osa naftas keeb üle kindlas temperatuurivahemikus. Seega võib keemiskõvera järgi otsustada, kui palju vastavaid produkte (bensiin, ligroiin , petrooleum, jne.) saab naftas destilleerimisel. Väärtuslikum on nafta, milles on rohkem madalamal temperatuuril keevaid fraktsioone . Sellise nafta tihedus on väiksem kui tõrvasel. Seega iseloomustab tihedus teatavas mõttes ka nafta koostist ja kvaliteeti.

Omadused

Eri maardlatest ammutatud naftal võib olla väga erinev koostis ning sellest tulenevalt ka erinevad omadused.

• Nafta on iseloomuliku ebameeldiva lõhnaga, suitseva leegiga põlev väga tuleohtlik vedelik.
  
• Nafta ei lahustu vees.
  
• Maapinnal olev nafta on madalama temperatuuri tõttu viskoossem kui sügaval Maa sees olev nafta. Madalatel temperatuuridel muutuvad nafta ja sellest valmistatud tooted viskoossemaks ning võivad seega põhjustada probleeme külmas kliimas kasutatatavate õlitatavatel masinate puhul.
  
• Nafta tihedus: kerge nafta vähem kui 830 kg/m3 ; keskmine nafta 830-860 kg/m3 ja raske nafta eman kui 860 kg/m3
  
• Nafta värvus ulatub peaaegu värvitust kuni mustani, enamasti on see pruunikat tooni. Et nafta on ühendite segu, millel on erinevad keemis- ning sulamistemperatuurid, ei ole naftal ühtset keemis- ega sulamistemperatuuri.
  
• Palja silmaga on nähtav isegi 0,0003 mm paksune naftakiht. Seda tingib nafta omadus muuta polariseeritud valguse tasapindu, mis on tingitud nafta tekkel settinud organismide kolesteriini lagunemissaadused.
  

Tootmine

Nüüdisajal toodetakse naftat eranditult puuraukude kaudu, neist purskab ta mõnikord gaasi survel , kuid enamasti pumbatakse või ammutatakse teda kompressorimeetodil. Rohkesti ammutatakse naftat mandrilaval mere põhjast, näiteks Kaspia merel ja Põhjamerel.
Tavalise nafta puhul pumbatakse maa sisse vett, kuna nafta on veest kergem siis koguneb ta kõrgematesse kohtadesse ja on seega kergemini kättesaadav.
Nafta puurimine hävitab tuhandete ruutkilomeetrite ulatuses looduslikke ja kultuurmaastikke. Samas põhjustab see ka kohalikke pingeid: Siberis hävitab see paljude põlisrahvaste ja kohalike elanike elualasid ning jätab nad ilma traditsioonilisest elatisest. Sama probleem on tekkinud Nigeerias , kus Ogoni rahvas on aastakümneid võidelnud suurte naftafirmade vastu, kes ei arvesta kohalike huvidega ega hooli keskkonnakaitsest.

Suurimad naftatootjad

Järjestatult 2004. aasta andmete alusel, miljonit barrelit päevas:
· Saudi Araabia – 10,37
· Venemaa – 9,27 (2010. aastal juba 10,26[2])
· Ameerika Ühendriigid – 8,69
· Iraan – 4,09
· Mehhiko – 3,83
· Hiina – 3,62
· Norra – 3,18
· Kanada – 3,14
· Venezuela – 2,86
· Araabia Ühendemiraadid – 2,76
· Kuveit (OPEC) – 2,51
Toornafta transport
Transpordi viis
Nafta transport mööda torujuhtmeid (~40%)
Nafta transport tankeritega (~60%)
Eelised
Kogused pole piiratud, kiire, vajab vähem tööjõudu
Kogused mõõdetavad
Puudused
Ei saa igale poole rajada, (välisriikide luba), võimalikud reostused sisemaal
Ei saa sisemaale vedada, vajalikud naftaterminaalid ümberlaadimiseks, nõuab aega, reostused kahjustavad maailmamerd
Nafta transportimine on seotud suurte riskidega. Igal aastal lekib maailmamerre 400 miljonit tonni naftat (võrdluseks: Eesti sadamad ja raudtee vahendavad igal aastal ca 30 miljonit tonni naftat). Läänemerre lekib igal aastal 20-70 000 tonni naftat. Näiteks Prestige’i tankeriõnnetus tappis 300 000 merelindu ja kahjustas Hispaania ranniku turismi. Prestige tankeris oli Ventspilsi sadamas tangitud Vene nafta.
Venemaa naabrus ning olemasolev arenenud infrastruktuur pakuvad Eestile suurepäraseid võimalusi naftasaaduste transiidiks Ida-Euroopast Lääne Euroopasse, Ameerikasse ja Aasiasse . Tallinna Sadamas tegutsevate naftaoperaatorite mahutipark moodustab ca 2,0 mln m3. Eestis käideldakse naftasaadusi Muuga sadamas, Paldiski lõunasadamas ja Paljassaare sadamas. Naftasaaduste transiit on koondunud peamiselt Muuga sadamasse, kus on kolm suurt vedellasti ladustamisega ja ümberlaadimisega tegelevat terminali . Neste Eesti tegeleb vedelkütuse ja määrdeõlide jae- ning hulgimüügiga, Nynas bituumeni, bituumenõlide ja bituumenemulsiooni impordi- ja turustamisega.

Töötlemine

Töötlemata toornafta on põhiliselt naftakeemia tooraine (~10% naftatoodangust).

Nafta eeltöötlemine algab gaaside (maagaas, mis koosneb lenduvatest süsivesinikest, peamiselt alkaanidest, millest olulisim on metaan) eraldamisest, seejärel kõrvaldatakse vesi ja mineraalained . Rafineerimise käigus puhastatakse nafta ka väävlist, sest atmosfääri paiskudes põhjustaks väävel palju keskkonnaprobleeme ning korrodeerivad aparatuuri ja mürgitavad katalüsaatoreid. Sõltuvalt leiukohast võib väävli sisaldus ulatuda kuni 5%ni. Soomes Porvoos Neste OÜ-le kuuluv nafta töötlemistehas toodab lisaks naftasaadustele ka 40 000 tonni väävlit aastas.
Eeltöötlemisel veest, mineraalsooladest, lahustunud gaasidest ja happelistest
ühenditest vabastatud nafta juhitakse toruahjudega destilleerimsseadmesse, kus ta jaotatakse keemistemperatuuri järgi fraktsioonideks.

Fraktsioneeriv destillatsioon toimub normaalrõhul. Rektifikatsioonikolonnist (üksteise peale asetatud destillatsioonikolonnid) saadakse fraktsioonid, mis on ikka paljude ainete segud. Tavalisemad fraktsioonid on toodud tabelis
Fraktsioon
Keemistemperatuur ◦C
Süsiniku aatomite arv
Rakendusi
gaasid
40
1 - 4
gaasiline kütus
bensiin
40 - 100
4 - 8
mootorikütus
ligroiin
80 - 180
5 - 12
traktorite kütus, lahusti,töövedelik hüdrosüsteemides
petrooleum
160 - 250
10 - 16
valgustuspetrooleum, kütus, raketikütus
diislikütus
250 - 360
16 - 20
mootorikütus
raskõlid
350 -500
20 – 30
määrdeõlid ja kütus
vaseliin , parafiin
> 300 ( vaakumis )
>25
määrdeained, kosmeetikatööstus
bituumen
500
35
teekate, katusepapp
Toornafta fraktsioneeriva destilatsioonisaaduste hulgas on kõrgekvaliteetseid kütuseid vähe, seetõttu järgneb nende edasine töötlemine krakkimise teel. Nii saadakse kõrgematest süsivesinikest väiksema süsiniku aatomite arvuga ühendid.
Olulisemad muutused naftakeemia protsessides
Muutus
Keemiline nimetus
Pikkade süsinikuahelate katkemine
pürolüüs
Alkeenide, eelkõige eteeni moodustumine
dehüdrogeenimine
Normaalalkaanide muutumine hargnenud ahelaga ühenditeks
isomeriseerumine
Tsükliliste, eelkõige aromaatsete ühendite moodustamine
Aromatiseerumine
Koksi moodustumine
söestumine

Kasutamine

Nafta tähtsust tänapäeva majandusele on raske ülehinnata sest nafta hinnast sõltuvad enamike teiste kaupade hinnad.
Nafta tarbimine maailmas on viimasel 12 aastal järjekindlalt kasvanud keskmiselt 1,8% aastas. Ja selgelt suurem on kasv arenguriikides. Kui USA tarbimine 1995-2005 kasvas tasemelt 17,7 miljonit barrelilt päevas(mb/p) tasemele 20,7 mb/p, siis Hiina tarbimine samal ajal kasvas tasemelt 3,4 mb/p tasemele 7mb/p ja jätkab aktiivset kasvu 8% aastas. Hiina automüük kasvas 2008 15% ja jätkab tugevat kasvu. Arvestades, et 70% naftatoodetest USAs ja 55% maailmas tarbitakse maantesõidukite transpordiks siis on alust prognoosida tugevavat nafta nõudluse kasvu ka lähemal kümnendil.
Naftat kasutatakse peamiselt kütuse ja keemiatööstuse toorainena. Pool maailmas tarbitavast naftast ja 35% koguenergiast kulub transpordis