Distilerie de petrol

O distilerie de petrol este o instalație primitivă de rafinare a petrolului, dezvoltată înaintea rafinăriilor cu instalații complexe apărute la sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea. Într-o anumită privință conceptul de distilare s-a păstrat în cadrul rafinăriilor moderne prin instalațiile de distilare atmosferică^{⁠(en)[traduceți]}, cu flux continuu^{⁠(en)[traduceți]}.

Istoric

Articol principal: Distilare.

Conceptul de distilare, indiferent de substanța implicată (alcool sau petrol), este vechi, fiind atestat în Antichitate și Evul Mediu. O descriere amplă a procedeului a fost făcută în Encyclopédie a lui Denis Diderot. Spre deosebire de alcool, petrolul a avut un impact mult mai mare pentru societate.

Antichitate și Evul Mediu

În Mesopotamia produsele petroliere proveneau din ieșiri la suprafață. Bitumul a fost utilizat de sumerieni, asirieni și babilonieni (în secolul al IV-lea î.Hr.) pentru calafarea bărcilor, sistemelor de irigații și fabricarea cărămizilor. Egiptenii îl foloseau în procedura de mumificare și era obținut din Marea Moartă, unde ieșea la suprafață sub forma unor bile de dimensiuni mari. Comerțul cu Egiptul a fost controlat de arabi, care au dat denumirea de naft unui produs petrolier, care s-a transmis ca „nafta” în prezent. Produsul a fost folosit ca armă în arsenalele armatelor și marinelor bizantine și musulmane în conflict în regiune, în secolul al VII-lea. Despre Focul grecesc se crede că provenea dintr-un produs distilat și nu petrol brut, ajutând bizantinii în bătălia de la Cizic (680 î.Hr.) împotriva musulmanilor.

Primele informații despre distilarea petrolului s-au păstrat în scrierile medicului și chimistului persan Rhazes, în Cartea Secretelor, unde a descris procesul, dar și dispozitivul ca fiind numit al-ambiq (alambic), derivat din grecul ambix, proiectat de el pentru distilarea petrolului ușor. Instrumentul a devenit o unealtă indispensabilă a distilării simple în Orientul Mijlociu și Europa. Produsul descris de acesta părea a fi asemănător cu kerosenul, folosit mai târziu la încălzire și iluminat și ce a creat necesitatea forajului. Istoricul sirian Hassan Al-Dimashqī (1310–1370) a descris astfel produsele ieșite din distilare:

„Multe tipuri de naftă sunt ca apa prin natura lor și așa volatile încât nu pot fi depozitate în vase deschise. Altele se obțin dintr-un fel de smoală într-o stare tulbure și întunecată, dar prin tratament suplimentar pot să fie clare și albe prin distilarea lor ca apa de trandafir.”

Rafinarea a mai apărut în zona orașului Baku din actualul Azerbaidjan, începând cu secolul al VII-lea d.Hr. De asemenea, în lumea arabă s-au remarcat mai multe atestări medicinale ale naftei.

În Europa, în zone precum Bavaria, Sicilia, Valea Padului, Alsacia, Hanovra și Galiția, ieșirile la suprafață au fost consemnate din Evul Mediu.

Epoca modernă

În zilele noastre, rafinarea se referă la ansamblul de procese de extragere a produselor utile din petrol, incluzând diferite tipuri de combustibil, lubrifianți, materii prime pentru petrochimie și alte produse. În secolul al XIX-lea, rafinarea s-a concentrat pe distilarea petrolului brut pentru a obține kerosen, cu aplicații în iluminare. Tehnologia de rafinare a fost transmisă în Europa prin intermediul arabilor.

În teritoriul Statele Unite ale Americii, ieșirile naturale la suprafață ale petrolului au fost atestate în 1627 lângă actualul oraș Cuba din Statul New York. Alte ieșiri, mai bune, au fost găsite de către un misionar morav, David Zeisberger, în 1768, de-a lungul unui pârâu numit Oil Creek de lângă orașul Titusville. Grupul etnic Seneca^{⁠(en)[traduceți]} a folosit petrolul din zonă în scopuri medicinale, iar mai târziu în comerțul cu coloniștii europeni. Cei din urmă l-au folosit în mod curent în scop medicinal, precum și iluminat și încălzire. Însă, pentru ultimele două întrebuințări au existat două probleme: inexistența unui arzător eficient și produse rafinate necompetitive cu celelalte tipuri. În 1780, Francois-Pierre Ami Argand a inventat un arzător eficient pentru luminat, însă era prea scump, iar în Imperiul Austriac a fost creat un arzător cu fitil plat, ieftin de produs, cu principiu utilizat și în prezent, ce a rezolvat problema arzătorului lui Argand, de către farmacistul polonez Ignacy Łukasiewicz în 1852.

O industrie petrolieră s-a dezvoltat în Europa de Est, în ordine cronologică în Galiția (împărțită între Polonia, Imperiul Austriac și Imperiul Rus) și ulterior în teritoriul României de astăzi.

• Jean Theophilus Hoeffel

În 1728, chimistul Jean Theophilus Hoeffel a distilat petrol dintr-un izvor din Alsacia și, probabil, a folosit produsul distilat pentru iluminare.

• Frații Dubinin

Dispozitiv primitiv pentru distilarea petrolului, compus dintr-un alambic

În 1823, frații Dubinin din Imperiul Rus au pornit o distilerie în zona Mozdok^{⁠(en)[traduceți]} din Caucazul de Nord, lângă satul Akki-Yurt. Distilarea producea 16 găleți de kerosen la fiecare 40 de găleți de petrol. A mai existat o altă unitate în 1824 în Peninsula Taman^{⁠(en)[traduceți]}, probabil după modelul conceput al fraților Dubinin, și a funcționat timp de un an și jumătate. Produsul distilat a fost comercializat la Moscova și Harkov.

Prima etapă a modernizării

În SUA, la nivelul anului 1850 exista uleiul de cașalot (a cărui vânătoare a micșorat vertiginos populația, lucru ce a dus direct la creșterea prețului), uleiul de colofoniu, burning fluid și Camphene (alcool și terebentină). Însă ultimele erau periculoase și necesitau arzătoare speciale.

Pe fondul scăderii populației de balene (incluzând și de cașalot) în timpul Războiului Civil American, ce a condus la lipsa de ulei de balenă și cașalot utilizat pentru iluminare și a creșterii prețurilor acestuia de la 43 de cenți/galon în 1823 la 2,55 dolari/galon în 1866, a reprezentat impulsul apariției industriei petroliere. În 1859, Edwin Drake^{⁠(en)[traduceți]} a forat după petrol în Pennsylvania, iar în timp kerosenul distilat a luat locul uleiului de balenă în iluminare. Petrolul a fost extras din puțuri de mică adâncime timp de mulți ani în teritoriile actualelor țări Polonia, România și Rusia. Ulterior, petrolul distilat a fost introdus și drept carburant în transporturi, prin îmbunătățirea motorului cu ardere internă de către Gottlieb Daimler și invenția motorului diesel de către Rudolf Diesel.

• Abraham Gesner și kerosenul

Ulteror, în 1845 canadianul Abraham Gesner (1797–1864) a produs un lichid combustibil prin distilarea uscată a albertinei. În 1850 Gesner și-a brevetat invenția cu numele de keroselain (din greacă keros – ceară, elain – ulei), redenumit kerosen pentru a se asemăna cu numele de Camphene, și comercializată ca rock oil, iar în 1853 a început construcția unei fabrici în New York. Un lichid asemănător a fost produs prin distilarea smoalei de pe insula Trinidad și un altul asemănător în Anglia numit cannel coal. Kerosenul s-a dovedit a avea un raport calitate-preț mai bun decât restul substanțelor, inclusiv față de gazul de cărbune. La nivelul anului 1859 existau între 50 și 60 de fabrici de kerosen, cu o investiție de 4 milioane de dolari și bazate pe tehnologia lui Gesner și a alteia asemănătoare, patentate în 1852 în Marea Britanie și SUA, a scoțianului James Young. Însă la acel moment producția a fost mică din cauza stocurilor de petrol scăzute.

• Samuel Kier și carbon oil

În Pennsylvania au fost forate puțuri cu producție de saramură, pentru producția de sare. La multe fântâni a ieșit și petrol, unde Samuel Kier (1813–1874) a încercat în 1849 fără succes comercializarea acestuia în scop medicinal sub mărcile Kier’s Petroleum sau Rock Oil. Pe fondul excesului de petrol, Kier a propus folosirea acestuia pentru iluminat, însă era nepotrivit din cauza mirosului și fumului produs. Acesta a cerut ajutorul chimistului din Philadelphia James C. Booth, ce a sugerat distilarea petrolului. Astfel, a fost construită o distilerie în 1850 în Pittsburgh, Pennsylvania iar produsul numit carbon oil. O altă fabrică a mai fost construită în afara orașului, unde cu toate că produsul dădea un miros neplăcut la ardere, a fost comercializat în cantități și prețuri mari, cu o cerere ce a depășit producția. Forarea după sare cu petrol pentru mărirea producției a fost un eșec până în 1853.

A doua etapă a modernizării și tranziția către rafinării complexe

Tranziția de la fluxul discontinuu la cel continuu

În perioada anilor 1860–1870 unitățile utilizau încă distilarea în flux discontinuu, petrolul fiind încălzit și evaporat într-un vas, unde printre fracțiile rezultate se afla și kerosenul, iar reziduul greu lăsat în urmă. De regulă kerosenul era redistilat pentru a-l face mai sigur de utilizat în lămpi, prin controlul punctului de aprindere, iar reziduul redistilat în vid pentru obținerea de lubrifianți, grăsimi și ceară. Procesul consta în încărcarea petrolului în vase, golirea de reziduuri și o curățare frecventă, ceea ce îl făcea neeficient.

Astfel, unele fabrici au început să folosească două distilatoare separate, unul pentru distilarea petrolului iar pe al doilea pentru rafinarea kerosenului, fiind prima etapă în crearea fluxului continuu. În fluxul continuu distilarea avea loc prin o serie de vase interconectate și încălzite separat și treptat, unde lichidul era trimis gravitațional la următorul vas, iar ultimul vas încălzit la temperaturi ridicate pentru producerea cracării și rezultarea unor cantități mai mari de kerosen. Reziduul era utilizat în producerea de lubrifianți și păcură.

Procesul Frasch

Distilarea petrolului cu conținut ridicat de sulf (numit și petrol sulfuros) era dificilă și degrada produsele finale, arderea kerosenului obținut producând un miros urât. Astfel, chimistul american de origine germană Herman Frasch a dezvoltat procesul care îi purta numele, de reducere a conținutului de sulf din petrol prin tratarea acestuia cu oxizi metalici și precipitarea sulfului, iar astfel petrolul sulfuros a putut fi prelucrat eficient alături de cel nesulfuros. Procesul Frasch a fost vândut către compania Imperial Oil^{⁠(en)[traduceți]} din Canada, în anul 1882. Standard Oil Company din SUA a devenit interesată de proces în urma achiziționării unor cantități considerabile de petrol sulfuros de Lima-Indiana în Ohio și Indiana și a cumpărat procesul și angajat pe Frausch drept consultant, în conducerea a ceea ce s-a dovedit a fi unul dintre primele programe sistematice de cercetare științifică din industria petrolului. A obținut o serie de brevete, culminând cu unul din 1891, care a restrâns gama de oxizi la cei de cupru și plumb.

Procesul de cracare al lui Vladimir Șuhov

La tranziția către secolul al XX-lea fracția de benzină a devenit mai importantă decât cea de kerosen, ceea ce a condus la necesitatea creșterii randamentelor de producție a acesteia. Vladimir Șuhov, alături de asociatul Serghei Gavrilov, a inventat un proces de cracare termică care descompune moleculele mai mari în altele mai mici, lucru reflectat prin creșterea producției de fracții ușoare (printre altele și benzina). Munca de cercetare a fost transpusă într-o fabrică construită de acesta iar procedeul brevetat cu nr. 12926 în 27 noiembrie 1891 în Imperiul Rus. Ulterior, William Burton^{⁠(en)[traduceți]} a dezvoltat și patentat procedeul cracării termice în SUA, însă patentul lui Șuhov a fost folosit în procese de către companii americane pentru a-l invalida pe cel al lui Burton. În comparație, procedeul lui Burton putea fi aplicat la scară largă.

Erori istoriografice

Începuturile industriei petroliere americane sunt asociate adesea cu forajul din Titusville, Pennsylvania al lui Edwin Drake^{⁠(en)[traduceți]} din partea companiei Seneca Oil, în 27 august 1859. Cu toate acestea, Ida Tarbell^{⁠(en)[traduceți]} a explicat că:

“ ...Dezvoltarea industriei petroliere americane nu începe, așa cum se spune în mod normal, odată cu descoperirea petrolului în august 1859, lângă Titusville, Pennsylvania. Datarea unei descoperiri, așa cum se datează începutul unui război sau al unei revoluții, este una dintre cele mai înșelătoare scurtături din istorie. Descoperirile precum războaiele și revoluțiile au un context lung. ”

În istoriografia românească s-a menționat că prima rafinărie românească, și chiar și prima din lume, a fost cea a fraților Theodor și Marin Mehedințeanu din Ploiești, construită în 1857. Cu toate acestea, în cazul unor lucrări românești pe tematică istorică ce fac referire la „epopeea” fraților din Ploiești, în fapt ține de o încercare de legitimare, fundamentată în ideologia comunistă, a superiorității românești față de Occident. În acest caz, anterior existase o distilerie de petrol la Lucăcești, Bacău a lui N. Choss (1840), prima din țară de acest fel, urmată de o alta tot în aceeași localitate în 1844, iar instalațiile îmbunătățite din Ploiești fiind în fapt tot o distilerie, dar mai avansată, dar nu o rafinărie în înțelesul clasic. În ceea ce privește distileria din Lucăcești, poate fi considerată astfel o premieră națională, dar nu și una mondială, întrucât distilerii mai existau anterior și în Galiția și Anglia, iar conceptul de rafinare nu a fost inventat în secolul al XIX-lea, sub diferite forme având o istorie mult mai lungă.

   Vezi și articolul:  Distileria N. Choss din LucăceștiVezi și articolele [[{{{2}}}]] și [[{{{3}}}]]Vezi și articolele [[{{{4}}}]], [[{{{5}}}]] și [[{{{6}}}]]Vezi și articolele [[{{{7}}}]], [[{{{8}}}]], [[{{{9}}}]] și [[{{{10}}}]]Vezi și articolele [[{{{11}}}]], [[{{{12}}}]], [[{{{13}}}]], [[{{{14}}}]] și [[{{{15}}}]]Vezi și articolele [[{{{16}}}]], [[{{{17}}}]], [[{{{18}}}]], [[{{{19}}}]], [[{{{20}}}]] și [[{{{21}}}]].

Potrivit unui istoric, ideea eronată a primei rafinării din lume de la Ploiești este la modă și în zilele noastre.

Bibliografie

• en Martin D. Saltzman, „The art of distillation and the dawn of the hydrocarbon society”, Bulletin for the History of Chemistry, Vol. 24, 1999
• en Vassiliou, Marius S.; Mir-Babaev, Mir-Yusif (2022), US and Azerbaijani oil in the nineteenth century: the two titans, Lexington Books, ISBN 978-1-7936-2953-1