% category: unknown
\section{Fraksjonert destillasjon av råolje}
\label{Raolje} \index{Fraksjonert destillasjon av råolje|textbf}
Tidsbruk: 60 minutter\\
Utføres kun av lærer\\
\newline


\subsubsection{Innledning}



\subsubsection{Framgangsmåte}
Hell 75-100 ml råolje i destillasjonskolben. Finn nettovekta av
oljen og slipp noen kokekuler nedi. Apparaturen koples sammen slik
at den bare er åpen igjennom B (kolben A skal også koples på plass).
Se figur \ref{des1}.\\
\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=1.0\textwidth]{images/destillasjon/destillasjon1}
\caption{Destillasjonsoppsats med åpen bend} \label{des1}
\end{figure}
La vannet renne gjennom kjølekappa og start oppvarmingen - FORSIKTIG
i begynnelsen. Gassen som blir skilt fra kan påvises ved at en lar
den boble gjennom vann som vist på figur \ref{des2}.
\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=1.0\textwidth]{images/destillasjon/destillasjon2}
\caption{Oppsett for gassoppsamling} \label{des2}
\end{figure}
Mål temperaturen i kjølevannet. Hva kan en si om kokepunktet til de
påviste gassene? Les også av temperaturen over
destillasjonskolben.\\
\newline
Når en regner med at all luft er presset ut av apparaturen, tenner
en gassen ved enden av det bøyde glassrøret. Brenn mest mulig av den
gassen som blir utskilt.\\
\newline
Fyll et reagensrør med gass på vanlig måte ved å benytte apparaturen
fra figur \ref{des2}. Det betyr at vi fyller reagensrøret med vann
før vi samler opp gassen. Hold røret med åpningen opp og tenn på
gassen. Vend glasset forsiktig mens gassen brenner slik at åpningen
peker ned. Studer flammen. Hva viser dette om tyngden av
gassblandingen sammenliknet med lufta?\\
\newline
Dersom ikke forsøket blir utført i avtrekk kan en bli kvitt avgasser
ved å koble slangen fra B (figur \ref{des1}) til avtrekk eller til
vindu.\\
\newline
Temperaturen over destillasjonskolben skal nå leses av kontinuerlig.
Ta ut fraksjonene fra lett nafta til gassolje etter tabellen
\ref{des3} på side \pageref{des3} (\textbf{NB!} Gå ikke lengre enn til 300\celcius!!)\\
For å få tilstrekkelig høy temperatur må destillasjonskolben
isoleres med glassull (fra ca. 150\celcius).\\
\newline
Kork igjen de fraskilte fraksjonene etter hvert slik at ikke unøding
damp kommer ut i rommet. Elevene må naturligvis kunne få lukte på
hver fraksjon. Vei hver fraksjon.\\
\newline
Ta etter tur noen få dråper av hver fraksjon i ei lita proselesskål,
og registrer hvordan de ulike fraksjonene brenner.
\subsubsection{Etterarbeid for elevene}
Bruk leksikon:
\begin{enumerate}
    \item Hva er bensin?
    \item Hva kommer fargene på bensin av?
    \item Hva er parafin?
    \item Hvilket kokepunktområde har dieselolje?
    \item Hvor skriver navnet nafta seg fra?
\end{enumerate}


\subsubsection{Teori}
\begin{table}[h]\begin{center}
\begin{tabular}{l|l|l}
  \hline
   & Temperatur- & Vekta av  \\
  & intervall & fraksjonen \\
  \hline
  Lett nafta    & - 85\celcius    &  \\
  Medium nafta  & 85-145\celcius  &  \\
  Tung nafta    & 145-175\celcius &  \\
  Kerosin       & 175-245\celcius & regnes ut under \\
  Lett gassolje & 245-330\celcius & destillasjonen \\
  tung gassolje & 330-380\celcius &  \\
  Rest          & 380-   \celcius &  \\
  \hline
\end{tabular}
\caption{Kokepunkt og vektprosent for fraksjoner i råolje}
\label{des3}\end{center}
\end{table}
Råolje er en veske sammensatt av mange komponenter. Sammensetningen
og utseende kan variere sterkt fra hvilken type råolje. Fargen kan
variere fra svart til gyldenbrun, og råoljen kan være fra
seigtflytende til lettflytende.\\
\newline
Oljen inneholder mange ulike hydrokarboner med ulike kokepunkt. Fra
de tyngste komponentene med kokepunkt på 400\celcius eller mer, til
de lettflyktige veskene som fordamper ved 20-30\celcius.\\
\newline
I et destillasjonstårn skiller vi de komponentene med forskjellige
kokepunkt fra hverandre.\\
Disse komponentene blir da videreforedlet til propan, butan, bensin,
parafin, dieselolje, smøreolje og fyringsolje.\\
\newline
\textbf{\emph{Raffinering}}\\
\newline
Vi kan dele raffinering av råolje i tre trinn. Det ene er
destillasjonsprosessen, der man ved et kjempemessig
destillasjonstårn deler opp råoljen i passende grupper eller
fraksjoner. Det andre trinn er etterbehandling av en del fraksjoner.
Denne etterbehandlinger kan være meget omfattende for f.eks.
dieselolje og fyringsolje. Som det siste trinn blandes fraksjonene
til ferdigprodukter. Prinsippet ved en destillasjon er å varme opp
en væske til den koker, går over i dampform og deretter avkjøle
dampen til man får tilbake væsken i den opprinnelige form. Dette
benytter man seg av ved raffineringen. Råoljen er satt sammen av
mange forskjellige væsker som fordamper ved ulike temperaturer. Ved
raffinering får man derfor skilt oljen i grupper av væsker med samme
kokepunkt-område. Råoljedestillasjon foregår kontinuerlig ved at
olje som er varmet opp til en temperatur på 370-390\celcius ledes
inn i bunnen av et høyt tårn. Tårnet kan være opp til 50 meter høyt
og
forsynt med et stort antall plattformer.\\
\newline
 Hver plattformer er utstyrt med en rekke væskelåser og
tilbakeløpsrør. Når den fordampede delen av råolje stiger oppover i
tårnet, vil gassen etter hvert avkjøles og kondensere på
plattformene og danne en væskestand der. Derved tvinges den
etterfølgende gasstrømmen gjennom væskelåsene. Tilbakeløpsrørene
sørger for at væsken ikke når opp til neste plattform der det er
kondensert en annen fraksjon med annet kokepunktsområde.\\
\newline
Etter hvert som gassen bobler gjennom væsken vil en del av den
kondensere. Hydrokarboner med lavere kokepunkt enn væsken på
plattformen blir imidlertid til neste plattform. Noe av væsken vil
også fordampe på nytt og følge med gasstrømmen oppover. Den
kontinuerlige prosessen av kondensering og gjenfordamping resulterer
med at det på hver plattform vil være en blanding (fraksjonen) av
hydrokarboner med lavere kokepunkter enn på den underliggende
plattform. Fra plattformene kan man så tappe ut de forskjellige
fraksjoner. Fra toppen av tårnet strømmer lettflyktige
petroleumsgasser ut, så som butan og propan.\\
\newline
\textbf{\emph{Krakking (cracking)}}\\
\newline
 Det er stor forskjell på sammensetningen av den råolje som
utvinnes,
 og behovet for de enkelte fraksjoner. Spesielt kan man se det på
 smøreolje, som utgjør ca. 20$\%$ av råoljen, men behovet utgjør bare
 ca. 3$\%$.For bensin og fyringsolje er forholdet det motsatte: De
 utgjør tilsammen omtrent halvparten av råoljen, men ca. 80 $\%$ av
 forbruket.\\
\newline
Ved krakking blir alkaner med lange kjeder (smøreoljer) omgjort til
alkaner til korte kjeder (gass, fyringsoljer og bensin). Det skjer
ved at en gassformig smøreoljefraksjon blir varmet opp til
ca. 500\celcius og ledes inn i en reaktortank med en fluidisert
katalysatorfylling av aluminiumsilikat der den ønskede reaksjonen
foregår. De lange kjedene med hydrokarboner blir brutt ned til
kortere kjeder, som gass, bensin og fyringsolje består av.\\
\newline
Figur \ref{des5}. viser hvordan et anlegg for katalytisk krakking er
bygd opp. Som råstoff benyttes høytkokende fraksjoner ofte fra
vakuumdestillasjonen.
\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=0.8\textwidth]{images/destillasjon/destillasjon3}
\caption{Anlegg for katalytisk krakking} \label{des5}
\end{figure}
Råstoffet blir blandet med varm katalysator (1) .Noe olje fordamper
og reaksjonen skjer i røret(2) og i reaktoren (3). Dampen forlater
reaktoren(4) og går til en destillasjonskolonne (5) hvor de
forskjellige stoffene blir separert i fraksjoner. Katalysatoren, som
har blitt delvis inaktiv p.g.a. utskilt karbon går til en
regenerator(6).I denne blir karbon brent av katalysatoroverflaten
med tilført luft. Katalysatoren blir igjen aktiv (regenerert) og
blir blandet med nytt råstoff.


\subsubsection{Forsiktig}
Oljeprodukter er ildsfarlige. Bruk elektrisk varmemantel til
oppvarming. Gå ikke over 300\celcius på grunn av risikoen for termisk
krakking. Bruk beskyttelsesskjerm mot klassen. Den som utfører
destillasjonen skal bruke vernebriller.\\  \textbf{Unngå oljedamp i
rommet!} Innånding av oljedamp kan være helseskadelig.


\subsubsection{Utstyr og kjemikalier}
Utstyret som er brukt, bør avsettes til dette forsøket. Så slipper
du reingjøring etter bruk!
\begin{table}[h]\begin{tabular}{ll}
 Destillasjonsoppsats& varmemantel\\
stativ til oppsatsen& labbjekk\\
vekt & sliptermometer (helst til 400\celcius)\\
råolje & målekolbe (250 ml) \\
 Destillasjonskolbe 250 ml & glassull \\
1 porselensskål  & 5 erlenmeyer kolber med slip $^{m}$/propp \\
\end{tabular}
\caption{Utstyr og kjemikalier til forsøket - Fraksjonert
destillasjon av råolje}
\end{table}

\printbibliography


