Processi di Raffinazione: Distillazione Sottovuoto e Proprietà della Benzina

Distillazione a Pressione Ridotta

La distillazione è un processo fondamentale per separare i liquidi solubili mediante l'ebollizione. Dopo la distillazione frazionata o topping, si ottiene un materiale che deve essere ulteriormente distillato per il suo utilizzo. Il problema principale risiede nel fatto che, se distillato nello stesso modo dell'olio grezzo, il suo punto di ebollizione risulterebbe estremamente elevato, portando alla combustione o all'evaporazione eccessiva del materiale.

La temperatura di decomposizione del materiale è spesso inferiore al suo punto di ebollizione; a circa 350 °C, le catene di carbonio iniziano infatti a decomporsi. Poiché questa temperatura non è sufficiente per distillare correttamente il materiale, la soluzione adottata è la distillazione a pressione ridotta.

Questa tecnica consiste nel ridurre la pressione a cui è sottoposto il liquido (passando dalla pressione normale di 760 mmHg a circa 40 mmHg). In questo modo, il punto di ebollizione diminuisce drasticamente, permettendo di distillare il materiale senza perdite per decomposizione termica. Da questo processo si estraggono materiali come gasolio pesante, oli lubrificanti (leggeri, medi e pesanti), asfalto (bitume), vaselina e paraffina.

Distillazione Sotto Vuoto

Le torri di distillazione sotto vuoto forniscono la pressione ridotta necessaria per evitare il cracking termico durante la distillazione del greggio residuo proveniente dalla torre atmosferica. Il design interno di queste torri differisce da quelle atmosferiche: invece dei piatti tradizionali, vengono spesso utilizzati riempimenti sfusi e cuscinetti separatori di particelle. Talvolta si utilizzano torri di diametro maggiore per ridurre la velocità del vapore.

Fasi della Distillazione Sottovuoto

• Prima fase: produce gasolio, materiali di base per oli lubrificanti e residui pesanti per la deasfaltazione al propano.
• Seconda fase: opera a un livello di vuoto inferiore per trattare i residui in eccesso che non vengono utilizzati per la produzione di lubrificanti.

Solitamente, le torri a vuoto sono impiegate per separare i prodotti derivanti dal cracking catalitico. Inoltre, i residui possono essere inviati a un coker (impianto di cokizzazione), utilizzati per asfalto o desolforati per produrre combustibili a basso tenore di zolfo.

La Nafta e la Benzina

La benzina è una miscela di idrocarburi raffinati ottenuti nella parte superiore della torre di distillazione atmosferica. Le raffinerie producono generalmente due tipi di benzina: leggera e pesante, che si distinguono per l'intervallo di distillazione e vengono utilizzate per diverse formulazioni commerciali.

La benzina è altamente infiammabile, pertanto il suo trattamento e stoccaggio richiedono cure speciali. Oltre all'uso nei trasporti, viene impiegata come solvente in agricoltura e nell'industria delle vernici. Come miscela di idrocarburi, deve garantire proprietà specifiche come l'ottano e la volatilità per assicurare:

• Avviamento facilitato a freddo.
• Massima potenza in accelerazione.
• Assenza di diluizione dell'olio motore.
• Funzionamento silenzioso del motore.

Classificazione delle Benzine Commerciali

1. Benzina Senza Piombo (Regular): con un numero di ottano minimo (RON) di circa 89. È un carburante più pulito e meno corrosivo per i motori moderni.
2. Benzina con Piombo: ormai in disuso, aveva un numero di ottano di circa 82. È altamente inquinante a causa del contenuto di piombo e sostanze tossiche, oltre a essere corrosiva per i componenti del motore.
3. Benzina Premium o Super: con un numero di ottano minimo di 96. Appartiene alla nuova generazione di carburanti riformulati e contiene spesso MTBE (metil-terz-butyl-etere) per migliorare la combustione e ridurre l'impatto ambientale.
4. Benzine Specializzate: come la Super Premium, con indici superiori a 98 ottani, progettate per motori ad alte prestazioni.

Proprietà Chimico-Fisiche

Il Numero di Ottano

Il numero di ottano misura la resistenza della benzina alla compressione (potere antidetonante). Si valuta attraverso due parametri:

• RON (Research Octane Number): misurato a basso regime e carichi variabili.
• MON (Motor Octane Number): misurato ad alto regime e condizioni di carico elevate.

Se il numero di ottano è insufficiente, si verifica la detonazione (o "battito in testa"), che può causare gravi danni meccanici.

Altre Caratteristiche Chiave

• Curva di Distillazione: indica la temperatura alla quale evapora una determinata percentuale di benzina, influenzando la volatilità.
• Tensione di Vapore: registra il contenuto di componenti volatili per garantire la sicurezza durante il trasporto.
• Tenore di Zolfo: deve essere limitato per evitare la corrosione del motore e la formazione di piogge acide.

Benzina Avio (AV-GAS)

La benzina per aviazione o AV-GAS è composta principalmente da isoparaffine e una piccola quantità di aromatici. Include additivi come il piombo tetraetile (per raggiungere elevati livelli di ottano), antiossidanti e antigelo. Viene prodotta principalmente tramite il processo di alchilazione.

Proprietà dell'AV-GAS

• Numero di Ottano: varia tra 100 e 130.
• Pressione di Vapore Reid: limitata a un massimo di 80 kPa per prevenire la formazione di bolle di vapore (vapor lock) nel sistema di alimentazione.
• Gomme: indica la stabilità all'ossidazione; valori bassi evitano depositi nel sistema di combustione.
• Densità: fondamentale per calcolare il peso del carburante negli aerei da carico.

Impatto Ambientale

Negli ultimi anni, la contaminazione ambientale da benzina è diminuita grazie alla rimozione del piombo e alla limitazione di aromatici e olefine. L'aggiunta di composti ossigenati permette una combustione più completa, riducendo drasticamente la formazione di monossido di carbonio.