naftni derivati, proizvodi ili međuproizvodi dobiveni preradbom sirove nafte u rafinerijama nafte, kao kompleksnim tehnologijskim postrojenjima koja se sastoje od većeg broja procesnih jedinica. Primarni krajnji proizvodi dobiveni rafinacijom nafte su laki destilati – ukapljeni naftni plin (UNP), benzin, kerozin, mlazno gorivo i druga zrakoplovna goriva; srednji destilati – dizelsko gorivo (dizel), loživo ulje za kućanstva i druga laka loživa ulja; teški destilati – teška loživa ulja; ostali destilati – specijalni benzini i otapala, elementarni sumpor (ponekad i sulfatna kiselina), petrokemijske sirovine (primarni benzin za proizvodnju olefina parnim krekiranjem ili pirolizom ugljikovodika, reformat-benzin za proizvodnju aromatskih ugljikovodika na osnovi benzena, toluena i ksilena, olefini dobiveni postupcima krekiranja i dr.), bitumeni i katran, naftni koks, maziva ulja, voskovi (parafini) i masti, transformatorska i specijalna ulja (omekšivači), čađa. Frakcije s vrelištem do približno 280 °C bezbojne su naftne prerađevine pa se nazivaju »svijetlim« ili »bijelim« proizvodima, a frakcije s višim vrelištem su obojene pa se nazivaju »tamnim« proizvodima.

Sastav

Za razliku od uobičajenih proizvoda organske kemijske industrije (→ petrokemijski proizvodi ili petrokemikalije), tipični naftni derivati nisu čiste tvari već jednostavnije do vrlo složene smjese parafinskih (normalni i izoalkani), naftenskih (cikloalkani) i aromatskih ugljikovodika (i njihove hibridne strukture), širokog raspona molekulskih masa. Te smjese u određenoj mjeri mogu sadržavati i pretežno organske spojeve sumpora (kiseli – tioli ili merkaptani, neutralni – tiofeni, sulfidi i disulfidi), dušika (jednostavni heterociklički spojevi poput piridina i pirola ili kompleksne strukture poput porfirina), kisika (blago kisele karboksilne kiseline, krezolne kiseline, fenoli i naftenske kiseline, neutralni spojevi poput estera, ketona i amida), a u manjoj mjeri i druge spojeve poput metala u obliku metalnih soli i organometalnih spojeva (kompleksa).

Dobivanje

Uporabni naftni proizvodi dobivaju se preradbom sirove nafte, izdvajanjem pojedinih skupina sastavnica, prije svega destilacijskih frakcija s vrelištem u užem temperaturnom području (destilati ili rafinati). Mogu se rabiti izravno ili su sirovine za niz drugih proizvoda u tzv. sekundarnim procesima. Procesi zastupljeni u preradbi nafte dijele se na procese separacije ili odvajanja (primarni procesi – destilacija, apsorpcija, adsorpcija, kristalizacija, ekstrakcija otapalima) i procese pretvorbe (konverzijski ili sekundarni procesi – kemijskim se reakcijama mijenjaju sastav, veličina i struktura molekula).







Preradba sirove nafte počinje odvajanjem plina, uklanjanjem vode i soli nakon čega se provodi destilacija pri atmosferskom tlaku (atmosferska destilacija). Destilacijom se dobivaju frakcije užeg raspona vrelišta koje se dalje obrađuju raznim fizikalno-kemijskim procesima. Glavne rafinerijske procesne jedinice uz atmosfersku destilaciju su vakuumska destilacija, hidrodesulfurizacija (HDS), katalitičko reformiranje, alkilacija, izomerizacija, hidroobradba, katalitička oksidacija merkaptana, aminski postupak odvajanja kiselih plinova, Clausov proces oksidacije sumporovodika u elementarni sumpor, katalitičko krekiranje u vrtložnom (fluidiziranom) sloju katalizatora (FCC), blago hidrokrekiranje (MHC), smanjenje (lom) viskoznosti blagim toplinskim krekiranjem (engl. visbreaking), komorno (odgođeno) koksiranje i koksiranje u vrtložnom (fluidiziranom) sloju.







Općenito, primarni su zadatci rafinerijske preradbe prevođenje teških ulja u svijetle proizvode cijepanjem (krekiranjem) velikih molekula u manje, preraspodjela omjera vodika i ugljika prema većem udjelu vodika (dobivanje »lakših« derivata veće vrijednosti), te uklanjanje nepoželjnih komponenti i spojeva (npr. sadržaj sumpora u motornim gorivima mora biti manji od deset mg/kg). Velikim dijelom ti su zadatci posljedica strožih zakona vezanih uz zaštitu okoliša i klimatske promjene, te dublje obradbe rafinerijskih ostataka, za što su potrebne i velike količine vodika. Stoga moderne rafinerije proizvode i vodik postupcima parnog reformiranja vodika, djelomične oksidacije ili uplinjavanja.

Uporaba

Većina se naftnih derivata rabi kao motorna goriva i loživa ulja, tj. kao primarni izvori energije. Oko 84% obujma svih ugljikovodika prisutnih u nafti rabi se za proizvodnju energijski bogatih goriva poput motornoga benzina, dizela, kerozina, loživih ulja (brodska goriva) i ostalih proizvoda uključujući ukapljeni naftni plin. Prema sastavu sirove nafte i ovisno o zahtjevima tržišta, današnje rafinerije s kompleksnim procesnim konfiguracijama mogu proizvesti različite udjele naftnih derivata.

Razvoj

Moderna eksploatacija nafte i proizvodnja naftnih derivata počela je tijekom industrijske revolucije, kada je 1859. u gradu Titusvilleu u Pennsylvaniji proradila prva naftna bušotina na dubini od 21 m. Od tada su pronađena mnoga nalazišta i proizvodnja je postupno rasla (čemu je znatan doprinos dao i hrvatski iseljenik → Anton Lučić), uz razvoj tehnologijskih procesa preradbe i primjene. Potrošnja je osobito porasla nakon otkrića i šire primjene motora s unutarnjim izgaranjem za pogon vozila, benzinskoga motora 1876. i dizelskoga motora 1897. Danas se u svijetu proizvodi i prerađuje oko 4,5 milijardi tona nafte na godinu. Najveća svjetska rafinerija nafte nalazi se u Indiji (rafinerija Jamnagar) i ima preradbeni kapacitet od 70 mil. tona na godinu. U posljednje doba, zbog rastuće zabrinutosti oko štetnog utjecaja na okoliš i klimatske promjene uslijed izgaranja fosilnih goriva, traže se alternative njihovoj uporabi. Zbog gospodarskih razloga i očekivane sve manje potražnje za naftnim derivatima i gorivima, razvoj modernih rafinerija sve se više usmjerava prema objedinjavanju s petrokemijskim procesima i proizvodima.

Naftni derivati u Hrvatskoj

Povijest preradbe nafte

Prve naznake uporabe → nafte u Hrvatskoj potječu iz pojedinih zapisa u kojima se posredno spominju katran, zemno ili kameno ulje, zemna smola i slični nazivi. U knjizi Petra Andreje Mattiolija Commentarii in sex libros Pedacii Dioscoridis Anazarbei de medica materia (1565) navodi se podatak da se nedaleko od Neretve i u Panoniji kopa pisasfalt, što je tadašnji naziv za zemno ulje, odn. tešku naftu.

Prva rafinerija nafte u Hrvatskoj, jedna od prvih u Europi, bila je → Rafinerija nafte Rijeka, izgrađena 1883. u neposrednoj blizini riječke luke, što je olakšalo dovoz sirovine morem, a prijevoz njezinih prerađevina i morem i željeznicom. Rafinerija Rijeka tada je podmirivala trećinu potreba Austro-Ugarske Monarhije za naftnim derivatima, prije svega petrolejom, parafinom, organskim otapalima, smolom i katranom. Godine 1885. prerađeno je 30 tisuća tona sirove nafte pretežno u rafinirani petrolej, a već 1887. proradilo je i postrojenje za proizvodnju mazivih ulja. U Sisku je 1927. Shellovo poduzeće Anglo-jugoslavensko petrolejsko d. d. stavilo u pogon rafineriju nafte (od 1946. → Rafinerija nafte Sisak), početnoga godišnjeg kapaciteta 30 tisuća tona. U Osijeku su Ivan Rikard Ivanović i Franjo Pirc 1929. podignuli rafineriju naziva IPOIL, godišnjeg kapaciteta 2400 t. Sastojala se od destilacije ulja, rafinacije ulja i petroleja, kreking-destilacije, dva spremnika za proizvodnju masti za podmazivanje, strojarnice, kotlovnice i 20 spremnika međusobno povezanih cjevovodima; u savezničkom su bombardiranju 1943. postrojenja uništena. Nakon II. svj. rata, spajanjem Rafinerije nafte Rijeka, Rafinerije nafte Sisak i poduzeća Naftaplin, osnovan je 1964. Kombinat za naftu i plin, koji je iste godine promijenio ime u INA – Industrija nafte (→ INA). U razdoblju od 1980. do 1990. INA je bila najveće poduzeće u Jugoslaviji, a ukupni ostvareni prihod 1990. činio je 10% sveukupnoga hrvatskog gospodarstva. Godine 1988. ostvarena je najveća proizvodnja ekvivalentne nafte: 5,1 milijuna tona (3,04 milijuna tona nafte i 2,1 milijarda m³ plina).







Proizvodnja industrijskih i specijalnih maziva te srodnih proizvoda u Zagrebu također vuče podrijetlo od prijeratnih poduzeća. Najstarija među njima bila su Astra (osnovana 1921) i Viktoria (1922), a djelovala su u razdoblju do II. svj. rata. Zagrebačka tvornica Iskra (→ Iskra Zelina kemijska industrija) 1927. započela je industrijsku proizvodnju tehničkih masti zapošljavajući do 40 radnika. U Svetoj Klari kraj Zagreba osnovao je Shellov službenik Franjo Sopianac rafineriju Olex (od 1947. Tvornica tehničkih masti i regeneracija mazivih ulja Sv. Klara, poslije Enol) koja je počela raditi 1935. Uz trgovinu uljem i mastima za podmazivanje, prerađivala je naftu uvezenu iz Rumunjske. Godine 1962. ta su se zagrebačka poduzeća spojila u poduzeće Enol-Iskra (Enolis), koje je 1964. integrirano u INA-u (od 1966. INA – Rafinerija Zagreb, od 1997. INA Maziva). Na lokaciji na Žitnjaku poduzeće proizvodi širok raspon mazivih ulja i masti sintetske i naftne osnove, uz razne druge srodne proizvode, i najznačajniji je proizvođač u RH i šire.







Proizvodnja danas

Godišnja proizvodnja sirove nafte u Hrvatskoj posljednjih se godina kreće oko 700 tisuća tona. Današnji kapaciteti atmosferske destilacije su pet milijuna tona u Rijeci i četiri milijuna tona u Sisku, a objema rafinerijama upravlja INA. Međutim, iako je ukupni kapacitet obiju hrvatskih rafinerija devet milijuna tona, u njima je 2018. prerađeno samo 3,9 milijuna tona. Od 2019. rafinerija u Sisku više ne prerađuje sirovu naftu (planira se prenamjena u biorafineriju), uvoz sirove nafte za daljnju preradbu znatno je smanjen, kao i domaća proizvodnja naftnih derivata, dok je istodobno uvoz naftnih derivata povećan. Ipak, uskoro se očekuje izgradnja pogona odgođenog koksiranja te završetak modernizacije Riječke rafinerije. Time bi ona, s više od deset godina zakašnjenja, trebala stati uz bok suvremenim svjetskim rafinerijama.







Visokoškolska nastava i znanost

Nastava i istraživanja iz područja rafinerijskih procesa, naftnih derivata i srodnih područja provode se na → Fakultetu kemijskog inženjerstva i tehnologije u Zagrebu i u manjem obimu na → Kemijsko-tehnološkome fakultetu u Splitu. Među starijom literaturom iz tog područja ističu se udžbenici → Borisa Prohaske Kemijska tehnologija nafte I, II (1962., 1963), Tehnologija nafte (s J. Širolom, 1968), Tehnologija prerade nafte (1987) te Emira Cerića Tehnologija nafte (1984), a među novijom literaturom udžbenici Naftni i petrokemijski procesi i proizvodi (Z. Janović, 2005., 2011), Nafta – procesi i proizvodi (E. Cerić, 2006), te skripta Tehnološki procesi organske kemijske industrije (I. Klarić, 2017).

Udruge i društva

Udruge koje okupljaju stručnjake i znanstvenike iz navedenih područja su → Hrvatsko društvo za goriva i maziva (GOMA; osnovano 1964), → Hrvatsko društvo kemijskih inženjera i tehnologa (HDKIT; osnovano 1912) i → Hrvatska udruga naftnih inženjera i geologa (HUNIG; osnovana 1997). GOMA od osnutka izdaje znanstveno-stručni časopis → Goriva i maziva (Fuels and Lubricants). Također, GOMA redovito organizira međunarodne konferencije: 2019. održan je u Zagrebu 52nd GOMA Lubricants & Base Oils Symposium, a 2018. 51st GOMA Symposium Fuels. HUNIG od 2013. izdaje stručni časopis → Nafta i plin (izlazi od 1980). Od 1950. do 2014. Hrvatski nacionalni komitet svjetskoga kongresa za naftu i Znanstveno vijeće za naftu HAZU-a izdavali su časopis → Nafta koji je objavljivao radove i priloge iz područja proizvodnje, pripreme za transport, transporta i preradbe nafte i prirodnoga plina, ekonomike naftnoga gospodarstva, energetike i informatike. Od 2017. dotadašnje Znanstveno vijeće za naftu i plin i Znanstveno vijeće za energetiku → HAZU-a (sv. 4) spojeni su u novo Znanstveno vijeće za naftno-plinsko gospodarstvo i energetiku.