Crude oil and Its Refining- Chemistry- Organic Chemistry- Physical Chamistry

Subject: Chemistry
Topic: Crude oil and Its Refining 
Subject Code: CHEM  4201
Teacher Name: Md. Jahedul Islam

Download Link

Crude Oil & Its Refining

Ø  How did it get there?

—  Millions of tiny animals lived in the seas

—  The pressure and heat of the rocks turned the dead animals into oil

—  As the dead animals decayed they were covered with thick layers of mud and sand (sediment)

—  When the animals died their bodies fell to the bottom of the sea

—  The layers of mud slowly changed into layers of rock

Crude oil (Petroleum)

—  A mixture of hydrocarbons (compounds which contain only hydrogen and carbon atoms)

Ø  What is Crude Oil & Crude Oil Refining?

—  Crude oil, also known as black gold, is a thick, dark brown or greenish flammable liquid, which is found in the upper strata of some regions of the Earth's crust

—  It is a complex mixture of various hydrocarbons, (mainly, alkanes),  along with trances of other chemicals and compounds (e.g. Sulphur)

—  When extracted from underground, it ranges in density from very light to very heavy and in color, from yellow to black

—  Crude oil can be categorized as either "sweet crude" (where the sulphur content less than 0.5%) or "sour crude," (where the sulphur content is at least 2.5%)

Crude oil must undergo several separation processes so that its components can be obtained and used as fuels or converted to more valuable products.

The process of transforming crude oil into finished petroleum products (that the market demands) is called crude oil refining.

Ø  How do we separate Crude Oil into useful parts?

—  How does simple distillation work?

—  Include the following words in your answer:

—  Heat energy

—  Boiling point

—  Evaporating

—  Condensing

—  Fraction

Ø  Distillation of Crude Oil

—  We can separate the components of crude oil by taking advantage of the differences in their boiling points. This is done by simply heating up crude oil, allowing it to vaporize, and then letting the vapor to condense at different levels of the distillation tower (depending on their boiling points). This process is called fractional distillation and the products of the fractional distillation of crude oil is called fractions.

—  A fraction from crude oil can be categorized into two categories:

—  Refined Product: A crude oil fraction which contains a lot of individual hydrocarbons (e.g. gasoline, asphalt, waxes, and lubricants).

—  Petrochemical Product: A crude oil fraction which contain one or two specific hydrocarbons of high purity (e.g. benzene, toluene, and ethylene).

Ø  Fractions of Crude Oil & Their Properties

Name	Number of Carbon Atoms	Boiling Point (°C)	Uses
Refinery Gas	3 or 4	below 30	Bottled Gas (propane or butane).
Gasoline	7 to 9	100 to 150	Fuel for car engines.
Naphtha	6 to 11	70 to 200	Solvents and used in gasoline.
Kerosene (paraffin)	11 to 18	200 to 300	Fuel for aircraft and stoves.
Diesel Oil	11 to 18	200 to 300	Fuel for road vehicles and trains.
Lubricating Oil	18 to 25	300 to 400	Lubricant for engines and machines.
Fuel Oil	20 to 27	350 to 450	Fuel for ships and heating.
Greases and Wax	25 to 30	400 to 500	Lubricants and candles.
Bitumen	above 35	above 500	Road surface and roofing.

Ø  Chemical Processing

—  The fractions from crude oil are liable to undergo chemical processing to alter its structure and thus its properties.

—  The sort of chemical processing employed depends largely on the market demand.

—  Examples of chemical processes are as the following:

—  Cracking: the process obtaining relatively simple and small hydrocarbon molecules from the breaking down of large, heavier and more complex hydrocarbon molecules.

—  Coking: the process of breaking down bitumen into its fractions (done by a Coker).

—  Alkylation: A process where the structure of a hydrocarbon molecule in one fraction is altered to produce another hydrocarbon molecule with another structure. In alkylation, compounds with a low molecular weight, such as propylene and butylene, are mixed in the presence of a catalyst such as hydrofluoric acid or sulfuric acid.

—  Unification: a process where two or more hydrocarbons are combined to produce a larger one. The major unification process is called catalytic reforming and occurs in the presence of a catalyst (platinum, platinum-rhenium mix) to combine low weight naphtha into aromatics.

Ø  Treatment Processes

—  Chemical sweetening, acid treating, clay contacting, caustic washing, hydro treating, drying, solvent extraction, and solvent dewaxing. Sweetening compounds and acids desulphurize crude oil before processing and treat products during and after processing.

—  Clay Treating

—  Use clay to soak up and remove unwanted components in petroleum.

—  Dilute the oil with solvent and freeze the oil

—  During the freezing process, wax will be solidify leaving only the pure oil in liquid phase.

—  Acid treating

—  Using concentrated sulphuric acid to convert sludge from the oil

—  SO₂ Treating

—  Using a very toxic recyclable solvent to remove the worst components in oil.

Ø  Treatment: The Finishing Touch

Ø  Impurities such as organic compounds containing sulphur, nitrogen, oxygen, water, dissolved metals and inorganic salts must be removed from the distillated and chemically processed fractions.

Ø  Treating is typically done by passing the fractions through the following:

—  a column of sulphuric acid - removes unsaturated hydrocarbons (hydrocarbons with carbon-carbon double-bonds), nitrogen compounds, oxygen compounds and residual solids (tars, asphalt).

—  an absorption column filled with drying agents to dehydrate the fraction.

—  sulphur treatment and hydrogen-sulphide scrubbers to remove sulphur and sulphur compounds

—  Today, a major portion of refining involves blending, purifying, fine-tuning and improving products to meet specific requirements

Ø  Why Upgrade An Oil Refinery?

• Government regulations.
• Oil refining releases carbon dioxide into the atmosphere.
• Response to changing market demands for certain products.
• Changing consumer demand for better and different products.
• Decrease the number of non-hydrocarbons, impurities and other constituents.
• Potential physical, mechanical, chemical and health hazards are recognized in air .

Accomplishment of Oil Refinery Upgrading

• The emissions of pollutants from oil refining decreased significantly over the past decade due to the new technology implemented into the oil refining techniques.

The Business of Lubrication

Meaning of lubrication

•       Friction -  is created when there is relative motion between two surfaces.

•       Resistance to motion is defined as friction.

•       Lubrication is use of a material between surfaces to reduce friction.

•       Any material for Lubrication used is called a Lubricant.

Methods of lubrication

•       Two main methods

•       Hydrodynamic lubrication

•       Boundary lubrication

•       Hydrodynamic lubrication

•       Also called complete or full flow.

•       Occurs when two surfaces are completely separated by a fluid film. Fluid film or hydrodynamic lubrication is the term given when a shaft rotating in a bearing is supported by a layer or wedge of oil so that the shaft is not in contact with the bearing material.

•       Boundary lubrication in marine diesel engine bearings occurs during start up and stopping, relatively slow speeds, high contact pressures, and with less than perfectly smooth surfaces. As running conditions become more severe such as with rough surfaces, and high contact pressures, wear becomes a severe problem to the system.

     Engines: Piston rings & liner, Synovial joints, knee with synovial fluid o Teeth/saliva during chewing , Oiled gun barrel & bullet, Start up & shut down of equipment.

You Have to download for full Lecture. 

Download Link

অশোধিত তেল এবং তার সংশোধন

Ø কিভাবে এটা সেখানে পান?
?? লক্ষ লক্ষ ক্ষুদ্র প্রাণী সমুদ্রে বসবাস করত
?? শিলা চাপ এবং তাপ মৃত প্রাণী পশু মধ্যে পরিণত
?? মৃত প্রাণীদের ক্ষয়প্রাপ্ত হওয়ার কারণে তারা কাদা এবং বালি (পলি)
?? যখন পশুরা তাদের মৃতদেহ সমুদ্রের নীচে পড়ে গিয়েছিল
?? কাদা স্তর আস্তে আস্তে শিলা স্তর মধ্যে পরিবর্তিত
অশোধিত তেল (পেট্রোলিয়াম)
?? হাইড্রোকার্বনগুলির একটি মিশ্রণ (যৌগ যা হাইড্রোজেন এবং কার্বন পরমাণুগুলি ধারণ করে)

Ø ক্রুড অয়েল এবং ক্রুড অয়েল রেফিনিং কি?

?? কালো সোনা হিসাবেও পরিচিত অশোধিত তেলটি একটি পুরু, গাঢ় বাদামী বা সবুজাভ ঝলকানি তরল, যা পৃথিবীর ভূ-পৃষ্ঠের কিছু অঞ্চলের উপরের স্তরে পাওয়া যায়।
?? এটি বিভিন্ন হাইড্রোকার্বন একটি জটিল মিশ্রণ, (প্রধানত, অ্যালকেন), অন্যান্য রাসায়নিক এবং যৌগ (যেমন সালফার) trances বরাবর
?? যখন ভূগর্ভস্থ থেকে বের করা হয়, তখন এটি খুব হালকা থেকে খুব ভারী এবং রং থেকে ঘনত্বের মধ্যে রয়েছে, হলুদ থেকে কালো পর্যন্ত
?? অশোধিত তেলটি "মিষ্টি কাঁচা" হিসাবে (যেখানে সালফারের পরিমাণ 0.5% কম) বা "খরা কাঁচা" (যেখানে সালফার সামগ্রী কমপক্ষে 2.5%) শ্রেণীভুক্ত করা যায়।
অশোধিত তেল বিভিন্ন বিচ্ছেদ প্রক্রিয়ার সম্মুখীন হতে হবে যাতে তার উপাদানগুলি পাওয়া যায় এবং জ্বালানি হিসেবে ব্যবহার করা যায় বা আরো মূল্যবান পণ্য রূপান্তরিত হতে পারে।
ক্রমবর্ধমান পেট্রোলিয়াম পণ্য (যে বাজারের দাবি) মধ্যে অশোধিত তেল রূপান্তরিত প্রক্রিয়া অশোধিত তেল পরিশোধন বলা হয়।

Ø কীভাবে আমরা কীভাবে বিভিন্ন অংশে অশোধিত তেল পৃথক করতে পারি?
?? কিভাবে সহজ পাতন কাজ করে?
?? আপনার উত্তরে নিম্নলিখিত শব্দ অন্তর্ভুক্ত করুন:
?? তাপ শক্তি
?? স্ফুটনাঙ্ক
?? উবে
?? ঘনীভূত
?? ভগ্নাংশ

Ø অশোধিত তেল রোপণ

?? আমরা তাদের উঁচু পয়েন্ট মধ্যে পার্থক্য সুবিধা গ্রহণ করে অশোধিত তেল উপাদান পৃথক করতে পারেন। এটি কেবল অশোধিত তেল গরম করা, এটি বাষ্পীভূত করার অনুমতি দেয়, এবং তারপর বাষ্প পাতন টাওয়ারের বিভিন্ন স্তরে (তাদের উষ্ণতর পয়েন্টগুলির উপর নির্ভর করে) সংকুচিত করতে দেয়। এই প্রক্রিয়াটিকে ফ্রাঞ্চাল ডিস্টিলেশন বলা হয় এবং অশোধিত তেলের ফ্রাঞ্চাল ডিস্টিলেশন এর পণ্যগুলি ভগ্নাংশ বলা হয়।
?? অশোধিত তেল থেকে একটি ভগ্নাংশ দুটি বিভাগে শ্রেণীভুক্ত করা যায়:
?? পরিশ্রুত পণ্য: একটি অশোধিত তেল ভগ্নাংশ যা অনেকগুলি পৃথক হাইড্রোকার্বন (যেমন, পেট্রল, পিচ, মোম এবং লুব্রিকেন্ট) রয়েছে।
?? পেট্রোকেমিক্যাল প্রোডাক্ট: একটি অশোধিত তেলের ভগ্নাংশ যা উচ্চতর বিশুদ্ধতা এক বা দুটি নির্দিষ্ট হাইড্রোকার্বন (যেমন বেনজিন, টলিউইন, এবং ইথিলিন) ধারণ করে।

Ø অশোধিত তেলের ফ্যাকশন এবং তাদের প্রোপার্টি

Name	Number of Carbon Atoms	Boiling Point (°C)	Uses
Refinery Gas	3 or 4	below 30	Bottled Gas (propane or butane).
Gasoline	7 to 9	100 to 150	Fuel for car engines.
Naphtha	6 to 11	70 to 200	Solvents and used in gasoline.
Kerosene (paraffin)	11 to 18	200 to 300	Fuel for aircraft and stoves.
Diesel Oil	11 to 18	200 to 300	Fuel for road vehicles and trains.
Lubricating Oil	18 to 25	300 to 400	Lubricant for engines and machines.
Fuel Oil	20 to 27	350 to 450	Fuel for ships and heating.
Greases and Wax	25 to 30	400 to 500	Lubricants and candles.
Bitumen	above 35	above 500	Road surface and roofing.