Návrat na detail prednášky / Stiahnuť prednášku / Technická Univerzita Košice / Strojnícka fakulta / Dejiny a vývoj techniky

Ropa a zeny plyn semestralne zadanie by fanci (ropa_a_zemny_plyn.doc)

Slovenská technická Univerzita MTF so sídlom v Trnave

Dejiny ropy, zemného plynu a ich využitie

Záverečná práca z dejín vedy a techniky

Školský rok: 2005/06                                                                   Vypracoval:

Študijný odbor: Nekovové materiály                                                                            

    Obsah:

Úvod

História ropy a zemného plynu

Vývoj ťažby ropy a zemného plynu v USA

Ťažba ropy v Gbeloch na Slovensku

Vznik rafinérie Slovnaft (Apolo)

Úvod

    Ropa a zemný plyn sú suroviny, ktoré slúžili ľuďom v minulosti už veľmi dávno. Ropa sa používala už v staroveku na stavbu mohutných múrov v Mezopotámii. Používanie týchto dvoch surovín vo všeobecnom meradle sa však začína až za kapitalizmu ako dôsledok rozvoja vedy a techniky. Od polovice dvadsiatych rokov sa stali ropa a zemný plyn dôležitou surovinou aj pre chemický priemysel. V súčasnej dobe sa ropa a zemný plyn používa na výrobu viac ako 5000 výrobkov, medzi ktorými sú také dôležité výrobky ako palivá, mazivá, plastické látky, chemické vlákna, suroviny pre pracie prostriedky, textilné prípravky, rozpúšťadlá, hnojivá, síra sadze a podobne.

História ropy a zemného plynu

    Prírodné ropné produkty vzbudzovali pozornosť ľudí už v predhistorických dobách. Povšimli si kusy asfaltu , ktoré plávali po riekach, vodné pramene znečistené olejom, pary a plyny vyvierajúce zo zeme, najmä ak boli zapálené bleskom a blčali silným plameňom. Človek sa naučil, že asfaltom možno zlepovať materiály, konzervovať látky a utesňovať materiály proti vode. Na mnohých miestach vyvierala ropa zo zeme a odplavovali ju rieky a potoky. Podľa báji sa ropa cenila ako dar bohov. U jednotlivých národov mala ropa dôležitú úlohu v magickom náboženskom ponímaní sveta.

    Historicky jedno z najstarších známych olejových polí je na Apšeronskom polostrove v Kaspickom mori, v oblasti terajšieho Baku, kde horeli viaceré ropné a plynové fontány zapálené bleskom. Viac ako 600 rokov pred naším letopočtom vyznávači učenia Zarathustru (vyznávači ohňa) ktorý pokladali oheň za symbol čistoty a dokonalosti vybudovali nad ,,svätým plameňom´´ početné chrámy ktoré každoročne navštevovalo tisíce pútnikov. Bakuské večné ohne boli zahasené až v roku 1887. Bakuské ohne sa používali na varenie, kúrenie a pálenie vápna. Podobné ohne sú známe aj z Pandžabu v Indii, Yenang-Yaungu v Barme, Sang-Sangu na Borneu, Kirkuku v severnom Iraku a pod.

    Egyptský otrokári používali na balzamovanie svojich mŕtvych asi 300 rokov pred naším letopočtom bitúmeny (zvyšky ropy), ktoré sa dovážali z Palestíny, kde sa vyskytovalo veľa olejových prameňov v oblasti Mŕtveho mora. Mŕtve more bolo po stáročia dôležitým zdrojom asfaltu. Materiálom ,,Bitumen Judaicum´´ ktorý sa z neho ťažil, utesňovali svoje lode Egypťania, Gréci, Peržania a Rimania.

    Okolo roku 1400 zbierali v Nemecku mnísi z kláštora  svätého Quirina ropu z dvoch roponosných vodných prameňov na Tegernsee a predávali ju ako liečivo. Ropný produkt asfalt sa používal ako spájací materiál pri stavbách domov a múrov v pevnostiach. Tento asfalt nebol samostatnou látkou. Predpokladá sa, že všetky produkty, ktoré my označujeme ako asfaltové, bitúmenové, dechtové alebo smolové zahrňuje tento starý pojem.

Asfalt, ktorý sa nachádzal pri Eufrate a Tigrise, v terajšom Iraku sa použil pri stavbe miest ako Ur, Babylon, Ninive a Hit. Na stavbu chrámov a palácov sa už v roku 4000 pred našim letopočtom používala malta a piesok, slama a asfalt. Asfalt použili aj pri stavbe Babylonskej veže, visutých záhrad Semiramidiných a Nabuchodonozorských pevností. Asfaltom boli dláždené dôležité cesty, upevňované hrádze proti záplavám a podobne mastixový materiál z ílu a asfaltu slúžil na stavbu vodovodov, na izoláciu bydlísk proti vode a budovanie kanalizácie.

    V Číne už v staroveku a v rannom stredoveku využívali ropu a zemný plyn na osvetľovanie a vykurovanie. Zemný plyn sa viedol bambusovým potrubím na veľké vzdialenosti. O prvých čínskych ropných vrtoch, pravdepodobne 1000 rokov pred naším letopočtom, ale celkom určite 200 rokov pred naším letopočtom, môžeme predpokladať že to boli v podstate nevydarené vrty na soľ.

    Aj v Amerike v dávnych storočiach praobyvatelia takisto používali ropu a živice pri stavbe domov, ako kurivo a na lekárske účely.

    V staroveku sa začala ropa používať aj na vojnové účely, ako zápalné náboje namáčané v oleji.

    Aj grécky (byzantský) oheň používaný ako zbraň, bola horiaca zmes, pravdepodobne zložená zo síry, liadku, nehaseného vápna a asfaltu.

    V neskorom stredoveku sa ropa dostala aj do krajín, v ktorých neboli ropné zdroje. V cestopise benátskeho kupcu Marca Pola (1250) sa hovorí, že sa ropa dopravovala vo volských kožiach na ťavách z Arménie do Baku. Marco Polo navštívil v 13. storočí olejové studne na Kaukaze a rozpráva, že okrem tiav  sa na prepravu používa aj loďstvo.

    V Nemecku pochádza prvá zmienka o ťažbe dechtu pri Wietze (Hannover), Hänigsene a Olheime (Braunchweig) z roku 1546.

    Skutočné novoobjavenie ropy spadá do 19. storočia. Základňou pre nastupujúci výskum ropy bola technická revolúcia začínajúca sa vynálezom parného stroja a prechod na továrenskú výrobu koncom 18. a začiatkom 19. storočia.

    V roku 1814 anglický chemik Witt Clinton znovu zistil, že z ropy možno vyrobiť dobrý a lacný osvetľovací materiál. V roku 1830 nemecký chemik Reichenbach vo svojom laboratóriu prvý raz získal z ropy benzín. V následujúcich rokoch získal francúzsky bádateľ Sellique z ropy olej na svietenie a mastenie a rad ďalších produktov.

    V polovici 19. storočia sa uskutočnili prvé vrty už novodobým spôsobom s cieľom získať ropu. Hannoverská vláda dala príkaz v polovici 19. storočia prvý raz vŕtať kvôli ťažbe ropy. Aj keď dôvodom vrtov nebola ropa, ale ložiská uhlia. Ropu vtedy pokladali za ,,výpotky´´ uhlia, takže mala byť len prostriedok na nájdenie uhlia. V roku 1858 začali pri dávno známych ťažiskách dechtu pri Wietze vŕtať a v 22-metrovej hĺbke našli ,,veľa ropy´´. Vrt napokon predlžili až na 36,6 m. V jednej starej správe sa uvádza, že za 10 hodín sa vyťažilo pol vedra ropy. V Septembri 1859 sa už ťažilo 48 vedier ropy denne.

Vývoj ťažby ropy a zemného plynu v USA

    V tom istom roku, v ktorom sa pri Wietze ťažila ropa z prvého vrtu, začali na ropu vŕtať aj v USA. Skutočným motívom pre ťažbu ropy, bolo vynájsť lepšie a lacnejšie osvetlenie.

    Roku 1854 vyrobil americký chemik dr. Abraham Gessner rafinovaný osvetľovací olej a dal si patentovať jeho názov ,,kerosene´´.

    Na jar 1858 začal Edwin L. Drake, železničný zamestnanec, z príkazu amerických obchodníkov (Seneca-Oil), vŕtať na ropu v kraji Oil Greek blízko Tituswille v Pensylvánii. Používal baranidlo poháňané parným strojom, ktoré vŕtalo do zeme. Edwin L. Drake narazil na ropu 27.augusta 1859 v hĺbke 21 m. Tento dátum sa stal dňom zrodu moderného ropného priemyslu vďaka mohutnému nálezisku ropy.

    V USA sa zrodila ropná horúčka, ktorá sa podobala ,,zlatému opojeniu´´. Kým Drake ťažil ropu za 20 dolárov za barel, klesla cena so vzrastom produkcie do roku 1862 na 10 centov za barel. V roku 1860 sa vyťažilo 500 000 barelov. V roku 1871 stúplo množstvo na 15 000 barelov denne (1 barel=158,76 l).

    Hlavný zisk spočiatku nedostávali pracujúci na ropných poliach, ale dopravné spoločnosti a súkromné železnice. Neskôr sa podarilo najbohatšiemu mužovi sveta Johnovi D. Rockefellerovi, na základe kapitalistických manipulácií stať sa v tom čase petrolejárskym kráľom. Rockefellerová firma vystupovala pod názvom Standard-Oil, do ktorej zabral takmer všetky ostatné podniky.

Vývoj ťažby ropy a zemného plynu mimo amerického kontinentu

    Keď sa Rockefellerova moc rozšírila už na veľké časti amerického priemyslu, začal sa boj a intrigy o náleziská ropy objavené zatiaľ v ostatnom svete. Tieto snahy boli diktované predovšetkým zahraničnopolitickými cieľmi, snahou preniknúť do iných štátov.

    V Európe sa napríklad rozvinul rumunský ropný priemysel v relatívne krátkom čase.

    Roku 1844 sa začali hĺbiť studne na ťažbu ropy podľa návrhu F.A. Semjonova vŕtaním a o niekoľko rokov neskôr bol jeho návrh prakticky aj vyskúšaný v roku 1848 v oblasti Bibi-Ejbat a v roku 1855 na Uchte. V Rumunsku začali ťažiť v roku 1857. Ani ruská, ani rumunská produkcia sa však nerozvinula v takom podnikateľskom meradle, ako sa to stalo o dva roky v Amerike. Preto sa prvý americký vrt z roku 1859 uvádza ako začiatok petrolejárskeho veku na svete.

    Na blízkom východe neustále rástla ťažba ropy. V Európe sa medzitým tak isto začínali rozvíjať trusty. Najväčší význam mali dva anglické olejové trusty, Royal-Dutch-Shell a Anglo-Persian-Oil-Company. Prvá spoločnosť vznikla spojením holandskej spoločnosti Royal-Dutch a anglickej Shell-Transport-and-Trading-Company. Ich vedúci bol Henry Deterding, ktorý na prelome storočia získal vo svetovej politike ropy podobné postavenie ako Rockefeller. Firma Royal-Dutch-Shell sa neobmedzovala len na Európu a Stredný Východ, ale uskutočňovala vrty v početných krajinách, predovšetkým v Indii, Iráne, Južnej Amerike a Rusku. Aj v USA sa táto spoločnosť pokúsila zakotviť, pričom došlo k rozhorčenému boju medzi skupinou Deterdinga a Rockefellera. Tento boj sa predbežne skončil až za prvej svetovej vojny, keď sa obidve spoločnosti zúčastňovali na výnosných vojenských obchodoch.

Ťažba ropy v Gbeloch na Slovensku

Bolo to začiatkom roku 1913, keď prednosta železničnej stanice v Gbeloch oznámil Železničnej správe, že v chate asi 30 m od železničnej trate Gbely - Kúty nastal výbuch plynu. Správa bola odovzdaná Ministerstvu financií Uhorského kráľovstva, oddeleniu pre štátne kutanie na zemný plyn, zemný olej a draselnú soľ.

    Maloroľník Ján Medlen (1870 – 1944) na tomto území už dávnejšie predtým pozoroval plynové výrony, a to vtedy, keď chcel odvodniť močaristé časti pozemku, aby ich získal na poľnohospodárske obrábanie. Keď Medlen zistil, že ide o horľavé plyny, zišlo mu na um použiť ich na vykurovanie svojej chalupy. A tak na tomto mieste vykopal asi meter hlbokú jamu s priemerom približne 1,5 m, obložil ju tehlami a prikryl hlinou, čím vznikla podzemná nádrž na zachytávanie plynu. Odtiaľ viedol plyn priekopou, ktorú vyložil tehlami a prikryl hlinou až k chalupe, kde priekopa vyúsťovala priamo do jednoduchého ohniska. Týmto spôsobom začal vykurovať svoj domček. Jedného dňa, keď chcel zapáliť oheň, netušiac, že chata je už naplnená nebezpečnou zmesou plynu, škrtol zápalkou. Vzápätí nastal prudký výbuch, ktorý rozmetal celú strechu Medlenového domu. Na základe objavu J. Medlena do oblasti, kde býval, vyslala uhorská vláda geológov H. Böckha, Š. Pappa a ďalších odborníkov. Po obhliadke navrhli, aby sa v oblasti urobil riadny geologický prieskum.

    Vrtná sonda č. 1 sa začala vŕtať 28. októbra 1913 pomocou pojazdnej Trauzlovej ručnej vŕtacej súpravy. V hĺbke 163 - 168 m bolo objavené ložisko vzácnej ťažkej ropy. Po úspešných čerpacích skúškach začalo 13. januára 1914 Rakúsko–Uhorsko prvý raz priemyselne ťažiť ropu. Tento dátum pokladáme za začiatok ropného priemyslu na území Slovenska. Z prvej sondy sa denne vyťažilo okolo 15 t ropy, čo veľmi prekvapilo aj naftárskych odborníkov v Rakúsko-Uhorsku. V rokoch 1914 až 1918 navŕtali v Gbeloch na ložisku Staré pole 56 pozitívnych sond. Prvé ložisko objavili v hĺbke 140 - 180 m a druhé v hĺbke 213 až 260 m.

    Ropa bola počas vojny vzácna, jej cena neustále stúpala, a preto rakúsko-uhorská vláda ťažbu zvyšovala. Kým v roku 1914 sa vyťažilo 1 631 t ropy, v roku 1927 už 9 146 t. Celkovo sa v Gbeloch do vzniku ČSR vyťažilo 29 362 t ropy a pracovalo tam okolo 400 robotníkov. Pre novú Československú republiku bola otázka zásobovania ropnými produktmi veľmi dôležitá. Už 8. novembra 1918, krátko po vzniku republiky, prevzal gbelský závod technický poradca Ministerstva financií ČSR, správy pre Slovensko. Postupne prešiel závod pod dozor Vládneho komisariátu pre Štátne banské a hutnícke závody na Slovensku, neskôr priamo pod riadenia ministerstva verejných prác v Prahe a následne bol ešte v tom istom roku vytvorený podnik Štátne naftové bane. Podľa údajov z 9. augusta 1919 mal produktívny terén Štátnych naftových baní v Gbeloch rozlohu 49 km2 a ležal medzi železničnými stanicami Gbely a Kúty. Mesačná ťažba ropy v roku 1919 dosahovala úroveň 650 t. Neoddeliteľnou a podstatnou časťou historie tohto a, samozrejme, aj nasledujúceho obdobia je technický rozvoj. V oblasti vrtnej techniky pre plytké vrty sa v tom čase najviac používali trojnožky alebo štvornožky s lyžicovým vrtákom na ručné vŕtanie. Hlbšie vrty sa vŕtali súpravami typu Fauck a Trauzlna vŕtanie nárazovým spôsobom na sucho, alebo s výplachom.

Vznik rafinérie Slovnaft (Apolo) na Slovensku

Keď v roku 1895 udelila mestská rada Bratislavy súhlas na výstavbu rafinérie minerálnych olejov, Európa stála na prahu éry automobilizmu a veľkých fabrík na spracovanie ropy mala poskromne. Rozhodnutie založiť rafinériu, ktoré padlo v Budapešti, bolo prezieravým podnikateľským krokom a zaradilo Bratislavu medzi dôležité stredoeurópske centrá spracovania ropy. Nová rafinéria v Mlynskej záhrade pri rieke Dunaj dostala názov podľa gréckej mytológie Apollo. Fabrika s rozlohou 7,5 hektára najskôr spracúvala ruskú ropu z Kaukazu a haličskú z Poľska, neskôr ropu rumunskú, gbelskú, texaskú a z rozličných nálezísk v bývalom ZSSR. Kapacita spracovania bola 30 tisíc ton ropy na kotloch kotlovej destilácie kaskádovitým spôsobom. Apollo vlastnila na tú dobu moderné  svetové technológie a produkovala hlavne petrol, ligroín (lakový benzín), benzíny, cerezín, sviečky, ale aj umelý ľad (z chladičov parafínky) a rôzne tuky na mazanie. V čase svojho najväčšieho rozkvetu v medzivojnovom období vlastnila ropné polia a sieť čerpacích staníc. Necelý rok pred skončením druhej svetovej vojny rafinéria podľahla vlne náletov a výrobu obnovila až v máji 1945. Nikdy však nedosiahla predvojnovú úroveň a v roku 1963 definitívne ukončila svoju činnosť.

Začiatkom 50. rokov vtedajšia vláda uvažovala o vybudovaní novej rafinérie ako náhrady za Apollo. Po dlhších prieťahoch sa výstavba v lokalite bratislavského Vlčieho hrdla rozbehla až v roku 1956, po uzatvorení dlhodobých zmlúv o dodávkach ropy z bývalého ZSSR. Prvú výrobnú jednotku novej rafinérie s názvom Slovnaft uviedli do prevádzky v roku 1957. Bola to atmosféricko-vákuová destilácia s kapacitou 122 tisíc ton ročne, ktorá spracovávala sovietsku ropu. V krátkom čase k nej pribudli rafinácia palív, etylizácia benzínov, príprava palív a v roku 1959 začala fungovať aj výrobná jednotka rozpúšťadlového odparafínovania olejov, elektrostatické odsoľovanie ropy a tepelný krak. O rok neskôr Slovnaft uviedol do prevádzky jednotky oxidácie asfaltov, výrobňa asfaltových sudov a do činnosti sa uviedli dva bloky teplárne. Nová atmosféricko-vákuová destilácia s kapacitou jedného milióna ton ročne rozbehla výrobu v roku 1961. Nadväzne na prvotné spracovanie ropy sa budovali aj výrobné jednotky na zušľachťovanie poloproduktov na kvalitné hotové výrobky. Išlo o selektívnu rafináciu olejov furfuralom, propánové odasfaltovanie, horúci kontakt, miešareň olejov, reformingy - linky na výrobu benzínov so zvýšeným oktánovým číslom, linky hydrogenačnej rafinácie motorovej nafty a petroleja. Slovnaft ako jedna z prvých rafinérií na svete zaviedol proces katalytickej hydrogenačnej rafinácie viskóznych mazacích olejov. Vo februári 1962 začal do Slovnaftu dopravovať ropu z nálezísk vtedajšieho ZSSR nový ropovod Družba. V šesťdesiatych rokoch Slovnaft prerástol z rafinérskeho závodu do rafinérsko-petrochemického kombinátu. Ten zastrešoval na tie časy špičkové technologické komplexy s využitím licencií od popredných svetových firiem. Dôležitou výrobnou jednotkou fabriky sa stala etylénová jednotka produkujúca etylén, propylén, C4 a C5 frakciu. Na báze týchto poloproduktov sa mohlo začať s výrobou vysokotlakového polyetylénu Bralen. Pribudli výrobne na produkciu syntetického fenolu, acetónu, etylbenzénu, paraxylénu, etylénoxidu a glykolov. Ku koncu roka 1970 bolo v prevádzke 62 nových výrobných jednotiek a Slovnaft mal ročnú spracovateľskú kapacitu 6 miliónov ton ropy.

    V období rokov 1970 - 1975 Slovnaft naďalej rozširoval rafinérsku a petrochemickú základňu o nové výrobne. Spektrum svojich výrobkov obohatil o dimetyltereftalát ako východiskovej látky na výrobu polyesterových vlákien a začal vyrábať prvý - vtedy československý polypropylén Tatren. V tomto období vznikol aj prevádzkový komplex aromátovej chémie s možnosťou výroby benzénu, toluénu, ortoxylénu, etylbenzénu a xylénov. Rozsiahly komplex stavieb pod názvom Petrochemický komplex Slovenskej republiky Slovnaft vybudoval a uviedol do prevádzky v priebehu rokov 1975 až 1980. Vo Vlčom hrdle vznikla mohutná výrobná základňa s možnosťou produkcie vyše 168 tisíc ton polyetylénu Bralen a viac ako desiatkami tisíc ton polypropylénu Tatren, etylbenzénu, etylénoxidu, glykolov, aromátov a ďalších dôležitých produktov. V roku 1988 začala svoju činnosť výrobná jednotka na výrobu 55 tisíc ton n-alkánov. Sedemdesiate a osemdesiate roky sa okrem pokračujúcej expanzie výroby niesli v znamení ekologických aktivít. Slovnaft vybudoval hydraulickú ochranu spodných vôd, mechanicko-chemicko-biologickú čistiareň odpadových vôd, ktorá je doteraz jednou z najmodernejších a najkomplexnejších svetových ekologických stavieb, uviedol do prevádzky spaľovne tuhých odpadov a ďalšie ekologické stavby.

      V roku 1991 Slovnaft sprevádzkoval výrobný celok hydrokraku, ktorý umožnil efektívnejšie a hlbšie spracovanie ropy a s výkonom 800 tisíc ton suroviny. V tom istom čase sa výrobná časť podniku rozšírila o izomerizáciu ľahkých benzínov s ročnou kapacitou 250 tisíc ton izomerátu - vysokooktánovej zložky, ktorá umožnila celoplošnú výrobu bezolovnatých benzínov. Benzíny - jednu z hlavných komodít Slovnaftu - v súčasnosti posúva do novej kvality ďalší z rozvojových projektov - reforming s kontinuálnou regeneráciou katalyzátora, uvedený do chodu v marci 1998. Technologická úroveň umožnila Slovnaftu, aby od mája 1997 vyrábal výlučne nízkosírnu motorovú naftu s obsahom síry do 0,05 % hm., čo spolu s výrobou bezolovnatých benzínov predstavuje rozhodujúci príspevok k ochrane životného prostredia. V deväťdesiatych rokoch sa Slovnaft pretransformoval zo štátneho podniku na akciovú spoločnosť. Začal vyvíjať vlastné obchodné činnosti, budovať vlastnú sieť čerpacích staníc a holdingovou štruktúrou si zabezpečil dobrú východiskovú pozíciu na zaistenie dlhodobej prosperity v trhovom prostredí. V roku 1995 vedenie spoločnosti rozhodlo o výstavbe konverzných jednotiek projektu EFPA (Environmental Fuel Project Apollo). Rok 2000 sa zapísal do histórie Slovnaftu dvoma významnými udalosťami. Sprevádzkovaním celého komplexu EFPA a s najnovšou technológiou hĺbkového spracovania ropy sa zaradil medzi najmodernejšie európske rafinérie a podpisom zmluvy o strategickom partnerstve s maďarskou spoločnosťou MOL Slovnaft rozhodol o svojej budúcnosti v globalizujúcom sa svete. Do 3. tisícročia vstúpil ako flexibilná spoločnosť s moderným riadením, vzdelanými pracovníkmi, výkonným informačným systémom a špičkovými rafinačnými technológiami.

     Použitá literatúra:

1. Thierfelder, W.: Ropa všestranný zdroj. Bratislava 1963
2. www.naftagbely.sk
3. www.slovnaft.sk