גז פחמימני מעובה

מה הוא גפ"מ

גפ"מ (גז פחמימני מעובה, LPG ) הוא תערובת של גזים פחמימניים, בעיקר בוטן (C4H10), איזובוטן (C4H10), בוטילן (C4H8), פרופן (C3H8) ופרופילן (C3H6), הנמצאים במצב גזי (אד) בתנאים רגילים של לחץ וטמפרטורה. גזים אלה ניתנים לניזול על ידי הגדלת הלחץ והורדת הטמפרטורה.

גז זה מוכר בישראל כגז בישול, אבל בעולם יש לו שימושים רבים אחרים בזכות העצימות האנרגטית הגבוהה שלו. הוא משמש חומר זינה במפעלי פטרוכימיה ליצירת כימיקלים, פלסטיק וגומי סינתטי, דלק להסקה, בישול וייבוש, דלקי תחבורה, תוספי מנוע וכן ממס, שהוא נוזל פחמימני המשמש לדילול שמנים כבדים ולהקטנת הצמיגות שלהם כדי להקל על הובלתם.

מקורות הגפ"מ

מקובל להפיק גפ"מ משלושה מקורות עיקריים:

1. בתי זיקוק – מתהליך זיקוק של נפט גולמי.
2. שדות הפקה של גז טבעי, אם יש בשדות אלו מרכיבים של גפ"מ.
3. שדות הפקה של נפט גולמי.

גפ"מ שמקורו בתהליך קידוח של נפט גולמי או גז טבעי הינו גפ"מ רווי (פרפינים).

מקורות הגפ"מ בארץ:

1. זיקוק נפט – בישראל מפיקים גפ"מ אך ורק מתהליך זיקוק של נפט גולמי. תהליך זה נעשה במגדלי הזיקוק של בתי הזיקוק פז"א (פז בית זיקוק אשדוד) ובז"ן (בתי זיקוק לנפט, חיפה).

2. ייבוא גפ"מ – בשנים האחרונות, עקב גידול בצריכה בישראל ומגבלות בכושר הייצור בבתי הזיקוק, יובא גפ"מ לישראל באוניות.

הגפ"מ שמיובא ארצה מגיע כמוצר מוגמר בתוך מכלי לחץ ונפרק למכלי אחסון שנמצאים באשקלון ובחיפה.

הרכב

כמו כל מרכיבי זיקוק הנפט, הפחמימנים הינם תרכובות אורגניות המורכבות מאטומי פחמן (C) ומימן (H), ביחסים שונים ובצורות שונות.

מרכיבי הגפ"מ מחולקים לשתי משפחות: פרפינים (תוצרי זיקוק אטמוספרי) ואולפינים (תוצרי פיצוח).

תכונות

הרכב גפ"מ לפי חוק הגז

חוק הגז הפחמימני המעובה, תשפ"א 2020 מגדיר: "גז פחמימני מעובה – תערובת המורכבת בעיקרה מפרופן, פרופילן, בוטן, בוטילן והאיזומרים שלהם, ונמצאת במצב נוזלי או גז".

מצב צבירה בתנאים רגילים

בתנאים רגילים של לחץ וטמפרטורה (טמפרטורת החדר ולחץ אטמוספרי), הגפ"מ במצב צבירה גזי (אד).

ניזול הגפ"מ

כדי לנזל את הגפ"מ יש להעלות את הלחץ או להוריד את הטמפרטורה. פשוט וזול יותר לשנות את לחץ האחסון של הגפ"מ. לפיכך האחסון, ההובלה והזרמת הגפ"מ נעשים תחת לחץ במכלי לחץ ובצינורות תחת לחץ.

אחסון

גפ"מ מאוחסן במכלי לחץ נייחים או מיטלטלים (ניידים). האחסון במכלי הלחץ הוא בשתי פאזות – נוזל וגז. הלחץ הפועל במיכל הלחץ תלוי בהרכב הגז ובטמפרטורת החומר.

לחץ התוכן של מכלי לחץ לגפ"מ הוא 17 בר (250psi).

מכלי גפ"מ מחולקים לשני סוגים – נייחים ומיטלטלים.

בנזין לרכב ולתעופה

השימוש בבנזין החל בשנות השישים של המאה ה-19 במקביל לפיתוח מנועי בערה פנימית. המנוע המעשי הראשון, בעל 4 פעימות, מיוחס לממציא הגרמני ניקולאס אוטו (Nikolaus Otto) שהציג את המצאתו ב-1867 בתערוכה הבינלאומית בפריז. מנוע זה צרך בנזין שזוקק מנפט גולמי, והיה בעל אוקטן נמוך מאוד, אבל בתחום רתיחה של בין 50°C ל-200°C, בדומה לבנזין של ימינו.

במלחמת העולם הראשונה (1914-1918) נעשה שימוש מסיבי בכלי רכב לצרכי המלחמה, ולכן נוצר ביקוש הולך וגובר לשימוש בבנזין. כבר אז הבינו בתעשיית הרכב, כי יחס הדחיסה של המנועים הוא פרמטר קריטי לקבלת יעילות גבוהה בהספק המנוע, ולשם כך צריך להתאים את הדלק.

איכות הבנזין נקבעה בזמנו על פי ההרכב הכימי שנגזר מסוג הנפט הגולמי המזוקק. נפט גולמי עשיר בארומטים נמצא כיעיל ומאפשר פעולת מנוע ביחסי דחיסה גבוהים, בעוד שמנפט גולמי פרפיני (פחמימנים רווים) מיוצר בנזין בעל תכונות פחותות, שגורם לנקישות במנוע, ליעילות נמוכה ולפגיעה במנוע עצמו.

בשנת 1921, לאחר ביצוע בדיקות במספר רב של תרכובות כימיות, נמצא כי טטרה-אתיל-עופרת ( TEL) היא תרכובת כימית יעילה ביותר להעלאת האוקטן בבנזין והחל שימוש נרחב בחומר זה בזמן ייצור הבנזין. כבר בתחילת השימוש בחומר זה הייתה מודעות לרעילותו ולסכנות הטמונות בשימוש בחומר זה, אולם לאחר שנקבעו תקנות וכללים מיוחדים לטיפול בחומר זה, החל שימוש נרחב בו ברחבי העולם.

ב-1929 פותחה השיטה לקביעת האוקטן בבנזין. לפי שיטה זו, נקבעה סקלה בין 0 ל-100. חומר הנקרא הפטן נורמלי, אשר יש לו עמידות נמוכה מאוד בפני הצתה עצמית, נקבע כבעל 0 אוקטן, ואילו חומר אחר שנחשב בעל העמידות הגבוהה בזמנו, האיזואוקטן, נקבע כבעל 100 אוקטן. סקלה זו קיימת עד היום, למרות שיש חומרים בעלי אוקטן גבוה מ-100 וחומרים בעלי אוקטן שלילי.

במלחמת העולם השנייה נוצר ביקוש רב לבנזין ולרמת אוקטן גבוהה במיוחד עבור מטוסי הקרב. כדי לספק דרישה זו השתמשו בתהליכים להעלאת האוקטן כגון אלקילציה ביחד עם עופרת. במשך המלחמה ולאחריה פותחו תהליכים שונים, מעבר לזיקוק הישיר, אשר אפשרו לייצר תרכובות כימיות בעלות אוקטן גבוה.

בשנות השישים והשבעים של המאה העשרים החלה מודעות לזיהום הסביבתי והחלו במהלכים להפחתתו. בשנות השבעים החלו להשתמש בממירים קטליטיים ובמקביל בייצור בנזין נטול עופרת, שכן העופרת פוגעת בתפקוד הממיר. בהדרגה צמח הביקוש לבנזין נטול עופרת על חשבון בנזין שמכיל עופרת. תהליך זה, יחד עם גידול בביקוש המצטבר לבנזין, יצר מחסור בסל האוקטנים. כדי להשלים מחסור זה הושקעו בבתי הזיקוק בעולם מתקנים של תהליכים מעלי אוקטן כגון אלקילציה, איזומרציה ושימוש באוקסגנטים כגון MTBE , אתנול ואחרים.

הרכב כימי

הבנזין מיוצר ממגוון רחב של תרכובות כימיות וכשמאפיינים אותו, מפרטים רק חלק קטן מהן, ואף מקובל יותר לציין את הקבוצות הפונקציונליות של הרכבו.

הבנזין הבסיסי, כפי שמיוצר בתהליך הזיקוק, מורכב מפחמימנים (Hydrocarbons) בלבד (ומעט תרכובות גופרית). המונח פחמימן משלב את המילים פחמן ומימן, ומציין מגוון גדול של היסודות האלה בהרכבים שונים. אחת הדרכים לאפיין את הבנזין היא על ידי ציון אחוזי יסודות הפחמן והמימן שיש בבנזין ללא אוקסיגנטים. הבנזין מורכב מ- 85-88% פחמן ו- 12-15% מימן. דרך שנייה לאפיון הבנזין, היא לציין את מספר הפחמנים שבשרשרת המולקולה המרכיבים את הפחמימנים בתערובת הבנזין. כך למשל ניתן לציין, כי הבנזין מורכב ממולקולות פחמימניות שגודלן מתפלג בתחום C4-C12, כאשר התחום העיקרי הוא C5-C9.

תכונות הבנזין

ניתן לחלק את תכונות הבנזין לפי הפונקציות שעבורן הן משמשות. לעתים תכונות מסוימות משמשות ליותר מפונקציה אחת:

ביצועי המנוע – מטרת הגדרת תכונות אלו היא להבטיח את פעולת המנוע כפי שתוכנן על ידי היצרן. בקטגוריה זו נמצאות בעיקר התכונות הבאות: מספר אוקטן, זיקוק, לחץ אדים, תכולת אוקסיגנטים, שרף קיים.

איכות הסביבה – מטרת הגדרת תכונות אלו היא להפחית את הפגיעה באיכות הסביבה ובבריאות הציבור. בקטגוריה זו נמצאות בעיקר התכונות הבאות: לחץ אדים, תכולת גופרית, תכולת עופרת, תכולת אוקסיגנטים, תכולת בנזן, תכולת אולפינים וארומטים.

תפעולי – חלק מתכונות הבנזין מיועדות לצד התפעולי של שינוע המוצר. בקטגוריה זו נמצאות בעיקר התכונות הבאות: קורוזיה, גוון וצפיפות הדלק.

חלק מתכונות הבנזין הן תכונות אדטיביות, דהיינו התכונה הסופית הינה יחסית לחלקו של כל מרכיב בתערובת. דוגמאות: צפיפות או תכולת גופרית.

חלק אחר מתכונות הבנזין אינן אדטיביות, אולם תכונת התערובת קרובה לחלק היחסי של כל מרכיב בתערובת. דוגמאות: מספר האוקטן או תחום הזיקוק.

חלק נוסף מתכונות הבנזין אינן אדטיביות, אולם ההשפעה על תכונת התערובת היא מאוד גדולה. דוגמאות: לחץ אדים ונקודת הבזקה.

כדי להפחית את המזהמים, קבעו הגופים המוסמכים במדינות המתקדמות תקני פליטת מזהמים המחייבים את יצרני הרכב לעמוד בהם. בישראל אימצו את התקינה האירופאית, אשר הגדירה בתקנים הנקראים תקני Euro את הרמה המקסימלית של פליטת מזהמים.

כדי לעמוד בערכים שנקבעו בתקנים אלה, שיפרו יצרני הרכב את תנאי הבעירה במנועים והותקנו במערכת הפליטה ממירים קטליטיים, אשר הפחיתו באופן משמעותי ביותר את המזהמים הנפלטים מהמנוע.

דלק סילוני (דס"ל), קרוסין

דלק סילוני (דס"ל) הוא הקרוסין המשמש את מטוסי הסילון. דס"ל נדרש לעמוד בתקנים מחמירים, כדי לתת מענה לביצועי המנוע בטווח רחב של תנאים.

קרוסין, הקרוי בשפה העממית נפט, הוא נוזל דליק שמתקבל מזיקוק הנפט בטווח זיקוק בין 150°C ל-300°C. מוצאו של השם קרוסין במילה היוונית קרוס (Keros), שפירושה שעווה.

פרטי גילוי הקרוסין לוטים בערפל ואין ודאות לגבי זהות מגלהו. על תואר זה מתחרים אנשים משלוש מדינות שונות. הרוסים טוענים כי מזקקי הקרוסין הראשונים היו האחים דובינין, עוד בשנת 1823. הפולנים טוענים כי מגלה הקרוסין הוא אינגצי לוקאשביץ', ואילו האמריקאים טוענים שמגלה הקרוסין הוא הרופא הקנדי אברהם גסנר, שגילה אותו בשנות ה-40 של מאה ה-19.

הקרוסין התעופתי הוא הדלק הנצרך ביותר לשימוש מסחרי. תכונותיו הפיזיקליות (צמיגות, נקודת הקיפאון, ניקיון דלק והשאריות באידוי) משפיעות על אופן הטיפול בו – כלומר, שאיבה, סינון ופיזור הדלק. תכונותיו בשריפה (נדיפות, תכולת ארומטים וערך ההיסק) – קובעות את אורך הלהבה, את הערך הקלורי ואת יצירת המשקעים.

דליקות (וכנגזרת התייחסות להיבטים בטיחותיים) מוכתבת על ידי הערך של טמפרטורת ההבזקה. השימוש בדס"ל נפוץ הן בתעופה האזרחית (המסחרית) והן בתעופה הצבאית.

לקבלת הדלק הסילוני, פרקציית הקרוסין המתקבלת בתהליך זיקוק הנפט הגולמי עוברת תהליכים משלימים. עיקרם:

1. זיכוך להרחקת תרכובות לא רצויות כגון חומצות אורגניות, תרכובות נפתניות, פנולים וסוגים של פחמימנים כגון דיאולפינים או ארומטים.
2. המתקה (Sweetening) להרחקת תרכובות גופרית למיניהן והוספת מוספים לדלק.

דלק סילוני לתעופה הצבאית הוא למעשה אותו דלק של התעופה האזרחית, יחד עם מוספים המעניקים לו תכונות רצויות.

דס"ל משמש לתדלוק מטוסים בשדות התעופה בעולם, לכן, הוא צריך לתת מענה לדרישות יצרני המנועים לביצועי המטוסים בכל מזג אוויר.

בעבר יוצר הדס"ל בארצות הברית בתהליכים שונים מאלה שהיו נפוצים באירופה. אולם, בשנים האחרונות המפרטים הבריטיים והאמריקאים לייצור הקרוסין עברו סטנדרטיזציה ליצירת מפרט שמיועד לשימוש במטוסים של ארגון הברית הצפון אטלנטית ( NATO).

שני מכונים בינלאומיים מפרסמים מדי שנה את קובץ השיטות התקניות לבדיקת מוצרי נפט:

• המכון הבריטי למוצרי נפט (IP ).
• המכון האמריקאי לבדיקות וחומרים (ASTM ).

השיטות הללו נמצאות תחת ביקורת מתמדת ועל פי הצורך מוכנסים בהן שינויים, או שהן מוחלפות בשיטות חדישות ומדויקות יותר.

סולר

סולר הוא תערובת פחמימנים בעלי אורך שרשרת שבין 12 ל-24 פחמנים. הסולר מיוצר ממקטע זיקוק המזדקק בטמפרטורות שבין כ-190  מעלות צלזיוס עד לכ-370. הסולר שיתואר בפרק זה הוא נגזרת של זיקוק נפט גולמי. ניתן לייצר סולר סינתטי באמצעות תהליך פישר-טרופש Fisher-Tropsch או בתהליך הידרוגנציה של ביו-דיזל (דור שני).

סולר המשמש לתדלוק מנועים נקרא סולר תחבורה. סולר המשמש ליצירת חום הינו סולר הסקה. יש הבדל בתכונות בין שני סוגי הסולר שבהם נדון כאן. ההבדל העיקרי נובע מן הדרישות המחמירות לפליטות מכלי רכב, המכתיבות את תכולת הגופרית הנמוכה והניקיון הרב הנדרש מסולר תחבורה.

סולר תחבורה – מנוע דיזל

בשנת 1892 רשם רודולף דיזל פטנט על מנוע דחיסה בהצתה פנימית. המנועים הראשונים עשו שימוש בשמן צמחי. ניסיון שלא צלח היה להפעילם באמצעות אבקת פחם. כ-40 שנה לפני כן, בשנת 1859, התגלה נפט גולמי בפנסילבניה. המוצר הראשון שהופק ממנו היה קרוסין להדלקת עששיות נפט (במקום שמן לווייתנים, שהיה יקר). מכיוון שרק חלק מן הנפט הגולמי שימש כדלק למנורות, צריך היה להחליט מה לעשות בחלק הנוזל שנותר בחבית. רודולף דיזל הבין שמוצר זה עשוי להיות טוב וזול יותר בתור דלק למנוע שלו. הוא החל לערוך ניסויים עם מקטעים שונים של תזקיקי נפט בחיפוש אחר הדלק המתאים. ואכן, הוא בנה ב-1895 דגם מנוע שיכול היה לפעול על מקטע של סולר.  כאות כבוד לממציא, קרויים הן המנוע והן מקטע הדלק המתאים להפעלתו על שמו של דיזל.

המנועים הראשונים היו גדולים ואיטיים, והותקנו רק באוניות, ברכבות ובמפעלי תעשייה. ב-1930 תדלקו בסולר תחבורה את המשאיות והאוטובוסים. אחרי מלחמת העולם השנייה היה סולר תחבורה נפוץ מאוד באירופה לתדלוק כלי רכב, אך הוא לא זכה להצלחה דומה בארצות הברית. מנועי דיזל להובלה, לייצור, לבנייה ולחקלאות נמצאים בשימוש נפוץ גם היום. סוגי מנועי הדיזל מגוונים כמו השימוש בהם: ממנועים קטנים בעלי מהירות גבוהה ועד מנועי ענק בעלי קוטר בוכנה של 1 מטר ובעלי מהירות נמוכה. פרק זה יעסוק בסולר תחבורה: הרכבו הכימי, תכונותיו המשפיעות על תפקוד המנוע ושיטות הבדיקה שלו.

מזוט

מזוט הוא נוזל שחור וצמיג בעל ריח שמיוצר לאחר שהופקו כל התזקיקים הקלים שניתן היה להפיק בבית הזיקוק המודרני.

המזוט שימש בעבר להנעת רכבות, לתדלוק תחנות כוח, לתעשייה כבדה ועוד. השימוש במזוט פוחת בשל הפליטות שמייצרת שריפתו. הרכבות מתודלקות בסולר, ואילו תחנות כוח מודרניות משתמשות בגז טבעי כדי להקטין את הפליטות לאוויר. ישנו גם היבט כלכלי לירידה בצריכת מזוט. זהו אמנם מוצר הדלק הזול ביותר הקיים בשוק לבעירה, אבל הצורך בחימום המזוט כדי לשנעו, והכורח להתקין מערכות מיוחדות לשמירה על פליטות נמוכות לאטמוספרה, מתבטא לעתים במחיר גבוה ליחידת ערך קלורי.

מנוע ספינה

מזוט להסקת בתים בסוריה

הפקת מזוט

שאריות זיקוק מתקבלות בדרך כלל בתהליכים הבאים:

1. תהליך זיקוק אטמוספרי.
2. תהליך זיקוק בוואקום.
3. תהליך פיצוח קטליטי.

הסוגים השונים של מזוט מתקבלים מבלילת שאריות זיקוק ממתקנים שונים על ידי מדללים מתאימים. כאשר המדללים הינם בדרך כלל תזקיקי ביניים (בטווח רתיחה של הסולרים). שארית מזיקוק בוואקום או מפצחן קטליטי מועברת בבתי הזיקוק אל מתקן נוסף שתפקידו שבירת צמיגות (Visbreaker). מתקן זה דומה לפצחן תרמי, אך הוא פחות מסובך ממנו. תפקידו להפיק כמות נוספת של תזקיקים קלים בעלי ערך כלכלי גבוה יותר, ולהקטין את צמיגות השארית שנותרה.

חומר זינה מתהליך זיקוק בוואקום מוזרם לתנור ומחומם בטמפרטורות שבין 510°C ל-548°C. זמן השהיה בתנור חייב להיות קצר כדי להבטיח שלא יתרחש תהליך התפחמות. מכאן מועבר החומר לריאקטור לשהייה בחום ובלחץ של 10 אטמוספרות. בדרך זו מתקיים תהליך שבירה, אבל נמנעת היווצרות פחם. תוצרי השבירה מועברים לתא איוד ומשם לעמודת זיקוק. המוצרים הקלים עולים כלפי מעלה ומועברים לטיפול נוסף בהתאם למתקנים הקיימים בבית זיקוק. השארית המתקבלת בתום התהליך הינה מוצר בעל צמיגות הרבה יותר נמוכה משארית זיקוק בוואקום שהועברה למתקן בתחילתו. מייצרים ממנה מזוט לאחר הוספת מדלל מתאים.

ביטומן

הביטומן הינו חומר הבנייה העתיק ביותר המוכר בהנדסה האזרחית. הוא שימש בעבר כחומר קישור ומילוי וגם כחומר לאיטום בעבודות הבנייה באבן. כבר באלף השישי לפנה"ס הייתה לשוּמֵרים תעשייה לבניית אוניות, שבה השתמשו בביטומן טבעי לציפוי דפנות הספינות. בספר בראשית ישנם רמזים לכך שתיבת נוח והתיבה של משה צופו בביטומן כדי לאטום אותן.

הביטומן מצוי בטבע בתערובת עם כמויות ניכרות של חומר מינרלי, אך ניתן גם להפיקו מנפט גולמי. הביטומן הטבעי מופיע כסלע ביטומני, כביטומן אגמים ובצורות אחרות. מרבצי הביטומן הטבעי יכולים להיות רכים ונוחים לכרייה, דוגמת אלה המצויים באגמי טרינידד שבאי טרינידד (Trinidad), באגם ברמודז (Bermudez) בוונצואלה ובחולות הזפת של קנדה. במקרים אחרים, הביטומן הטבעי יכול להיות קשה ופריך, בתצורה סלעית, דוגמת המרבצים בגילזוניט (Gilsonite) שבארצות הברית או במנז'ק (Manjak) שבברבדוס (Barbados).

תושבי המזרח התיכון הקדומים גילו במהרה את תכונות האיטום, האדהזיה והשימור הטובות של הביטומן שנמצא בהישג ידם. למשל, בעמק האינדוס שבתת-היבשת ההודית, נמצא בור מים מלפני כ-5,000 שנה, שקירות האבן שלו מודבקים בעזרת ביטומן. משערים שנבוכדנצר השתמש בביטומן טבעי לאיטום קירות ארמונו וכחומר מילוי ואיטום של אבני הריצוף בכבישים. המצרים הקדמוניים השתמשו בביטומן כחומר משמר לחניטת הגופות (המילה "מומיה", מקורה פרסי ומובנה "ביטומן" או "זפת"). דבר שהוכח באנליזות כימיות שבוצעו על מומיות שנמצאו בקברים במצרים. משערים כי הביטומן הובא למצרים מים המלח, שבו התגלה בצורת גושים צפים על פני הים.

מאז גילוי הביטומן בימי קדם, הוא משמש למגוון רחב של יישומים – רבים מהם בתחום האמנות. קיימות דוגמאות רבות של חפצי אמנות קדומים שהשתמשו בהם בדבק ביטומני להדבקת קישוטים של עלי זהב לפסלים וגם כדבק לעץ, לאבן ולמתכות.

יורד הים האנגלי, סר וולטר ראלי (Sir Walter Raleigh), הכריז בשנת 1595 כי אגם הביטומן שגילה בטרינידד סיפק את החומר הטוב ביותר לאיטום דפנות ספינות. באמצע המאה ה-19 נעשו ניסיונות להשתמש בסלע ביטומני ממקורות אירופאיים לציפוי דרכים (טיפולי שטח), ומאז החלה התפתחות איטית של שימוש במוצרי ביטומן טבעי לסלילת השכבות העליונות של כבישים. החל ב-1860 קמה תעשייה פורחת שהשתמשה בזפת פחם ובביטומן של אגם טרינידד לאיטום גגות ולייצור יריעות ביטומן.

השימוש התעשייתי בביטומן בארצות הברית החל כבר בתחילת המאה העשרים, עם הקמת בתי זיקוק של נפט גולמי. השימוש בביטומן זול לייצור אספלט בטון לכבישים, ובמקביל פיתוח וייצור מואץ של מכוניות, הביאו לסלילת כבישים רבים שהיו אחד המנופים החשובים של כלכלת ארצות הברית וארצות אירופה המערבית.

הביטומן הינו חומר פלסטי שניתן להפרדה לרכיבים מוצקים ולנוזלים. המוצקים הם האספלטנים, חומרים בעלי מבנה גבישי לאמינארי דומה לגרפיט ובעלי נקודת היתוך בתחום של 120°C עד 400°C (ראה איור 9-1). הנוזלים הם המלטנים שהם שמנים ושרפים בעלי צמיגות גבוהה.

ההרכב הכימי של הביטומן קשור בהרכב הכימי של הנפט הגולמי שממנו הופק. אופיו של הנפט הגולמי נקבע על ידי התהליכים הגיאולוגיים שגרמו להיווצרותו, ולכן התרכובות המופיעות בנפט הגולמי מופיעות גם בביטומן המופק ממנו. מנפט גולמי בעל אופי נפתני-אספלטי ניתן להפיק ביטומן באיכות גבוהה, בעוד שמנפט גולמי בעל אופי פרפיני ניתן להפיק ביטומן באיכות נחותה.

ההרכב הכימי של הביטומן מורכב למדי. הביטומן מורכב ממצבורים קומפלקסיים של מולקולות גדולות למדי, שברובן המכריע הן פחמימנים ובמיעוטן הן תרכובות המכילות אטומים של חמצן, גופרית, חנקן ומתכות מסוימות כגון ונדיום (Vanadium) וניקל.

מפעל ליצור אספלט