عنوان : شيمي نفت

كلمات كليدي: تاريخچه ، تشکيل نفت، مواد سازنده، خواص نفت خام ، موارد استعمال برش هاي نفتي
 

تاريخچه
اين ماده را از قرنها پيش بصورت گاز در آتشکده و يا به فرم قير (ماده اي که پس از تبخير مواد فرار يا سبک نفت از آن باقي مي‌ماند) مي‌شناخته‌اند يا بطوري که در کتب مقدس و تاريخي اشاره شده است که در ساختمان برج بابل از قير استفاده گرديده و کشتي نوح و گهواره موسي نيز به قير اندوده بوده است. بابلي‌ها از قير بعنوان ماده قابل احتراق در چراغها و تهيه ساروج جهت غير قابل نفوذ نمودن سدها و بالاخره جهت استحکام جاده‌ها استفاده مي‌کرده‌اند.

مدت زمان مديدي ، مورد استعمال نفت فقط براي مصارف خانگي و يا به عنوان چرب‌کننده‌ها بود، اما از آغاز قرن شانزدهم ميلادي روز به روز موارد استعمال آن رو به افزايش نهاد تا اينکه در سال 1854 دو نفر داروساز وجود يک فراکسيون سبک قابل اشتعال را در روغن زميني تشخيص دادند و همچنين به کمک تقطير ، مواد ديگري بدست آوردند که براي ايجاد روشنايي بکار مي‌رفت. بر اساس اين کار آزمايشگاهي بود که بعدا دستگاههاي عظيم تصفيه نفت طرح‌ريزي و مورد بهره برداري قرار گرفت. صنعت نفت در آتازوني در سال 1859 شروع شد.

تاريخچه استخراج نفت در ايران
صنعت نفت ايران نيز از سال 1908 پس از هفت سال تفحص مکتشفين و کشف نفت در مسجدسليمان واقع در دامنه جبال زاگرس ، پا به عرصه وجود گذاشت.

نفت خام
امروزه چاههاي نفت متعددي در سراسر جهان وجود دارد که از آنها نفت استخراج مي‌کنند و به نفتي که از چاه بيرون کشيده مي‌شود، نفت خام مي‌گويند. نفت خام را تصفيه مي‌کنند، يعني هيدروکربنهاي گوناگوني را که نفت خام از آنها تشکيل شده است از يکديگر جدا مي‌کنند که به اين کار پالايش نفت مي‌گويند و در پالايشگاهها اين کار انجام مي‌شود. نفت منبع انرژي و سرچشمه مواد اوليه بسياري از ترکيبات شيميايي است و اين دور از عوامل اصلي اقتصادي مدرن بشمار مي‌رود. در صنايع جديد از ثروت بيکران و تغيير و تبديل مواد خام اوليه آن بي‌اندازه استفاده مي‌شود.

تشکيل نفت
نحوه پيدايش نفت دقيقا تشخيص داده نشده و در اين مورد فرضيات گوناگوني پيشنهاد شده است. برخي از اين تئوريها ، مربوط به مواد معدني و بعضي ديگر مربوط به ترکيبات آلي مي‌باشد.

تشکيل نفت از مواد معدني
اساس اين فرضيه بر اين است که کربورهاي فلزي تشکيل شده در اعماق زمين در اثر تماس با آب‌هايي که در زمين نفوذ مي‌نمايد، ابتدا ايجاد هيدروکربورهاي استيلني با رشته زنجير کوتاه مي‌کند. سپس هيدروکربورهاي حاصل در اثر تراکم و پليمريزه شدن ايجاد ترکيبات پيچيده و کمپلکس را مي نمايد که اغلب آنها اشباع شده است.

تشکيل نفت از مواد آلي
بر اساس اين فرضيه تشکيل نفت را در اثر تجزيه بدن حيوانات در مجاورت آب و دور از هوا مي‌دانند. زيرا در اين شرايط ، قسمت اعظم مواد ازته و گوگردي تخريب و مواد چرب باقيمانده در اثر آب ، هيدروليز مي‌گردد. اسيدهاي چرب حاصله ، تحت اثر فشار و درجه حرارت با از دست دادن عوامل اسيدي توليد هيدروکربورهائي با يک اتم کربن کمتر مي‌نمايد.

"انگلر Engler" از تقطير حيوانات دريائي توانسته است مواد نفتي را تهيه نمايد و با توجه به خاصيت "چرخش نوري" مواد نفتي که علت آن وجود گلسترين است (ماده اي که در بدن حيوانات وجود دارد) اين فرضيه بيان و مورد تاييد شده است. در صورتي که فرضيه هاي ديگر که مبتني بر اساس مواد معدني در تشکيل نفت مي‌باشد، هيچگونه توضيح و دليل قانع کننده اي در مورد اين ويژگي نمي‌تواند بيان نمايد.

همچنين نفت مي‌تواند از تجزيه گياهان توليد گردد. در اين حالت ، خاصيت چرخش نور را به علت وجود ترکيب مشابه گلسترين يعني پلي استرولها مي‌دانند."مرازک Mrazec" ، ميکروبها را در اين تغيير و تبديل موثر مي‌داند.

تئوري تشکيل نفت بر مبناي مواد آلي ، فعلا بيشتر مورد قبول مي‌باشد و اختلاف قابل ملاحظه‌اي را که بين ژيزمان‌ها (منابع نفتي) مشاهده مي‌گردد، بعلت شرايط و عوامل مختلف تشيکل ژيزمان‌ها مي‌دانند.

مواد سازنده نفت خام
مواد سازنده نفت از نظر نوع هيدروکربور و همچنين از نظر نوع ترکيبات هترواتم دار بستگي به محل و شرايط تشکيل آن دارد. بنابراين مقدار درصد مواد سازنده نفت خام در يک منبع نسبت به منبع ديگر تغيير مي‌کند. بطور کلي مواد سازنده نفت شامل: هيدروکربورها- ترکيبات اکسيژنه - سولفوره - ازته و مواد معدني مي‌باشد.

خواص نفت خام
گراني
چگالي نفتهاي خام را بيشتر بر حسب درجه A.P.I به جاي گراني ويژه (چگالي نسبي) بيان مي‌کنند. ارتباط بين اين دو ، به گونه اي است که افزايش گراني API با کاهش گراني ويژه مطابقت مي‌کند. گراني نفت خام مي‌تواند بين پايينتر از 10API تا بالاتر از 50API قرار بگيرد، ولي گراني اکثر نفتهاي خام در گستره بين 20 تا 45API قرار دارد. گراني API همواره به نمونه مايع در 60 درجه فارينهايت اشاره دارد.

مقدار گوگرد
مقدار گوگرد و گراني API دو خاصيتي هستند که بيشترين اثر را به ارزش‌گذاري نفت خام دارند. مقدار گوگرد بر حسب درصد وزني گوگرد بيان مي‌شود و بين 0,1 در صد تا 5 درصد تغيير مي‌کند. نفتهايي که بيش از 0,5 درصد گوگرد دارند، در مقايسه با نفتهاي کم‌گوگردتر ، معمولا محتاج فراورشهاي گسترده‌تري هستند.

نقطه ريزش
نقطه ريزش نفت خام بر حسب F? يا c? معرف تقريبي پارافيني‌ بودن يا آروماتيکي ‌بودن نسبي آن است. هرچه نقطه ريزش پايينتر باشد، مقدار پارافين کمتر و مقدار آروماتيک بيشتر است.

حلاليت
قابليت انحلال هيدروکربورها در آب عموما خيلي کم مي‌باشد. مقدار آب موجود در هيدروکربورها با افزايش درجه حرارت زياد مي‌شود. حلاليت هيدروکربورها در کلروفرم ، سولفورکربن و تتراکلريدکربن حائز اهميت است که با افزايش درجه حرارت ، زياد و با افزايش وزن مولکولي کاسته مي‌گردد. قابليت انحلال آروماتيکها بيشتر بوده و بعد از آنها اولفين‌ها - نفتن‌ها - متاني‌ها قرار دارد.

ضمنا قابليت انحلال ترکيبات اکسيژنه - ازته - سولفوره ، کمتر از هيدروکربورها مي‌باشد. بالاخره نفت ، حلال هيدروکربورهاي گازي‌شکل و تقريبا تمام هيدرورکربورهاي جامد - گريس‌ها - رزين‌ها - گوگرد و يد مي‌باشد.

نقطه جوش
نقطه جوش هيدروکربورهاي خالص با وزن مولکولي و همچنين براي سري‌هاي مختلف با تعداد مساوي اتم کربن بترتيب از هيدروکربورهاي اشباع‌شده به اولفين‌ها - نفتن‌ها و آروماتيکها افزايش مي‌يابد. بدين ترتيب نقطه جوش هيدروکربورهاي اشباع شده و اولفين‌ها از همه کمتر و سيکلوآلکان‌ها و آروماتيکها از سايرين بيشتر مي‌باشد.

براي برش‌هاي نفتي که مخلوطي از هيدروکربورهاي مختلف مي‌باشند، يک نقطه جوش ابتدائي و يک نقطه جوش انتهايي در نظر گرفته مي‌شود و حد فاصل بين اين دو نقطه براي يک برش به نوع مواد سازنده اغلب زياد و متغير مي‌باشد که به اين حد فاصل بين دو نقطه "گستره تقطير" گفته مي‌شود.

گرماي نهان تبخير
گرماي نهان تبخير در يک سري همولوگ از هيدروکربن‌ها بترتيب از مواد سبک به سنگين کاهش مي‌يابد و همچنين مقدار آن از يک سري به سري ديگر ، مثلا بترتيب از آروماتيکها به نفتن‌ها و هيدروکربورهاي اشباع شده نقصان مي‌يابد. بنابراين گرماي نهان تبخير با دانسيته فراکسيون مربوط بستگي دارد.

قدرت حرارتي
قدرت حرارتي عبارت از مقدار کالري است که از سوختن يک گرم ماده حاصل مي‌شود. قدرت حرارتي هيدروکربورها به ساختمان مولکولي آنها و قدرت حرارتي يک برش نفتي به نوع و مواد سازنده آن سبتگي دارد. قدرت حرارتي متان بيشتر از ساير هيدروکربورها و برابر با 13310 کيلوکالري به ازاي يک کيلوگرم مي‌باشد و مواد سنگين حاصله از نفت خام داراي قدرت حرارتي در حدود 10000 کيلو کالري مي‌باشد.

اثر اسيد نيتريک
هيدروکربورها در اثر اسيد نيتريک به ترکيبات نيتره يا پلي‌نيتره تبديل مي‌شود. نيتراسيون برخي از مواد نفتي منجر به تهيه ترکيبات منفجره يا مواد رنگين مي‌گردد.

موارد استعمال برخي از برش هاي نفتي بدست آمده از نفت خام

1- شيرين کردن آب دريا
يکي از موارد استعمال گازهاي نفتي در صنايع وابسته به پالايشگاهها تهيه آب شيرين از آب شور مي‌باشد.

2- به عنوان سوخت
از جمله ، بنزين براي سوخت موتورهاي مختلف ، کروزون سوخت اغلب تراکتورها و ماشين‌هاي مورد استفاده در کشاورزي و همچنين موتورهاي جت هواپيماها اغلب از کروزون يا نفت سفيد مي‌باشد، گازوئيل که موتورهاي ديزل بعنوان سوخت از نفت گاز (گازوئيل) استفاده مي‌نمايند، نفت کوره يا مازوت يک جسم قابل احتراق با قدرت حرارتي 10500 کالري بوده که بخوبي مي‌تواند جانشين زغال سنگ گردد و سوختن آن تقريبا بدون دود انجام مي‌گيرد.

3- روشنايي
از کروزون جهت روشنايي و همچنين براي علامت دادن به کمک آتش استفاده مي‌شود، چون نقطه اشتعال کروزون بالاتر از 35 درجه است، لذا از نظر آتش‌سوزي خطري ندارد.

4- حلال
از هيدروکربورهاي C4 تا C10 مي‌توان برش‌هائي با دانسيته و نقاط جوش ابتدائي و انتهايي متفاوت تهيه نمود که مورد استعمال آنها اغلب بعنوان حلال مي‌باشد. بعنوان مثال ، اتر نفت يک حلال سبک با نقطه جوش 75-30 درجه سانتيگراد و وايت اسپيريت (حلال سنگين) که از تقطير بنزين بدست مي‌آيد بعنوان حلال ، رنگ‌هاي نقاشي و ورني ها استفاده مي‌گردد. همچنين براي تميز کردن الياف گياهي و حيواني و يا سطح فلزات از برش‌هاي خيلي فرار (تقطير شده قبل از 110 درجه سانتيگراد) استفاده مي‌شود.

5- روان کاري
روغنهاي چرب کننده: نوعي روغن که جهت روان کاري بکار مي‌رود. بستگي به شارژ ، سرعت ، درجه حرارت دستگاه دارد. انواع روغنها عبارتند از:

روغن دوک براي چرب کردن دوک ، موتورهاي الکتريکي کوچک و ماشين هاي نساجي و سانتريفوژهاي کوچک

روغن ماشين‌هاي يخ سازي جهت روغنکاري کمپرسورهاي آمونياکي کارخانجات يخ‌سازي

روغن ماشين‌هاي سبک جهت روان کاري موتورهاي الکتريکي ، دينام‌ها و سانتريفوژهاي با قدرت متوسط

روغن ماشين‌هاي سنگين مخصوص روغنکاري موتورهاي ديزلي است مانند ديزل‌هاي سورشارژه و غيره روغن براي سيلندرهاي ماشين بخار

روغن براي توربين ها

روغن براي موتورهاي انفجاري (اتومبيل و غيره)

روغن دنده

روغن موتورهايي که دائما با آب در تماس است.

گريس ها: يک روان کننده نيمه جامد است و متشکل از يک روغن نفتي و يک پر کننده (از سري صابونهاي فلزي) يا سفت‌کننده (از مواد پليمري) مي‌باشد. کاربرد گريس بيشتر براي اتومبيل‌ها و برخي صنايع مناسب مي‌باشد.

6- آسفالت و قيراندودي: در حال حاضر 75 درصد از باقيمانده حاصل از عمل تقطير در خلاء براي پوشش جاده‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

7- موارد استعمال داروئي: از قبيل

وازلين: باعث نرم شدن پوست بدن گرديده و براي بهبود سرمازدگي نيز موثر است.

پارافين: از پارافين ذوب شده و خالص شده جهت ساخت داروهاي زيبائي استفاده مي‌گردد.

گليسيرين: مقدار قابل ملاحظه اي از اين ماده ، از نفت تهيه مي‌گردد. علاوه بر مصارفي که گليسيرين در صنعت (براي تهيه باروت ديناميت ، مرکب و غيره) دارد، از آن براي فرم نگه داشتن پوست بدن و يا تهيه داروهائي از قبيل گليسيرين يده استفاده مي‌شود.

» منبع: petroleumtimes