به نام خدا
طلای سیاه و اندوخته ای رو به پایان
نفت
فهرست
مقدمه: 4
ترکیبات عمده نفت خام: 5
پراکندگی منابع نفتی زمین: 5
تاریخچه استخراج نفت در ایران 6
فرآورده های حاصل از نفت خام: 7
محصولات پتروشیمی ایران: 8
خواص نفت خام: 9
موارد استعمال برخی از برش های نفتی: 11
فرآیند های پالایش در پالایشگاه: 11
تقطیر: 14
اولین پالایشگاه پیشرفته شناور جهان 15
نتیجه گیری: 16
منابع و ماخذ: 18
پس از آب نفت فراوان ترین مایع در بخش های بالایی پوسته زمین است.
مقدمه:
نَفت خام مایع غلیظ و افروختنی به رنگ قهوه ای سیر یا سبز تیره است که در لایه های بالایی بخش هایی از پوسته کره زمین یافت می شود. نفت شامل آمیزه پیچیده ای از هیدروکربن هایی گوناگون است. بیش تر این هیدروکربن ها از زنجیره آلکان هستند؛ ولی ممکن است از دید ظاهر، ترکیب یا خلوص تفاوت های زیادی داشته باشند.
ترکیبات عمده نفت خام:
ترکیبات عمده موجود در نفت خام عبارتند از:
1) هیدروکربنهای سیر شده زنجیری به فرمول کلی CnH2n+2،
2) هیدروکربنهای سیر شده حلقوی به فرمول عمومی CnH2n که اصطلاحا آنرا نفتن گویند.
3) هیدروکربنهای سیرنشده زنجیری اتیلن و استیلن.
پراکندگی منابع نفتی زمین:
پراکندگی منابع نفتی کره زمین در نمودار زیر آمده است.
تاریخچه استخراج نفت در ایران
اولین بار در سال ۱۹۰۱م/۱۲۸۰ش امتیاز بهره برداری از نفت ایران به یکی از اتباع انگلیسی به نام دارسی واگذار شد. این امتیاز که به "قرارداد دارسی" معروف است در اوایل کار از سوی طرفین قرارداد چندان جدی تلقی نشد و حتی پس از چند سال که از اقدامات بینتیجه اکتشافی آن میگذشت امتیازداران درصدد برآمدند از ادامه کار صرفنظر کنند. اما بر اثر مساعدت و جسارت برخی از مدیران و مهندسان دارسی، پس از تلاشهای گسترده سرانجام در سال ۱۹۰۸م/ ۱۲۸۷ش در منطقه مسجدسلیمان یکی از چاهها به نفت رسید و این آغاز تحولی جدید در عرصه سیاسی، اقتصادی ایران و حتی جهان شد.
صنعت نفت ایران مهم ترین صنعت این کشور است. در سال 2001 ایران چهارمین تولید کننده نفت خام جهان بود. طبق برآوردهای مجله نفت و گاز، تا ژانویه ۲۰۱۱، ذخایر قطعی نفت ایران در حدود ۱۳۷ میلیارد بشکه می باشد که حدود ۱۰% کل ذخایر جهان است و همچنین ایران دارای ۱۰۴۵ تریلیون فوت مکعب ذخایر گاز طبیعی می باشد که حدود ۱۶% از ذخایر کل جهان است.
فرآورده های حاصل از نفت خام:
1. بنزین (L 74/6)
2. نفت سفید و گازوییل (L 31/8)
3. سوخت هواپیما (L 16/00)
4. حلال ها، موم ها و روان کننده ها (L 16/00)
5. سوخت کوره (L 11/00)
6. قیر (L 4/9)
7. پلاستیک ها و مواد پتروشیمی (L 4/7)
محصولات پتروشیمی ایران:
محصولات عمده ای که توسط واحدهای صنایع پتروشیمی ایران تولید می شوند عمدتا عبارتند از:
کودهای شیمیایی ، اوره ، فسفات دی آمونیم ، کودهای مخلوط نیترات آمونیم ، مواد اولیه پلاستیک ، پی ـ وی ـ سی و دی ـ او ـ پی ، مواد شیمیایی نظیر اسید سولفوریک ، اسید کلریدریک ، آمونیاک ، گوگرد ، دوده و ….
خواص نفت خام:
1. گرانی
چگالی نفتهای خام را بیشتر بر حسب درجه A.P.I به جای گرانی ویژه (چگالی نسبی) بیان می کنند. گرانی نفت خام می تواند بین پایینتر از 10API تا بالاتر از 50API قرار بگیرد، ولی گرانی اکثر نفتهای خام در گستره بین 20 تا 45API قرار دارد.
2. مقدار گوگرد
مقدار گوگرد و گرانی API دو خاصیتی هستند که بیشترین اثر را به ارزش گذاری نفت خام دارند. مقدار گوگرد بر حسب درصد وزنی گوگرد بیان می شود و بین 0,1 در صد تا 5 درصد تغییر می کند.
3. نقطه ی ریزش
نقطه ریزش نفت خام بر حسب F˚ یا c˚ معرف تقریبی پارافینی بودن یا آروماتیکی بودن نسبی آن است. هرچه نقطه ریزش پایینتر باشد، مقدار پارافین کمتر و مقدار آروماتیک بیشتر است.
4. حلالیت
قابلیت انحلال هیدروکربورها در آب عموما خیلی کم می باشد. مقدار آب موجود در هیدروکربورها با افزایش درجه حرارت زیاد می شود. حلالیت هیدروکربورها در کلروفرم ، سولفورکربن و تتراکلریدکربن حائز اهمیت است که با افزایش درجه حرارت ، زیاد و با افزایش وزن مولکولی کاسته می گردد.
5. نقطه ی جوش
نقطه جوش هیدروکربورهای خالص با وزن مولکولی و همچنین برای سری های مختلف با تعداد مساوی اتم کربن بترتیب از هیدروکربورهای اشباع شده به اولفین ها – نفتن ها و آروماتیکها افزایش می یابد. بدین ترتیب نقطه جوش هیدروکربورهای اشباع شده و اولفین ها از همه کمتر و سیکلوآلکان ها و آروماتیکها از سایرین بیشتر می باشد.
6. گرمای نهان تبخیر
گرمای نهان تبخیر در یک سری همولوگ از هیدروکربن ها بترتیب از مواد سبک به سنگین کاهش می یابد و همچنین مقدار آن از یک سری به سری دیگر ، مثلا بترتیب از آروماتیکها به نفتن ها و هیدروکربورهای اشباع شده نقصان می یابد. بنابراین گرمای نهان تبخیر با دانسیته فراکسیون مربوط بستگی دارد.
7. قدرت حرارتی
قدرت حرارتی عبارت از مقدار کالری است که از سوختن یک گرم ماده حاصل می شود. قدرت حرارتی هیدروکربورها به ساختمان مولکولی آنها و قدرت حرارتی یک برش نفتی به نوع و مواد سازنده آن سبتگی دارد.
8. اثر اسیدنیتریک
هیدروکربورها در اثر اسید نیتریک به ترکیبات نیتره یا پلی نیتره تبدیل می شود. نیتراسیون برخی از مواد نفتی منجر به تهیه ترکیبات منفجره یا مواد رنگین می گردد.
موارد استعمال برخی از برش های نفتی:
1. شیرین کردن آب دریا
2. به عنوان سوخت
3. روشنایی
4. حلال
5. روان کاری
6. روغن های چرب کننده
7. گریس ها
8. آسفالت و قیراندودی
9. موارد استعمال دارویی
فرآیند های پالایش در پالایشگاه:
تقطیر نفت خام
دستگاه های تقطیر نفت خام ، نخستین واحدهای فراورش (پالایش) عمده در پالایشگاه هستند. تفکیک نفت خام در دو مرحله صورت می گیرد، اول تفکیک جزء به جزء همه نفت خام در فشار اتمسفر و سپس ارسال باقیمانده دیر جوش این مرحله به دستگاه تفکیک دیگری که تحت خلاء شدید عمل می کند.
فرآیند های کوک سازی و گرمایی
باقیمانده خام برج تقطیر در خلاء ( VRC ) در واحد کک سازی به کمک گرما شکسته می شود و در نتیجه گاز تر، بنزین واحد کک سازی ، نفت گاز واحد کک سازی و کک تولید می شود. در واقع ، در کک بدست آمده مواد فرار و یا با نقطه جوش بالا وجود دارد. برای حذف اغلب مواد فرار از کک نفتی ، باید آن را در دمای 2000 تا 2300 درجه فارنهایت تکلیس کرد.
کراکینگ و هیدروکراکینگ کاتالیزوری
نفت گاز حاصل از واحدهای تقطیر اتمسفری و تقطیر در خلاء و کک سازی به عنوان خوراک واحدهای کراکینگ کاتالیزوری و یا هیدروکراکینگ بکار می رود. این واحدها مولکولهای سنگین را شکسته و آنها را به مواد باارزشتری مانند بنزین ، سوخت جت و نفت کوره سبک تبدیل می کنند. فراورده های سیر نشده واحد کراکینگ ، نخست سیر می شوند و سپس در واحد تبدیل و یا واحد پالایش با هیدروژن ، کیفیت بهتری پیدا می کنند. فراورده های واحد هیدروکراکینگ ، سیر شده هستند.
رفرمینگ (تبدیل) کاتالیزی و همپارش
نیاز اتومبیلهای امروزی به بنزینهای با عدد اکتان بالا ، محرکی برای استفاده رفرمینگ کاتالیزی شد. در رفرمینگ کاتالیزی ، تغییر در نقطه جوش ماده ای که از این واحد می گذرد، نسبتا کم است، زیرا مولکولهای هیدروکربن ، شکسته نمی شوند، بلکه ساختارهای آنها بازآرایی می شوند تا آروماتیکهای با عدد اکتان بالا تولید شوند.
بازیابی بخار (واحد صنعتی گاز)
جریانهای گاز تر حاصل از واحد تقطیر نفت خام ، کک سازی و واحدهای کراکینگ در بخش بازیابی بخار ، به گاز سوختی ، گاز نفتی مایع ( LPG ) ، هیدروکربنهای سیر نشده (پروپیلن، انواع بوتیلن و پنتن )، نرمال بوتان و ایزوبوتان تفکیک می شوند.
آلکیل دار کردن
افزایش یک گروه آلکیل به هر ترکیب ، یک واکنش آلکیل دار کردن است. ولی در پالایش نفت ، واژه آلکیل دار کردن در مورد واکش اولفین های دارای وزن مولکولی پایین با یک ایزوپارافین ، به منظور تشکیل ایزوپارافینهای دارای وزن مولکولی بالاتر ، بکار می رود. نیاز به سوختهای هواپیمایی با عدد اکتان بالا انگیزه خوبی برای توسعه فرایند آلکیل دار کردن بمنظور تولید بنزین های ایزوپارافینی با عدد اکتان بالا بود.
اخطلاط فرآورده ها
هدف از اختلاف فراورده ها ، تخصیص اجزای اختلاطی فراهم برای دستیابی به شرایط و مشخصات فراوده مورد تقاضا با کمترین هزینه و تولید فراورده های فزاینده ای است که سود کلی پالایشگاه را بیشینه کند.
تقطیر:
تقطیر ، در واقع ، جداسازی فیزیکی برشهای نفتی است که اساس آن ، اختلاف در نقطه جوش هیدروکربنهای مختلف است. هر چه هیدروکربن سنگینتر باشد، نقطه جوش آن زیاد است و هر چه هیدروکربن سبکتر باشد، زودتر خارج می شود. اولین پالایشگاه تاسیس شده در جهان ، در سال 1860 در ایالت پنسیلوانیای آمریکا بوده است. نفت خام ، از کوره های مبدل حرارتی عبور کرده، بعد از گرم شدن وارد برجهای تقطیر شده و تحت فشار و دما به دو صورت از برجها خارج می شود و محصولات بدست آمده خالص نیستند. انواع برجهای تقطیر در زیر توضیح داده می شوند.
برج های تقطیر (با سینی های کلاه دار)
در برجهای تقطیر با سینی کلاهکدار ، تعداد سینیها در مسیر برج به نوع انتقال ماده و شدت تفکیک بستگی دارد. قطر برج و فاصله میان سینی ها به مقدار مایع و گاز که در واحد زمان از یک سینی می گذرد، وابسته است. هر یک از سینی های برج ، یک مرحله تفکیک است. زیرا روی این سینیها ، فاز گاز و مایع در کنار هم قرار می گیرند و کار انتقال ماده از فاز گازی به فاز مایع یا برعکس در هر یک از سینی ها انجام می شود. برای اینکه بازدهی انتقال ماده در هر سینی به بیشترین حد برسد، باید زمان تماس میان دو فاز و سطح مشترک آنها به بیشترین حد ممکن برسد.
اولین پالایشگاه پیشرفته شناور جهان
تصویر بالا نمایی کلی از پیشرفته ترین پالایشگاه گاز شناور جهان است که شاه سازه های جهان نام گرفته است.
7 سال زمان برای طراحی مهندسی این غول شناور از طراحی تا پایان مهندسی صرف شد و بیشتر از 2 سال ساخت آن به طول انجامید (همین جا اهمیت سرمایه گذاری فکری و تحقیقات مشخص می شود آن چه که در ایران به آن خیلی اهمیت داده می شود!) این پالایشگاه عظیم با 5 توربین گازی وزنی معادل 35000 تن دارد که با احتساب مخازن گازی آن این وزن به 100000 تن افزایش می یابد.
نام این شاهکار صنعت Blue Marlin – Dock Wise می باشد پالایشگاه آن در اسپانیا ساخته شده و هم اکنون برای فعالیت در میدان گازی در Artic Circle به کار گرفته شده است و وظیفه آن انجام فرآیند تصفیه بر روی محصولات گازی غیر وابسته به دست آمده از شبکه لوله های زیر دریا و انتقال فرآورده های گازی حاصل از طریق خطوط نفتی زیر دریا به تاسیسات ساحلی می باشد.
نتیجه گیری:
مندلیف شیمی دان روسی ده ها سال پیش هشدار داد که سوزاندن نفت برای تولید انرژی مانند آن است که اجاق گاز را با سوزاندن اسکناس روشن نگاه داریم.
تقدیم و تشکر:
خداوند منان را شکر می گوییم که توفیقی هر چند کوچک بر ما نهاد تا قدمی در مسیر علم بگذاریم. در پایان بر خود لازم می بینم که از تمامی کسانی که بنده را در تهیه این گزارش همراهی کردند تشکر و قدردانی کنم، و همچنین کمال تشکر را دارم از شما خواننده گرامی که وقت پر ارزش خود را صرف مطالعه این تحقیق فرمودید. با افتخار این تحقیق هر چند خلاصه را تقدیم می کنم به استاد گرانقدر جناب آقای خلیلی.
منابع و ماخذ:
1- اصول پالایش نفت خام؛ محمد تقی کوچک زاده
2- از مروارید تا نفت ؛ رضا طاهری – نشر نخستین
3- www.niopdc.ir
4- ویکیپدیا : fa.wikipedia.org
1