موضوع: نفت خام
دبیر :
گردآورنده:
مقدمه
بشر از آغاز خلقت ، بدنبال چیزی بوده است که بتواند از آن حرارت ، روشنایی و نیروی لازم برای گرداندن چرخ زندگی خود را فراهم نماید. برای تامین حرارت ، نخست شاخ و برگ درختان و زغال چوب را که در دسترس داشت، بکار می برد. روشنایی لازم را نیز با مشعل های چوبی یا چراغهای پیه سوز و رفته رفته با چراغهایی که با روغنهای گیاهی و روغن های معدنی می سوخت، تامین می کرد.
نَفت خام مایعی غلیظ و افروختنی به رنگ قهوه ای سیر یا سبز تیره یا سیاه 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 یاخلوص تفاوت های زیادی داشته باشند.
ریشه واژه «نفت» از واژه اوستایی «نپتا» گرفته شده است. کلدانیان و اعراب آن را از زبان مادی گرفته و «نفتا» خوانده اند.[۱] در برخی منابع قدیمی به صورت «نفط» نیز آمده است. در فرانسه نیز «Naphte» گفته می شود و پیش از آن تا سال ۱۲۱۳ میلادی «Napte» گفته می شد که از واژه لاتین «Naphta» برگرفته شده بود. ریشهٔ این کلمه واژه یونانی «Naphtha» به معنی روغن شرقی می باشد.
کلمه نفت در زبان انگلیسی «پترولیوم» نامیده می شود که از دو کلمه «پترا» (معادل یونانی واژه سنگ) و کلمه «اولئوم» (روغن) تشکیل شده است.
نفت مایعی است که عمدتاً از دو عنصر آلی هیدروژن و کربن تشکیل شده و دارای مقادیر کم تری از عناصر سنگین مانند نیتروژن، اکسیژن و گوگرد می باشد و به صورت طبیعی در زیر زمین و به صورت استثنایی در روی زمین یافت می شود.
نمودار جهانی مصرف انرژی در سال های اخیر. نفت در صدر قرار دارد.
تاریخچه
اقوام متمدن دوران باستان، به ویژه سومری ها، آشوری ها و بابلی ها، در حدود چهارهزار و پانصدسال پیش در سرزمین بین النهرین (عراق امروزی) با برخی از مواد نفتی که از دریاچه قیر به دست می آمد، آشنایی داشتند. آنان از خود قیر به عنوان ماده غیرقابل نفوذ برای عایق کاری استفاده می کردند. رومی ها و یونانی ها نیز مواد قیری را برای غیرقابل نفوذکردن بدنه کشتی ها و همچنین برای روشنایی و گرم کردن به کار می بردند. در داستان ها آمده است که نوح نیز کشتی خود را با قیر پوشاند تا آب به درون آن نفوذ نکند
با توسعه و پیشرفت تکنولوژی حفاری در اواسط قرن نوزدهم و تکنولوژی تقطیر و پالایش نفت در اواخر قرن نوزدهم و استفاده از آن در موارد غیر سوختی، جهش حیرت آوری بوجود آمد. بطوری که امروزه صنایع پتروشیمی نفش اساسی و بنیادی در رفع نیاز عمومی جامعه به عهده دارد.
منشا
بیشتر دانشمندان منشا تشکیل نفت را گیاهان و موجودات آلی موجود در اقیانوس های اولیه می دانند.
باقی مانده جانوران و گیاهانی که میلیون ها سال قبل (قبل از دایناسورها) در محیط دریا (آب) زندگی می کرده اند، طی میلیونها سال توسط لپه های گل و رسوبات مدفون شده اند و تحت فشار و دمای بالا، نبود اکسیژن و مدت زمان طولانی تبدیل به نفت گردیده و در صورت وجود این شرایط همراه با سنگ مخزن مناسب، نفت به مقدار زیاد در حوضچه نفتی جمع می گردد.
نفت خام حالت روغنی دارد و به شکل های جامد (قیرهای نفتی) و مایع دیده می شود. برخی اوقات به تمام اشکال نفت هیدروکربن نیز گفته می شود. اگر نفت در محلی جمع گردد به آن محل «حوضچه نفتی» می گویند. از مجموع چندین حوضچه نفتی، یک «میدان نفتی» حاصل می شود. به سنگ متخلخل دربرگیرنده نفت، «سنگ مخزن» می گویند.
دو نظریه متضاد هم در مورد تشکیل نفت وجود دارد:
طرفداران نظریه اول معتقدند نفت منشاء غیر آلی دارد. طرفداران این نظریه مثل مندلیف باور به منشاء ماگمایی هیدروکربن ها داشتند و بیان می کردند که گوشته زمین دارای آهن کاربید است که می تواند با آب های نفوذ کننده واکنش کرده و متان و دیگر هیدروکربن ها را تشکیل دهد. بعضی از محققان نیز معتقدند در زمان تشکیل سیاره زمین مفقدار زیادی گاز co2 در درون زمین به تله افتاد و به مرور زمان در اثر گسله هایی به سمت بالا مهاجرت کردند و وارد پوسته زمین شده اند و در حوضه های رسوبی به دام افتادند و با آب های موجود واکنش داده و هیدروکربن ها را تشکیل دادند.
اما نظریه دوم که طرفداران و شواهد بیشتری نیز دارد منشاء آلی نفت می باشد. طرفداران این نظریه معتقدند که از ته نشین شدن مواد آلی حاصل از بقایای گیاهان و جانوران همراه با رسوبات در یک حوضه رسوبی در حال فرونشینی و با گذشت زمان که ژرفای تدفین افزایش یافته و رسوبات دچار افزایش دما و فشار می شوند این مواد آلی به تدریج تبدیل به کروژن و نهایتآ نفت و گاز می شوند.
در این نظریه نکته قابل توجه مقدار کم ماده آلی می باشد که در رسوبات به دام می افتد زیرا مقدار زیادی از مواد آلی در تماس با اکسیژن هوا توسط باکتری های هوازی تجزیه می شوند و از بین می روند. بررسی ها نشان می دهد که برای محافظت ماده آلی نیاز است که تولید مواد آلی, بالا و آهنگ رسوب گذاری بهینه( نه بالا نه پایین) و شرایط بی اکسیژن باشد. به هر حال اگر این شرایط برای ماده آلی پیش بیاید و ماده آلی به خوبی حفظ شود, ماده آلی برای تبدیل به کروژن و سپس نفت و گاز سه مرحله اصلی را باید پشت سر بگذارد:
۱- دیاژنز:
این مرحله در یک محیط زیر سطحی کم ژرفا با شرایط دما و فشار نزدیک به حالت عادی رخ می دهد و در نتیجه آن متان, کربن دیواکسید و آب, از ماده آلی خارج شده و هیدروکربن پیچیده ای به نام کروژن ( در پست بعدی در مورد این ماده به تفصیل بحث خواهم کرد) تشکیل می شود. نتیجه نهایی دیاژنز ماده آلی, کاهش مقدار اکسیژن است و نسبت هیدروژن-کربن تا حد زیادی ثابت می ماند.
۲- کاتاژنز:
این مرحله در مناطق ژرفتر, با تداوم تدفین و افزایش دما و فشار رخ می دهد. در حین کاتاژنز, نفت از کروژن آزاد می شود. نسبت هیدروژن به کربن بدون تغییر در نسبت اکسیژن به کربن کاهش می یابد.
۳- متاژنز:
مرحله سوم در دما و فشار بالاتر که به دگرگونی نزدیک می شود, رخ می دهد. آخرین هیدروکربن معمولآ متان است که خارج می شود. نسبت هیدروژن به کربن پایین آمده تا اینکه فقط کربن به صورت گرافیک باقی می ماند.
نفت ، اصلی ترین منبع انرژی
امروزه نفت از سایر منابع انرژی و حرارت ، پیشی جسته و مقام نخست را داراست و پیوسته دامنه مصرف آن گسترش می یابد. همچنانکه انسان در زندگی پیش می رود، احتیاجش به منابع انرژی بیشتر می گردد و جوابگوی این تقاضای روز افزون فقط نفت است، وگرنه زغال سنگ و منابع دیگر نیرو نمی توانند تکافوی احتیاجات امروزی بشر را بنمایند. حتی اگر در سالهای آینده از انرژی هسته ای استفاده بعمل آید، باز نفت همچنان سهم و مقام برجسته در تولید نیرو به عهده خواهد داشت.
اکتشاف
یک منطقه انتخاب شده را با مطالعه نمونه های سنگی و لرزه نگاری مشخص می کنند. اندازه گیری ها انجام می شود و اگر مکان از نظر میزان ذخیره نفت موجود و ملاحظات اقتصادی، موفقیت آمیز باشد، حفاری آغاز می شود. بالای چاه ساختاری به نام «دکل حفاری» برای جادادن وسایل و لوله های مورد استفاده در چاه ساخته می شود. زمانی که حفاری تمام می شود، چاه حفرشده یک جریان ثابتی از نفت را به سطح زمین خواهد آورد. به سنگ هایی که غالباً از سنگ های رستی (شیل) تشکیل شده و روی مخزن نفت قرار می گیرند، «سنگ پوششی» گفته می شود.
پالایش
نفت به صورت خام نمی تواند مورد استفاده قرار گیرد و باید در پالایشگاه نفت در برج تقطیر مورد تصفیه قرار گیرد.
اندازه گیری
نفت را با بشکه می سنجند. هر بشکه حاوی حدود ۱۵۹ لیتر نفت می باشد.
فراورده نفتی
فرآورده نفتی یا فرآورده های نفتی، موادی بسیار پرکاربرد هستند، که از نفت خام و در پالایشگاه نفت فرآوری می شود. پالایشگاه ها مطابق ترکیب نفت خام و درخواست مشتریان می توانند، فرآورده های نفتی را برای کارهای مختلفی فرآوری کنند. بیشترین کاربری فرآورده های نفتی در بدست آوردن انرژی از آنهاست: برای مثال مازوت و بنزین فرآورده هایی هستند که برای بکاربردن انرژی آن ها مورد استفاده قرار می گیرند. پالایشگاه ها همچنین مواد شیمیایی دیگری نیز فرآوری می کنند، که برخی از آن ها فرایندهای شیمیایی را برای فرآوری پلاستیک و دیگر مواد پرکاربرد، بکار می برند. از آنجا که نفت دارای چند درصد گوگرد است، مقدار زیادی گوگرد نیز به عنوان فرآورده نفتی فرآوری می شود. هیدروژن و کربن در شکل کک نفت نیز می توانند، فرآورده نفتی بحساب آیند.
یک پالایشگاه پتروشیمی در گرانگموت، اسکاتلند
کاربرد نفت در گذشته؟
در زمان گذشته از نفت در پزشکی, عایق کردن در مقابل آب و در جنگاوری و همچنین برای درمان زخم ها و روماتیسم به کار گرفته می شد واز آن به عنوان مسهل نیز استفاده می کردند.در زمان نوح نیز از قیر برای جلوگیری از ورود آب به قایق ها استفاده می کردند. قیر, آسفالت و نفت در جنگگاوری نیز به کار می رفت. هنگامی که اسکندر کبیر در سال 326 پیش از میلاد به هند هجوم آورد, با استفاده از اسب سوار هایی که ظروف قیر مشتعل را در دست خود تکان می دادند, فوج فیل های هندی را پراکنده ساخت. نادر شاه نیز روش مشابهی را به کار گرفت.
استخراج نفت به مجموعه عملیاتی گفته می شود که در طی آن نفت خام به منظور استحصال و بهره برداری از آن، به طرق مختلف از داخل زمین خارج و قابل استفاده می شود. امروزه زمین شناسان با استفاده از دستگاه های لرزه نگاری موفق به شناسایی میادین نفتی شده و تیمهای حفاری با حفر چاه نفت شرایط را برای شروع فعالیت تیمهای استخراج نفت و نصب ادوات مخصوص آنها فراهم می آورند.
گاز طبیعی و آب شور در اغلب مخازن نفتی در کنار نفت حضور دارند. تفکیک نفت موجود در مخزن با این فبیل ناخالصی ها یکی از مهمترین بخشهای فعالیت استخراج کنندگان نفت می باشد.
انواع نفت خام
بیشتر ذخایر نفتی دنیا از نفت های فوق سنگین و شن های نفتی تشکیل شده است.
نفت خام معمولاً بر اساس دو معیار وزن مخصوص و میزان گوگرد تقسیم بندی می شود. نفت هایی که وزن مخصوص، گرانروی و چگالی پایینتری دارند نفت سبک و نفت هایی که وزن مخصوص، گرانروی و چگالی بالاتری دارند نفت سنگین نامیده می شوند. نفت هایی که گوگرد آنها کمتر است نیز نفت شیرین و نفت های دارای گوگرد بیشتر نفت ترش نامیده می شوند. استخراج، جابجایی و پالایش نفت های سبک و شیرین ساده تر و کم هزینه تر است و میزان بیشتری از محصولاتی چون بنزین، نفتا، نفت سفید و سوخت های جت برگرفته از نفت سفید، و گازوئیل های مرغوب را می توان از آن ها به دست آورد، به همین دلیل این نوع نفت ها بیشتر مورد علاقه پالایشگاه ها بوده و قیمت بالاتری دارند. شاخص های بین المللی تعیین قیمت نفت یعنی وست تگزاس اینترمیدیت و برنت از نوع نفت سبک و شیرین هستند. اما میزان نفت های ترش و سنگین در ذخایر نفتی دنیا بسیار بیشتر است.
بیشتر ذخایر نفتی دنیا از نفت های فوق سنگین و شن های نفتی تشکیل شده است.
سوختهای نفتی
تعداد سوختهای نفتی نیز فوق العاده زیاد است. مثلا در پالایشگاه آبادا ، صرفنظر از محصولات دیگر سوختهای گوناگون فراوانی از بنزین هواپیما گرفته تا قیر تهیه می شود.
گاز
گاز نفت بطور طبیعی همراه نفت خام از زمین بیرون می آید و یا بر اثر پالایش و تجزیه اجزای نفت حاصل می گردد. گاز نفت انواع گوناگون دارد. برخی از آنها درفشار و دمای عادی گازی شکل هستند، به همین سبب آنها را اصطلاحا گاز خشک می گویند. بعضی نیز در این شرایط مایع هستند، لذا اصطلاحا آنها را گاز ترمی نامند. گازهای تر ، مقدار زیادی بنزین سبک و گرانبها همراه دارند که در موقع پالایش آنها را جدا می سازیم، اما گاز خشک یک سوخت حاضر و آماده است.
بنزین
بنزین ، یکی ازفرآورده های سبک نفت است که یا بطور طبیعی با گازهای تر همراه است و یا بر اثر پالایش نفت خام حاصل می گردد. در اوایل پیدایش صنعت نفت که هدف پالایشگران فقط تهیه نفت چراغ بود، بنزین مورد مصرفی نداشت. حتی ماده ای زائد و خطرناک بشمار می رفت. لذا سعی می شد که در موقع پالایش حتی المقدور کمتر ، از آن بوجود آید تا آز آسیب آن در امان باشند.
نفت سفید
نفت سفید مایعی بی رنگ و کمی سنگین تر از بنزین است. نفت سفید از آغاز پیدایش صنعت نفت تا 50 سال ، مهمترین فرآورده نفتی بود.
سوخت دیزل
نفت دیزل چنانکه از نامش پیداست، بعنوان سوخت در موتورهای دیزلی یعنی موتورهای فشار سوز به مصرف می رسد. مقدار گوگرد موجود در این نوع نفت بیش از میزان موجود در نفت سفید است.
روغنهای روان
یکی دیگر از محصولات نفتی ، روغن روان است که بیشتر برای روان نگهداشتن اجزای ماشین آلات به مصرف می رسد. میزان روغن های حاصل از نفت ، کمتر از 2 در صد کلیه فرآورده های دیگر است.
قیر
قیر ، هیدروکربنی است که معمولا از تقطیر و پالایش نفت خام معینی ته ظرف پالایش بدست می آید. وزن مخصوص آن 1 الی 1.3 و نقطه ذوب آن (140 – 110) درجه سانتی گراد می باشد. این ماده بطور طبیعی نیز در برخی از نقاط کره زمین یافت می شود. قیر طبیعی ، بر اثر تراوش نفت خام از روزنه و شکافهای سطح زمین به خارج و بخار شدن اجزای سبک نفت پدید می آید
قیر حاصل تقطیر ، ماده ای است سیاه رنگ یا قهوه ای سیر که برحسب مقدار اجزای سبکی که در موقع پالایش از نفت خام گرفته می شود، ممکن است خیلی سفت یا به درجات مختلف نرم باشد. قیر بر اثر حرارات نرم و آب می شود. اما اگر با اکسیژن ترکیب شده باشد، بصورت نوعی لاستیک در می آید که در آن صورت مثل قیرهای دیگر چندان در مقابل گرما یا در مقابل سرما سفت نمی شود.
قطران طبیعی
گروهی از نفت های خام دارای گوگرد زیاد ، ویسکوزیته بیشتر و تراکم را قطران طبیعی گویند که در بعضی مناطق استثنائا آنها را نیز استخراج می کنند
موم طبیعی
موم طبیعی بطور کلی از پارافین تشکیل می شود و می تواند درون لوله های حامل نفت نیز از متن تفکیک حاصل می کند. این ماده به حالت خمیر یا شکننده و برنگ زرد مایل به قهوه ای می باشد که دارای وزن مخصوص 0.84 الی 0.93 می باشد.
کاربرد های نفت خام
۱- تجهیزات ورزشی بدون وجود نفت، بی شک ورزش مدرن، وضعیت فعلی خود را نداشت. تولید توپ های گلف مدرن، تورهای فوتبال، چمن مصنوعی، بسکتبال، راکتهای تنیس، توپهای راگبی و… مدیون نفت و مشتقات آن هستند. ۲- آدامس بادکنکی اگر هم اکنون در حال جویدن یکی از این شگفتی های نفتی هستید.اما حقیقت دارد، این محصول هم حاوی مشتقات نفتی است. بخش هایی از این محصول جویدنی و نرم هم از نفت مشتق شده است! اگرچه روی لفافه اغلب آدامس ها هنگام درج محتویات به عبارت gum base بسنده می شود. این پایه یا base از واکسها، مشتقات نفتی، اسید سیتریک، گلیسرین، لانولین و… تشکیل شده است
۳- ماتیک اخم نکنید، بسیاری از ماتیک های لب با نفت ساخته می شوند. واکس پارافین ماده اصلی شکل دهنده لوله های ماتیک است و البته کارکرد روان و نرم آنها را تضمین می کند. واکس پارافین یک ماده جامد، نرم، بدون رنگ یا سفید است که از نفت خام یا ذغال سنگ مشتق می شود. البته تنها کاربرد پارافین در تولید ماتیک نیست، بلکه لیست بلندبالایی از کالاهای دور و برمان از پارافین ساخته می شوند: شمعها، لفافه شکلات ها یا گلوله های پینت بال. ۴- دندان های مصنوعی از این پس احتمالا دندان مصنوعی پدربزرگ اندکی ترسناک تر شود. دندان های مصنوعی مدرن اغلب از رنگ دانه های بر پایه کربن برای تعیین رنگهای شان بهره می برند. این رنگها اغلب با استفاده از ذغال سنگ، نفت خام یا برخی منابع گیاهی تولید می شوند
۵- خمیر دندان بعد از خواندن محصول شماره ۴، شاید تصمیم بگیرید مراقبت از دندان های تان را دو برابر کنید تا نیازی به چنین محصولات نفتی نداشته باشید. خب، مساله اینجا است که کارخانه های تولید خمیردندان هم مصرف سه برابری از نفت خام دارند. Poloxamer 407 یکی از مشتقات نفت است
۶- سیم گیتار سیمهای مورد استفاده در اغلب گیتارهای مدرن از نایلون ساخته شده که یکی از مشتقات نفت خام است. در حقیقت نایلون اولین بار در ۲۸ فوریه ۱۹۳۵ در مرکز تحقیقاتی DuPont توسط والاس کاروترز تولید شد. او به دنبال جایگزینی برای ابریشم طبیعی بود که طی جنگ کمیاب شده بود.
۷- دئودرانت و ضد عرق ظاهرا دو کار اصلی که بسیاری از ما برای خوشبو شدن بدن مان انجام می دهیم، اسپری کردن یا مالیدن سوخت های فسیلی به پوست مان است. در ساخت دئودرانت و ضد عرق نیز مانند عطر و ادکلن به طور معمول از پروپیلن گلیکول استفاده می شود. یک ماده از مشتقات نفت که راهی ارزان برای روان سازی محصولات و کاربرد راحت تر آنها است. ۸- عطر و ادکلن کارخانجات تولید عطر و ادکلن اغلب اوقات از مواد شیمیایی مصنوعی و مشتقات نفت برای «تامین بوهایی ماندگار به همراه کاهش قیمت» بهره می برند. مواد نفتی همزمان با رطوبت، بوهای خوش را بر روی پوست بدن محبوس می کنند. البته پروپیلن گلیکول را تنها در عطر نمی توان یافت و مجموعه وسیعی از محصولات از این ماده نفتی بهره می برند: ضد یخ، شامپو و رنگها برخی از کاربردهای پروپیلن گلیکول هستند
۹- لنزهای چشمی پلیمرهای مصنوعی که لنزهای تماسی را نرم، راحت و قابل استفاده ساخته اند، از نفت به دست می آیند. این پلیمرها همچنین به اکسیژن اجازه می دهند از درون لنزها به راحتی حرکت کند. این یکی از حیاتی ترین مواردی است که لنزهای تماسی را قابل استفاده می سازد. ۱۰- طعمه ماهیگیری همان طور که هر ماهیگیر حرفه ای یا آماتوری تایید می کند، صید ماهی بدون نفت بسیار سخت است. نفت خام در تمام زمینه های ماهیگیری نقش حیاتی دارد. طعمه ها، چوب ماهیگیری، جلیقه نجات، قایق ماهیگیری و یخدان ویژه نگهداری ماهی، همه از مشتقات نفت هستند. و مهمتر از همه نخ نایلونی و شناوری که طعمه به آن متصل می شود، از نفت به دست می آیند.
نتیجه گیری
در تصفیه که به کمک حرارت انجام می گیرد، مواد گوناگونی از نفت خام جدا می شود. زیرا هر یک از این مواد در درجه ی معینی از حرارت می جوشد و یا تبدیل به گاز می شود. نخستین چیزی که از نفت به دست می آید بنزین است، سپس پارافین، بعد گاز و بعد از آن هم نفت سوخت و روغن های نرم کننده که این ها همه به ترتیب از نفت خام تولید می شوند.
گاهی برجستگی هایی که در پوسته ی زمین آشکار می شود، کف برخی از دریاها بالا آمده، به زمین خشکی مبدل می گردند. در چنین جاها گاهی مقداری از آن مایع سیاه رنگ به بیرون رخنه می کرد و بشر را متوجه وجود نفت خام می نمود.
نفت از بزرگترین خدمتگزاران بشر است. نفت برای ما روشنایی و گرما بوجود میی آورد و برای اتومبیل ها، تراکتورها، هواپیماها و کشتی ها تولید نیرو می کند. بدون نفت تقریبا همه ی ماشین ها از کار می افتند.
منابع
https://fa.wikipedia
http://daneshnameh.roshd.ir/
http://www.tebyan.net/
http://www.ngdir.com/
The END