بخشی از مقاله
نفت خام به انگلیسی Crude Oil و به روسی Naphra
نامیده میشود که درحالت طبیعی به صورت مایع بوده و رنگ آن قهوهای زرد مایل به سیاه است و دربرابر نور انعکاسی ، رنگ سبز بخصوصی از خود نشان می‌دهد
.
مشخصات نفت
نفت خام به جهت وجود ترکیبات گوگرد بوی نامطلوبی دارد. بخش اعظم نفت خام از هیدراتهای کربن تشکیل شده و مقدار کمی عناصر دیگر نیز به آن مخلوط میگردد، که این عناصر در زیر با درصدشان نشان داده شده‌اند.
عنصر حداقل درصد وزنی حداکثر درصد وزنی
کربن 82.2 87.1
هیدروژن 11.8 14.7
گوگرد 0.1 5.5
اکسیژن 0.1 4.5
نیتروژن 0.1 1.5
جدول ازسلی (1985)
دراین جدول عناصر دیگری مانند وانادیوم ، نیکل و اورانیوم با درصد وزنی حداکثر 0.1 در ترکیب نفت خام موجود هستند. بعلاوه در خاکستر نفت خام آثاری از عناصر C r ، Cu ، Pb ، Mn ، Sr ، Ba ، Mo ، Mg ، Ca ، Ti ، Al ، Fe و Si یافت میشود که بعضی از عناصر بالا مانند V-Ni-U احتمالا در رابطه با عنصر ارگانیکی اولیه (مادر) بوجود آمده و بعضی دیگر از عناصر مشخصات ژئوشیمیایی سنگ دربرگزیده را نشان می‌دهند.
قابل ذکر است که آثاری از نمک ، آب و سولفید هیدروژن نیز درنفت خام مشاهده می‌شوند.
خواص فیزیکی نفت خام
ویسکوزیته
همانطور که نفت خام ممکن است با دخالت عواملی به رنگهای زرد ، سبز ، قهوهای ، قهوهای تیره تا سیاه مشاهده گردد، لذا ویسکوزیته متغیر را برای آنها خواهیم داشت. بنابراین نفت خام درسطح زمین دارای ویسکوزیته بیشتر بوده و بعبارتی ویسکوزتر است. چون در مخزن زیرزمینی یکی از عوامل دخیل حرارت موجود درمخزن می‌باشد، که همراه با این عامل ، عمق نیز موثر می‌باشد. همچنین سن نفت را به لحاظ زمان مخزن شدن را درطیف تغییرات ویسکوزیته سهیم می‌دانند.
ترکیبات مولکولی نفت خام
تعداد ترکیبات مولکولی نفت خام وابسته به سن زمین شناسی آن ، عمق تشکیل آن ، منشا آن و موقعیت جغرافیایی آن متغیر می‌باشد. برای مثال نفت خام Ponca city از Oklahoma شامل حداقل 234 ترکیب مولکولی می‌باشد.
گروههای تشکیل دهنده نفت خام
هیدروکربنها (Hydrocarbons)
هیدروکربنها همانطور که از نامشان مشخص است، شامل گروههایی هستند که ترکیبات ملکولی آنها فقط از هیدروژن و کربن تشکیل شده است. انواع هیدروکربنها عبارتند از :
هیدروکربنهای پارافینی (پارافینها)
هیدروکربنهای نفتنی (سیکلوپارافینها یا نفتنیکها )
هیدروکربنهای آروماتیک (بنزنوئیدها)
غیرهیدروکربنها (Heterocompounds)
این گروه شامل ترکیباتی غیر از هیدروژن و کربن می‌باشند و عناصری از قبیل اکسیژن ، نیتروژن ، گوگرد ، اتمهای فلزی همراه با هر کدام از اینها و یا ترکیب با همه اینها نظیر Ni ، V می‌باشد.
وزن مخصوص نفت خام
از خواص فیزیکی نفت خام که ارزش اقتصادی نفت خام بر مبنای آن سنجیده میشود، وزن مخصوص آن می‌باشد. لذا سنجش و نحوه محاسبه فرمول آن مهم است. اکثر کشورهای جهان ، وزن مخصوص نفت خام را برحسب درجه A.P.I که یک درجه بندی آمریکائی است، محاسبه می‌کنند. مشابه همین درجه بندی و سنجش ، وزن مخصوص نفت خام را در کشورهای اروپائی با درجه بندی Baume محاسبه می‌کنند که از لحاظ مقدار اندکی از درجه A. P.I کمتر می‌باشد.
گردش معکوس در کارگاه آفرینش ، شاید درک آنچه را که بحران انرژی خوانده میشود، میسر کند. کل قضیه ، میلیاردها سال قبل و با فرایندهای تبدیل انرژی خورشید به آدنوزین تری فسفات (ATP) آغاز شد. کلروفیل‌ها و سایر رنگدانه‌های گیاهان ، انرژی دریافتی از خورشید را برای تبدیل دی‌اکسیدکربن ، آب و مواد معدنی به اکسیژن و ترکیبات آلی انرژیدار ، بکار برده و غذای موجودات کوچک و بزرگ از جمله انسان اندیشهورز را فراهم میآورند. این فرایند ، همچنین باعث افزایش ذخایر معدنی آلی از قبیل هیدروکربورهای زغال سنگ ، نفت و گاز طبیعی میشود.
مراحل تشکیل انوع زغال سنگ
زغال سنگ از بقایای درختان ، بوتهها و سایر گیاهان زنده بوجود میآید. نشو و نمای این گیاهان در دورههایی که آب و هوای زمین ملایم و مرطوب بود، صورت گرفت. اگر چه برخی از معادن زغال سنگ 400 میلیون سال قبل و در دوره انسان سیلوری ( Silurian ، انسان سیلوری در دوره سوم دوران اول زمین شناسی ظاهر شد. ویژگی این دوره ظهور گیاهان خشکی است.) تشکیل یافته است. اما قسمت اعظم این ذخایر تقریبا 250 میلیون سال پیش و در دوره فوقانی و تحتانی دورانهای کربونیفر ( Carboniferous ، دوره کربونیفر یا زغال‌خیز به بخشی از زمان می‌گویند که به پایان دوران اول زمین شناسی مربوط بوده و از حدود 345 میلیون سال قبل آغاز میشود.) پدید آمدند.
سپس ، اوضاع برای رشد سرخسهای دانه‌دار گرمسیری بسیار عظیم و درختان بدون گل غول پیکر ، در باتلاقهای وسیع فراهم شد. این گیاهان بعد از خشک شدن و از بین رفتن به داخل باتلاقها می‌افتادند و بر اثر خروج اکسیژن ، فساد بی‌هوازی تسریع می‌شد. پوشش گیاهی به مادهای لجن مانند به نام پیت (Peat) تبدیل شد. پیتها بسته به درجه فساد ، برخی قهوهای و اسفنجی و بعضی سیاه و فشرده بودند. دریا بر روی چنین ته‌نشستهایی پیشروی کرد و رسوبات معدنی بر روی آنها فرو نشست. پیت در زیر فشار خشک و سخت شد و به زغال سنگ پیت (لنیت یا لیگنیت که به زغال سنگ قهوهای نیز موسوم است.) تبدیل شد.
فشار بیشتر و گذشت زمان ، زغال سنگ قیردار را به وجود آورد، که هر 6 متر ضخامت رسوب گیاهان نخستین به 0.3 متر زغال سنگ تبدیل شده بود. حتی فشارهای زیادتر که ناشی از چینخوردگی پوسته زمین به صورت رشته کوههای عظیم بود، سختترین و مرغوبترین زغال سنگ ، یعنی آنتراسیت (anthracite) ، را بوجود آورد. کیفیت زغال سنگ از روی نسبت مقدار کربن تثبیت شده به مقادیر رطوبت و ماده فرار (مادهای که بر اثر حرارت به گاز تبدیل میشود)، تعیین میگردد.
منشا نفت و گاز طبیعی
با همه تلاش گسترده و صرف وقت فراوانی که برای یافتن و استخراج نفت و گاز طبیعی صورت گرفته است، انسان هنوز درباره منشا این مواد به نحو شگفتی بیاطلاع است. پارهای واقعیتهای پذیرفته شده در این مورد عبارتند از :
• نفت و گاز از ترکیباتی با منشا زیست شناختی (بیولوژیکی) تشکیل شده‌اند.
• قسمت اعظم انواع نفت محتوی پورفیرین ، مجموعه‌ای از ترکیبات هیدروکربن‌دار ، که یا از کلروفیل و یا از «همین» (hemin) ، ماده قرمز کننده خون ، مشتق شده‌اند.
• قسمتهای لیپیدی (چربیها و مومها) موجودات ، منبع سرشاری برای تشکیل نفت و گاز فراهم آوردهاند.
• امکان دارد که در اوضاع فعلی بتوان هیدروکربورهای نفت‌مانند را در رسوبهای جوان دریایی پیدا کرد.
علاوه بر این نفت معمولا با سنگهای رسوبی که بر اثر فعالیتهای دریایی ته‌نشین شده‌اند، توام است.
حدسی دیگر
احتمالا مادهای آلی که نفت را بوجود آورده است، شامل گیاهان پلانکتونی تک یاخته‌ای از قبیل دیاتمها ( diatom ، جلبک تک یاخته یا چند یاخته‌ای است که دارای جدارهای یاخته‌ای سیلیسی است) ، جلبک سبز ـ آبی و حیوانات پلانکتونی تک یاخته‌ای مانند فورامینیفرا (Foraminefera موجود ذره‌‌بینی دارای پوسته آهکی) ، بوده است. این شکلهای ابتدایی حیات در بیش از یک میلیارد سال قبل فراوان بودند و می‌توانسته‌اند به عنوان منبع ذخایر نفت موجود در سنگهای دوران قبل از کامبرین ( Precamberian ، قدیمیترین دوران زمین شناسی) ، اواخر دوران اول زمین شناسی مورد استفاده واقع شده باشند.
پس از مرگ این یاخته‌ها ، حفظ مواد آلی ، مستلزم دفن سریع آنها در زیر رسوبهای ریزبافت و رسی است. مواد مدفون باید از تاثیر اکسیژن محفوظ بمانند، زیرا اکسیژن باعث شکستن مولکولها و نابودی کامل مواد میشود.
دیاژنر
دیاژنر به مجموعه اعمالی گفته میشود که در ضمن آن تغییرات شیمیایی ، رسوبهای سست ر
ا به صخره تبدیل می‌کنند، این پدیده‌ای است با حرارت و فشار نسبتا پایین صورت می‌گیرد. پدیده یاد شده از این واقعیت ناشی میشود که نفت را می‌توان به مقادیری که از نظر تجاری مقرون به صرفه باشد، در اعماق بین 30 تا بیش 7500 متر پیدا کرد. این تفاوت عمیق معرف آن است که برای تشکیل نفت ، وجود فشار یک ضرورت اجتناب‌ناپذیر نیست. دمای زیاد ، یعنی بالاتر از 600 درجه سانتیگراد ، نیز ضرورتی ندارد.
ترکیبات نفت خام
نفت خام ، ترکیبی از هزاران ماده شیمیایی مختلف است که از گازهای بسیار سبک تا مواد نیمه جامدی مانند قیر ، موم یا پارافین در آن یافت میشود. تقریبا 8 درصد نفت موجود در سنگهای دوران اول زمین شناسی و 63 درصد آن در سنگهای دوران سوم زمین شناسی و 29 درصد در سنگهای اول دوران چهارم زمین شناسی تا عصر یخچالها یافت میشود.
افسانه‌های بابلیان در مورد نفت
کلمه بابلی نپتو (naptu) (که به یونانی به صورت نفتا (naphtha) تغییر شکل داد و به معنای مایع قابل اشتعال بکار می‌رفت)، 2000 سال قبل از میلاد مسیح رایج و به مفهوم شعله کردن استعمال می‌شد. در الواح معبد بابل ، از آن به عنوان چیزی بد یمن یاد شده و از خدایان خشمگین که آن را با برق آسمان به آتش کشیده است. سخن به میان آمده است. صدای گازی که از شکاف سنگها خارج میشود، توسط شاه توکولتی نینورتا (King Tukulti Ninurta) ، پادشاه بابل ، در 885 قبل از میلاد به عنوان صدای خدایان که از شکاف صخره‌ها سخن می‌گویند، توصیف شده است.
سنجش وزن مخصوص نفت خام
سنجش وزن مخصوص نفت خام مانند سایر مواد و مایعات برمبنای قانون کلی که همان وزن واحد حجم مایع است، در شرایط ºF 60 و P=1at سنجیده میشود و مقدار آن در فرمول جایگزین شده و وزن مخصوص نفت خام را بر حسب درجه A.P.I یا درجه Baume می‌دهد.
= درجه A.P.I امریکائی
= درجه Baume اروپایی
بدلیل اینکه S.G (Pure water)=1 می‌باشد. لذا وزن مخصوص آب با درجه 10 ، API خواهدبود.
بدلیل کوچکتر بودن وزن مخصوص نفت از آب که همواره عددی کوچکتر از 1 را برای وزن مخصوص نفت در 60ºF خواهیم داشت. لذا هیچوقت در جدولها و محاسبات ، وزن مخصوص نفت بر حسب درجه A.P.I کوچکتر و مساوی 10 نخواهیم داشت.
تاثیر درجه حرارت بر وزن مخصوص نفت خام
از عواملی که سبب تغییر در وزن مخصوص نفت خام می‌شوند، تغییرات دما است. یعنی با بالارفتن دما ، وزن مخصوص کمتر شده و به درجه A. P.I افزوده میشود. همچنین بالا رفتن درجه حرارت اثر معکوس بر روی ویسکوزیته نفت خام می‌گذارد.
انواع مختلف نفت برحسب A.P.I
نفت سنگین با 10 الی 20 درجه A.P.I
نفت متوسط با 20 الی 30 درجه A.P.I
نفت سبک با بیش از 30 درجه A.P.I
وزن مخصوص نفت‌ها بستگی به ماهیت هیدروکربورهای مختلف دارد. هر قدر مقدار گاز محلول در روغن بیشتر باشد، چگالی آن کمتر خواهد بود. بنابراین پارافینها دارای پایین ترین چگالی و نفتیک‌ها کمی بالاتر و آروماتیکها بالاترین چگالی را دارند.
ضریب انبساط نفت خام
ضریب انبساط نفت خام از 6.1x10-4 الی 8.3x10-4 در نوسان بوده که با کاهش چگالی ، ضریب انبساط آن افزایش می‌یابد.
ارزش حرارتی و گرمایی ویژه نفت خام
ارزش حرارتی پایین نفت بین 9000 الی 11000 کیلوکالری است. گرمای ویژه نفت در دمای معمولی از 0.35 الی 0.55 کیلوکالری به کیلوگرم درجه است، که در صورت ازدیاد درجه حرارت به مقدار آن افزوده میشود.
نقطه اشتعال نفت
نقطه اشتعال نفت نیز به مقدار مواد زود جوش آن مربوط است، و می‌تواند از صفر الی 200C با
شد. لذا در حمل و نقل نفت خام به دلایل ایمنی ، قسمتی از زودجوش‌ها را پایدار نموده و نقطه اشتعال را بالا می‌برند.
نقطه سفت شدن نفت خام
نقطه سفت شدن نفت خام عبارتست از دمائی که در آن خاصیت جاری شدن نفت خام به اتمام می‌رسد. این دما در حمل و نقل و انبارکردن نفت اهمیت بسزائی دارد.
پالایش نفت خام
از تصفیه یا پالایش نفت خام می‌توان فرآورده‌های زیادی بدست آورد، که قابل فروش در بازار باشند. نخستین گام در پالایش نفت خام عمل تقطیر است. تحمیل حرارت‌های زیاد در موقع تقطیر باعث تجزیه و شکسته شدن مولکولهای نفت شده و اشکالاتی در ادامه پالایش نفت بوجود می‌آورد، که از عواقب آن ، ضایع شدن مواد و افزایش هرینه را می‌توان نام برد.
دید کلی
ترکیب عنصری مخلوط کل نفتهای خام ، تغییر چندانی نمی‌کند، ولی تفاوتهای کوچک در ترکیب نفت‌ها می‌تواند اثرات عمده‌ای بر خواص فیزیکی و فرآیند لازم جهت تولید فراورده‌های قابل فروش ، اعمال کند. نفت خام ، اساسا مخلوطی از هیدروکربنها است و حتی عناصر غیر هیدروکربنی آن نیز معمولا بصورت مولکولهای پیچیده ای هستند که خاصیت هیدروکربنی‌شان غلبه دارد، ولی نفت خام در عین حال حاوی مقادیر اندکی اکسیژن ، گوگرد ، نیتروژن ، وانادیم ، نیکل و کروم است.
مواد سازنده نفت از نظر نوع هیدروکربور و همچنین از نظر ترکیبات هترواتم‌دار بستگی به محل و شرایط تشکیل آن دارد. بنابراین مقدار درصد مواد سازنده نفت خام در یک ژیزمان (منبع نفت) نسبت به ژیزمان دیگر تغییر می‌کند.
ترکیب عنصری نفت خام
ترکیب عنصری نفت خام معمولا در گستره زیر قرار می‌گیرد:
عنصر درصد وزنی
کربن 87-84
هیدروژن 14-11
گوگرد 5-0
اکسیژن 3-0
نیتروژن 5/1-0
مواد سازنده نفت
بطور کلی مواد سازنده نفت عبارتند از: هیدروکربنها ، ترکیبات اکسیژنه - سولفوره - ازته ، مواد معدنی.
هیدروکربنها
چون تعداد هیدروکربنهای موجود در نفت نامحدود و جداکردن آنها بطور کامل خیلی مشکل می باشد، لذا آنها را در سه گروه کلی طبقه‌بندی می‌نمایند که عبارتند از: پارافینها ، نفتن‌ها و آروماتیکها. علاوه بر این گروه چهارمی نیز وجود دارد، یعنی همان اولفین‌هایی که در نتیجه فرایند هیدروژن‌زدایی از پارافینها و نفتن‌ها تشکیل می‌شوند.
پارافین ها (آلکان): مشخصه هیدروکربنهای پارافینی ، اتصال اتمهای کربن به وسیله پیوندهای ساده است. سایر پیوندها نیز با اتمهای هیدروژن ، سیر شده‌اند. فرمول عمومی پارافینها ، CnH2n+2 است. ساده‌ترین پارافین ، متان (CH4) است که سری همرده متعاقب آن عبارتند از: اتان ، پروپان ، n-بوتان ، i- بوتان ، n- پنتان و نئوپنتان و غیره.
در صورتی‌که تعداد اتمهای کربن در مولکول بیش از 3 باشد، ممکن است چند هیدروکربن حاوی تعداد مساوی اتمهای کربن و هیدروژن با ساختارهای متفاوت وجود داشته باشد. علت این امر آن است که کربن زنجیرهای تک شاخه‌ای علاوه بر زنجیر است، تشکیل داده و ایزومرهایی بوجود می‌آورد که خواصشان بطور محسوس با یکدیگر تفاوت دارند. بطور مثال ، عدد اکتان موتور ، در مورد n-اکتان مساوی 17 و در مورد ایزواکتان (2 و 2 و 4- تری متیل پنتان) مساوی 100 است.
اولفین‌ها (آلکن‌ها): اولفین‌ها بطور طبیعی در نفتهای خام وجود ندارند، بلکه در خلال فراورش نفت تشکیل می‌شوند. فرمول عمومی آنها CnH2n است. معمولا وجود اولفین‌ها در فراورده نهایی ، نامطلوب است، زیرا فعالیت پیوندهای دوگانه باعث میشود که ترکیبات اولفین‌دار آسانتر اکسیده و بسپارش شوند. در برش‌های گستره جوش بنزین ، وجود برخی اولفین‌ها مطلوب است، زیرا اولفین‌ها دارای اعداد اکتان پژوهشی بالاتری ، در مقایسه با ترکیبات پارافینی با تعداد اتمهای کربن یکسان ، می‌باشند.
ساده‌ترین اولفین ، اتیلن می‌باشد که برای همرده آن عبارتند از: پروپن ، بوتن ، پنتن و غیره در خلال فراورش نفت ، بعضی دی‌الفینها (هیدروکربنهایی که دو پیوند دوگانه دارند) مانند بوتادی‌ان ، نیز تشکیل می‌شوند.
نفتن‌ها (سیکلو آلکانها): هیدروکربنهای سیکلو پارافینی‌ای که تمام پیوندهای آزاد اتمهای کربن‌شان با هیدروژن ، سیر شده‌اند نفتن‌ها نامیده می‌شوند. در نفت خام ، انواع بسیاری از نفتن‌ها وجود دارد، ولی بجز در مورد ترکیبهای دارای جرم مولکولی اندک ، نظیر سیکلوپنتان و سیکلو هگزان ، معمولا بصورت ترکیبهای جداگانه تفکیک نمی‌شوند. طبقه‌بندی آنها با توجه به گستره نقاط جوش صورت می‌گیرد و خواص آنها بکمک عوامل همبستگی نظیر عامل Kw یا CI تعیین میشود.
برخی از نفتن‌های موجود در نفت خام عبارتند از: متیل سیلکوپنتان ، 1 و2 – دی متیل سیکلو پنتان ، متیل سیکلوهگزان ، 1 و2- دی متیل سیکلو هگزان ، دکاهیدرونفتالین و غیره.
آروماتیکها: گروه هیدروکربنهای آروماتیکی ، از نظر شیمیایی و فیزیکی ، تفاوت بسیاری با پارافینها و نفتن‌ها دارند. هیدروکربنهای آروماتیکی ، شامل یک حلقه بنزنی سیر نشده ولی بسیار پایدار می‌باشند و اغلب مانند یک ترکیب سیر شده عمل می‌کنند. برخی هیدروکربنهای آروماتیکی موجود در نفت خام عبارتند از: بنزن ، تولوئن ارتو- زایلن ، متا- زایلن ، پارا- زایلن ، نفتالین ، کومن و غیره.
هیدروکربنهای حلقوی ، چه نفتنی و چه آروماتیکی ، می‌توانند بجای بعضی از هیدروکربنهای متصل به حلقه ، زنجیره‌های جانبی پارافینی بپذیرند و تشکیل ساختار مختلط بدهند. این انواع مختلط ، بسیاری از مشخصات شیمیایی و فیزیکی ترکیبهای مولد خود (هر دو) را دارا هسستند.
ترکیبات اکسیژنه
مقدار درصد اکسیژن در نفت‌ها از 3 درصد تجاوز نمی‌نماید و اغلب در ساختمان مولکولهای سنگین به حالت ترکیب یافت میشود. ترکیبات اکسیژنه موجود در نفت شامل اسیدها و فنل‌ها می‌باشد. فنل‌ها بمقدار کم در روغنهای کالیفرنیا و رومانی وجود دارد. اسیدهای موجود در نفت بیشتر بصورت مشتقات سیکلو آلکانها یا نفتنی است.
ضمنا اسیدهای غیر حلقوی نیز بصورت اتر سل وجود دارد که در حین عمل تصفیه در فراکسیون مربوط به پارافینها جمع آوری میگردد.
ترکیبات سولفوره
اغلب نفت‌ها شامل گوگرد آزاد بصورت محلول هستند که در اثر تبخیر کریستالیزه میگردد. گوگرد ممکن است بصورت هیدروژن سولفوره - تیوفرمرکاپتان - تیواتر - دی‌سولفور و سولفور کربن و سولفور کربنیل وجود داشته باشد. مقدار گوگرد در نفت بستگی به منطقه ای دارد که در آنجا نفت تشکیل گردیده است. بعنوان مثال مقدار آن در مواد خام نفتی کویت 5/2 درصد و در نفت منطقه آقاجاری ایران 36/1 درصد می‌باشد.
در اینجا یادآوری می‌شویم که خاصیت خورندگی نفت شرق و بوی نامطبوع آن بعلت وجود این ترکیبات می‌باشد.
ترکیبات ازته
روغنهای معدنی می‌توانند تا 5/1 درصد ازت بصورت ترکیبهای آلی دارا باشند. این ترکیبات از نظر عامل ازت به دو دسته تقسیم می‌گردند:
ازت در حلقه بصورت N-H= (یعنی متصل به سه اتم) است و می‌توان ترکیباتی از قبیل پیرول ، اندول و کاربازول را نام برد.
ازت در حلقه بصورت N (یعنی متصل به دو اتم) شرکت نموده ، شامل اجسامی از قبیل پیریدین ، کینولئین و ایزوکینولئین میگردد. خاصیت قلیایی این ترکیبات بیشتر از ترکیبات دسته اول می‌باشند. اغلب روغنهای معدنی شامل نمکهای آمونیوم اسیدهای نفتنی است که بسادگی تجزیه میگردد.
مشتقات فلزی
هرگاه مواد باقیمانده از تقطیر نفت را بسوزانند، مانند زغال از خود خاکستر باقی می‌گذارد که شامل برخی از ترکیبات فلزی است. این ترکیبات بیشتر مربوط به عناصری از قبیل سیلیس - آهن - آلومینیوم - کلسیم - منیزیم - نیکل و سدیم میگردد. ضمنا وانادیم در خاکستر برخی از نفت‌ها بدست آمده است و وانادیم را معمولا از نفت استخراج نموده ، در صنایع فولادسازی مورد استفاده قرار می‌دهند. مقدار این فلز در حدود 400PPM یعنی 400 گرم به ازای یک تن می‌باشد.
پيشگفتار
همانطور كه ميدانيم زغال سنگ تا اوايل قرن بيستم منبع اصلي وعمده توليد انرژي بود. اما وقتي انسان دريافت نفت را كه از ديرباز مي شناخته و فقط به مصارف محدودي ميرسانده براي توليد حرارت و انرژي به مراطب از سوختهاي جامد بهتر است شروع به استخراج نفت از دل زمين نمود.
نياز روز افزون انسان در دستيابي به منابع انرژي موجب گرديد كه صنعت گاز نيز بگونه اي چشمگير مورد توجه قرار گيرد.پس از جنگ جهاني دوم مصرف گاز به سرعت رو به فزوني گذارد و در نتيجه بسياري از كشورهاي صنعتي جهان برنامه هايي براي توليدوتصفيه واستفاده از گاز تدارك ديدند. بديهي است كه طي سالهاي مورد بحث هر جه سهم گاز افزايش ميافت از سطح استفاده از زغال سنگ ونفت به عنوان منابع تامين كننده انرژي كاسته مي شد.
اين جزوه با استفاده از تجربيات و منابع مختلف تهيه گشته واميد است اين تلاش كمك موثري در به ثمر رساندن اهداف آموزشي و همچنين وسيله اي براي استفاده دانش پژوهان باشد.
توجه به اين نكته ضروري است كه عكسهاي مورد استفاده در اين گزارش مربوط به پالايشگاه گاز خاصي نمي باشد ولي در عين حال در تمامي پالايشگاههاي گاز مورد استفاده قرار مي گيرند.
تاريخچه نفت
صنعت نفت در جهان تاريخي بسيار كهن دارد وقديميترين تمدني كه تا به حال شناخته شده در درههاي نيل ؛دجله و فرات و در چين بوده است. اسناد تاريخي و كاوشهاي باستان شناسي نشان مي دهد كه مردم مزبور از كهنترين روزگاران نفت را مي شناختند.چهار هزار سال قبل از ميلاد مسيح مردم دجله و فرات قير را به عنوان ملاط ساختمانها به كار ميبردند.در ايران كاوشهاي باستان شناسي معلوم داشته كه ساكنين كشور ما از 5 تا 6 هزار سال پيش قير را به عنوان ملاط در ساختمان و يا براي نصب و بهم چسباندن جواهرات و ظروف سفالين و اندود كردن كشتيها بكار ميبردند.
امروزه بزرگترين منابع نفتي جهان در خاورميانه ؛ايالات متحده امريكا؛آفريقاي شمالي و روسيه است.اولين چاه نفت در دنيا در شهر پنسيلوانيا بنام تيستوسوپل امريكا توسط شخصي به نام ادوين دريك در سال 1859 حفر شد.عميقترين چاه در دنيا چاهي در لويزيناي امريكاست كه 6500 متر عمق دارد.
در سال 1908 نفت در خاورميانه براي اولين بار در ايران ودر شهر مسجد سليمان كشف شد و بعد از آن در ديگر كشورهاي خاور ميانه نفت كشف شد.
تئوري پيدايش نفت
تئوريهاي مختلفي نسبت به پيدايش نفت و گاز طبيعي وجود دارد و بطور دقيق نميتوان گفت منشا موادي كه نفت رابوجودآورده چه بوده است امادو نظريه اي كه بيشترازهمه عموميت داردعبارتنداز
:
1:پيدايش نفت معدني يا غير عالي:پيدايش نفت به طريق معدني تركيب هيدروژن و كربن تحت فشار و درجه حرارت موجود در اعماق زمين است.
2:پيدايش نفت به طريق آلي:در اثر به وجود آمدن هيدروژن و كربن حاصل از گياهان و حيوانات در درياها بخصوص حيوانات ريز ذره بيني بنام پلانكتون و پس از يكسري فعل و انفعالات شيميايي نفت تشكيل شده است.
ميدانيد كه تئوري آلي بيشتر مورد قبول دانشمندان است زيرا دلايل و شواهد نشان ميدهد كه در جاييكه مخازن نفتي وجود دارد بيشتر زمينهايي هستند كه زماني دريا بوده اند.
از لحاظ شيميايي نفت مركب از دو عنصر كربن و هيدروژن بصورت خالص گازي است سبك و آتشگير. نفت از جهتي خالص و از جهتي مركب است.بدان جهت خالص است كه تركيبي از هيدروكربونهاي گوناگون است و ساختمان ملكولها به واسطه كم و زياد شدن تعداد اتمها يكي از دو عنصر مذكور با هم متفاوت است و اين بر حسب تركيب ملكولهاي اتمهاي كربن است.
مخزن زير زميني گاز و نفت بطور كلي براي بوجود آمدن يك مخزن نفت بايد عوامل زير موجود باشد:
1:مبدا هيدروژن و كربن كه از گياهان و حيوانات زميني و دريايي مدفون شده در زير گل و لاي در مكاني كه زماني دريا بوده.
2:شرايطي بوجود بيايد تا اين نباتات و حيوانات تجزيه شده و هيدروژن وكربن حاصل از آن با هم تركيب شوند و نفت و گاز طبيعي را بوجود بياورند
3:سنگهاي متخلخل وجود داشته باشد تا هيدروكربن بتواند از جائيكه تشكيل شده حركت (مهاجرت) كند.
4:طبقه غير قابل نفوذي وجود داشته باشد تا از حركت بيشتر هيدروكربن جلوگيري كند (cap rock) و آنرا بصورت جمع آوري شده در مخازن نفتي نگهدارد.
تقريبا در تمام منابع نفتي مقداري گاز در نفت بصورت حل شده وجود دارد كه سبب ذخيره سازي انرژي گاز بصورت انرژي پتانسيل است و در هنگام بهره برداري سبب مي شود كه نفت به همراه گاز به سطح زمين انتقال يابد.
در بعضي مواقع مقدار اين گاز آنقدر زياد است كه ضمن آنكه مقداري در نفت حل شده مقدار زيادي بطور گاز ؛آزاد در بالاي نفت با فشار زياد جمع ميشود كه اصطلاحا كلاهك گاز( (gas cap گويند و بهره برداري نفت با آن خيلي بيشتر از راندن توسط گاز حل شده به تنهايي است.(gas cap drive ).
تاريخچه صنعت گاز طبيعي در طول بخش اعظم قرن نوزدهم گاز طبيعي منحصرا به عنوان منبع روشنايي به كار ميرفت.در آنزمان مكانيزمي موجود نبود كه گاز طبيعي را به منازل براي گرمايش يا كاربردهاي ديگر ببرد.
بنابراين گاز طبيعي براي روشنايي خيابانهاي شهر بكار ميرفت.بعد از دهه 1980 برق جاي گاز را گرفت و در نتيجه كاربريهاي جديدي براي گاز طبيعي مورد نياز واقع شد.
براي يك دوره كوتاه شركتهاي گاز رساني سعي كردن كه براي وسايل كوچك گاز سوز بازار مناسبي پيدا كنند. نظير ابزار فر دادن مو ؛اتو ونظاير آن كه اينها هم به سرعت از رده خارج شدند.اختراع رابرت باتسن در سال 1885 تحت نام مشعل باتسن كه هوا را با گاز طبيعي مخلوط مينمود با ظهور كنترل ترمواستاتيكي به مشتريان اجازه داد كه از خواص حرارتي گاز طبيعي استفاده كنند.
توليد كنندگان گاز به زودي توجه خود را به خواص حرارتي گاز معتوف كردند و از آن به عنوان سوختي براي گرمايش فضا؛ حرارت دادن آب و پخت و پز استفاده نمودند تا جنگ جهاني دوم بازار صنعت
و نيروگاههاي براي گاز طبيعي كوچك بود ؛اما بعد از جنگ گاز طبيعي به راحتي در دسترس قرار گرفت.تا قبل از جنگ جهاني سيستم خط لوله بين ايالات استفاده اي نداشت زيرا گاز اگر همراه بود سوزانده ميشد و اگر مستقل بود در محل ميماند. يكي از اولين خط لوله هاي گاز طولاني در سال 1891 ساخته شد ؛طول آن 120 مايل ( km 193 )بود و گاز را از ايالت اينديانا به شيكاگو ميبرد. اين خط از تقويت فشار استفاده نميكرد؛زيرا خود گاز تحت فشار بود و با فشار حدود psi 525 به طرف مقصد حركت ميكرد. توسعه شبكه هاي بزرگ انتقال گاز تا سال 1920 به علت كيفيت پايين خطوط لوله و عدم اتصال مطلوب قطعات خطوط لوله به تعويق افتاد.جنگ و ركود عظيم حاصل از آن احداث خطوط انتقال عمده را براي يك دهه به تعويق انداخت.به هر حال در طول سالهاي جنگ پبشرفت متالوژي؛ تكنيكهاي جوشكاري و خم كردن لوله ها بر موانع حمل و نقل گاز غلبه كرد و اين غلبه تا سالهاي 1960 ادامه داشت و باعث احداث هزاران مايل خط لوله در سراسر جهان گرديد.همينكه سيستم انتقال و توزيع قابل اعتمادي ايجاد شد صنايع شروع به استفاده از گاز در واحدهاي ساخت و فرايند خود نمودند.سرويسهاي الكتريسيته نيز دريافتند كه گاز سوخت خوبي براي بويلرهايشان ميباشد. گاز طبيعي نيز براي گرم كردن منازل استفاده گرديد.
كاربريهايي چون آبگرمكن؛اجاق و خشك كن لباس هم براي گاز طبيعي فراهم شد.
در امريكا صنعت گاز براي اولين بار توسط دولت فدرال و در سال 1938 داراي مقررات گرديد.
گاز در ايران
استفاده از گاز طبيعي عليرغم حجم زياد و اهميت حياتي ان بعنوان يك عامل تعيين كننده و موثر در اقتصاد ما تاريخچه كوتاهي دارد.
از سال 1287 كه اولين چاه نفت در منطقه مسجد سليمان مورد بهره برداري قرار گرفت تا 25 آذر ماه 1350 كه پالايشگاه بيد بلند رسما افتتاح گرديد مدت 63 سال گازي كه همراه نفت بدست ميامد مي سوخت واز اين رهگذر سالانه مقادير زيادي از ثروت مملكت ما نابود ميشد و تنها مقدار ناچيز 3% آن به مصرف مي رسيد
