بخشی از مقاله
چکیده
نفت سنگین ایران با حداقل 50 میلیارد بشکه ذخیره زیرزمینی حدود 27 درصد میزان ذخایر نفت خام کشور را تشکیل می دهد. تقاضای روزافزون جهانی برای نفت و فرآورده های آن، کاهش تولید طبیعی از مخازن نفت سبک و افزایش قیمت نفت در سال های اخیر باعث توجه روزافزون به مخازن نفت سنگین شده است. از سوی دیگر به دلیل بالا بودن ویسکوزیتی نفت سنگین استخراج، حمل و نقل و تولید فرآورده های نفتی با ارزش از آن به سختی امکان پذیر است.
هدف از این پژوهش کاهش گرانروی نفت سنگین به منظور افزایش درآمد حاصل از فروش نفت، جلوگیری از خام فروشی و تولید فرآورده های با ارزش بالاتر و رفع آلودگی های زیست محیطی است. در این راستا جداسازی ترکیبات زیستی از میکروارگانیسمهایی که در طبیعت واکنشهای شکست هیدروکربنی را کاتالیز می کنند صورت گرفت.
نانوذرات مختلف که در شکست ترکیبات هیدروکربنی موثرند سنتز شده و مورد بررسی SEM قرار گرفتند. اثرات ترکیبات زیستی و نانوذرات بر ساختار ترکیبات سنگین آلی مورد آزمایش و آنالیز قرار گرفت و تست GC نتایج چشمگیری را نشان داد. بیومولکولها سبب کاهش ویسکوزیتی و نیروهای هیدروفوبی شدند حال آنکه نانوذرات افزایش در نیروهای هیدروفوبی را نشان دادند. امید است نتایج این تحقیق در مقیاس صنعتی بتواند در حل مشکلات ترکیبات سنگین راه گشا باشد.
مقدمه
نفت سنگین یا فوق سنگین، به نفت خامی اطلاق می شود که به راحتی جریان پیدا نمی کند. علت استفاده از واژه"سنگین"برای این نوع نفت، بالا بودن چگالی آنها در مقایسه با نفت سبک است. اکثر کشورهای جهان ، وزن مخصوص نفت خام را برحسب درجه A.P.I که یک درجه بندی آمریکائی است، محاسبه می کنند. بر این مبنا نفت با 10 A . P.I الی 20 درجه را نفت سنگین، نفت با 20 A.P.I الی 30 درجه را نفت متوسط و نفت با A.P.I بیش از 30 درجه را نفت سبک می نامند. نفت سنگین نسبت به نفت خام از مطلوبیت کمتری برخوردار است، زیرا نمی توان به همان آسانی آن را به بنزین و یا سایر فراورده ها تبدیل کرد و نیز پس از فرآوری و پالایش آن مقادیر پسماند زیادتری بر جای می ماند. استحصال و پالایش نفت خام سنگین پیچیدهتر و پرهزینهتر است و به همین دلیل قیمت آن کمتر از نفت خام سبک است و مشتریان کمتری دارد. شکل 1 تفاوت میزان گرانروی نفت سنگین و سبک را نشان می دهد.
شکل :1 تفاوت گرانروی در نفت سنگین و سبک
تقاضای روزافزون جهانی برای نفت و فرآورده های آن و کاهش تولید طبیعی از مخازن نفت سبک و از سوی دیگر افزایش قیمت نفت در سال های اخیر باعث توجه روزافزون به روش های تولید از مخازن نفت سنگین و فوق سنگین شده است. به طوری که برآورد ها نشان می دهد،احتمالاً تولید نفت سنگین کانادا در آینده نزدیک از مرز 1/2 میلیون بشکه در روز بگذرد. در کشور ونزوئلا طبق برنامه ریزی انجام شده، شرکتهای نفتی قصد دارند تولید را به ششصد هزار بشکه در روز برسانند.
دولت چین نیز قصد دارد در آینده نزدیک میزان تولید نفت سنگین را به صد و پنجاه هزار بشکه در روز برساند. این در حالی است که در کشور ایران علیرغم ذخایر قابل ملاحظه نفت سنگین در میادین کوه موند، زاغه، پایدار، پایدار غرب، سروش، پارس شمالی، فردوس، سوسنگرد، رامشیر، حوضه رسوبی زاگرس همانند شادگان، اهواز، منصوری، چشمه خوش و بوشهر ، به دلیل بالابودن ذخایر نفت سبک و گاز طبیعی، مطالعات و تحقیقات کاربردی گسترده و چشمگیری در مورد تولید نفت سنگین و روان سازی آن انجام نپذیرفته است.
بنا براین انتظار می رود که تحقیق در این زمینه در اولویت بالایی قرار گیرد. در کشورهای توسعه یافته محققان با استفاده از روش های فیزیکی و شیمیایی گوناگون به دنبال یافتن راهی در جهت ارتقا بهره وری از نفت سنگین می باشند. بسیاری از راهکارهایی که ارائه شده اند، توجیه اقتصادی نداشته و مقرون به صرفه نیستند . این رو مسئولین همواره دنبال یافتن راهی برای بهره برداری بیشتر از منابع نفت سنگین و ازدیاد برداشت با توجیه اقتصادی مناسب می باشند.
کاهش ویسکوزیته نفت سنگین با روشهای نانوبیوتکنولوژی جهت ارتقای بهره وری
در همین راستا، استفاده از نانو ساختارها و مولکولهای زیستی به عنوان روشی مناسب برای ارتقا بهره وری از نفت سنگین بسیار توجه قرار گرفته است. نانو ساختارها و مولکولهای زیستی در مقیاس مولکولی با شکست زنجیره های هیدروکربنی به کاهش میزان گرانروی کمک میکنند. اهداف عمده استفاده از نانو ساختارها و مولکولهای زیستی جهت ارتقا بهره وری از نفت سنگین عبارتند از:
اولین هدف در این راستا بهره برداری بیشتر از مخازن نفت سنگین است. مصرف مواد نفتی ایران هر سال حدود 7 درصد افزایش می یابد و از سوی دیگر میزان تولید سالیانه مخازن رو به کاهش است. با توجه به کاهش نرخ تولید و افزایش مصرف تا سال 2020 میلادی صادرات نفتی ایران به صفر میل می کند. برای پویایی حداقلی اقتصاد انرژی ، کاهش منابع نفت سبک قابل استحصال، افزایش تقاضای نفت و لزوم به روزرسانی نرخ تولید تعهدات نفتی ایران در OPEC تولید و برداشت نفت از مخازن سنگین و فوق سنگین بسیار ضروری به نظر می آید.
هدف دوم در این زمینه افزایش میزان درآمد حاصل از فروش نفت است. هر سال با تبدیل نفت سنگین صادراتی به نفت سبک و صدور آن می توان میلیاردها دلار افزایش درآمد داشت.
هدف سوم افرایش تولید فرآورده های ثانویه با کیفیت بالاتر مانند بنزین با عدد اکتان بالاتر با کاهش گرانروی نفت می باشد. با فروش مشتقات نفت با کیفیت بالاتر درآمد بسیار بیشتری حاصل می گردد که در حفظ سرمایه های ملی و جلوگیری از خام فروشی که از سیاست های کلان حکومت جمهوری اسلامی ایران است تحقق مییابد.
هدف چهارم حل معضلات زیست محیطی ناشی از آلودگیهای نفتی می باشد. امروزه روشهای زیستی و نانو ساختارها به عنوان روشی موثر وکم هزینه در مقایسه با سایر روشها به سرعت در کشورهای توسعه یافته در حال رشد است. از مهمترین کاربردهای این روشها حذف آلودگیهای زیست محیطی است. آلودگیهایی که هر روزه با پیشرفت صنعت و تکنولوژی به محیط زیست تحمیل میشوند، گاه هزینهای اجتنابناپذیر به دنبال دارند. استفاده از ترکیبات شیمیایی در جهت حذف آلودگیهای زیستی علاوه بر هزینههای موجود، گاه شروع آلودگیهای جدیدی است که در نتیجه ورود ترکیبات شیمیایی به محیط زیست ایجاد میشوند.
مواد و روش ها
سولفات آهن - FeSO4.7H2O - با خلوص %99، کلریدآهن - FeCl3.6H2O - با خلوص %99 ، اسید کلریدریک و آمونیاک 4 مولار مورد نیاز برای سنتز نانوذرات و همچنین محیط کشت نوترینت براث از کمپانی Merck آلمان و اجزای بافر فسفات - PH=7.4 - ، Tris-HCl، آمونیوم سولفات نیز از کمپانی Sigma خریداری شدند. باکتری های مورد استفاده از بانک باکتری های نفتخوار پژوهشکده علوم پایه کاربردی تهیه شد. برای جداسازی محلول های فراسلولی و یا جداسازی ساختار های خاص سلولی از سانتریفیوژ افتراقی LABOFUGE استفاده شد. نفت خام شناسنامه دار مورد مطالعه از پژوهشگاه صنعت نفت تهیه گردید. جهت آنالیز نهایی از دستگاه GC - گاز کروماتوگرافی - شیماتزو استفاده شد.
