تاریخ آخرین بروزرسانی: ۶ام اردیبهشت ۱۴۰۰
نفت مایعی است که در تشکیلات مختلف سنگ متخلخل در پوسته زمین جمع شده و برای سوزاندن به عنوان سوخت یا فرآوری محصولات شیمیایی استخراج می شود.
نفت خام یا پترولیوم مایعی غلیظ و قابل اشتعال به‌رنگ قهوه‌ای سیر یا سبز تیره یا سیاه است که در لایه‌های بالایی بخش‌هایی از پوسته کره زمین یافت می‌شود. نفت شامل آمیزه پیچیده‌ای از هیدروکربن‌هایی گوناگون است. بیشتر این هیدروکربن‌ها از زنجیره آلکان هستند؛ ولی ممکن است از دید ظاهر، ترکیب یا خلوص تفاوت‌های زیادی داشته باشند. نفت را طلای سیاه مینامند. نفت جز سوخت‌های فسیلی به حساب می‌آید و تجدید ناپذیر است.
کلمه نفت در زبان انگلیسی پترولیوم نامیده می‌شود که از دو کلمه پترا معادل یونانی واژه سنگ و کلمه اولئوم معادل واژه روغن تشکیل شده‌است.
نفت مایعی است که عمدتاً از دو عنصر آلی هیدروژن و کربن تشکیل شده و دارای مقادیر کم‌تری از عناصر سنگین مانند نیتروژن، اکسیژن و گوگرد میباشد و به‌صورت طبیعی در زیر زمین و به‌صورت استثنایی در روی زمین بصورت چشمه یافت می‌شود.
خصوصیات شیمیایی و فیزیکی
روغن خام مخلوطی از هیدروکربنهای مایع نسبتاً فرار است (ترکیباتی که عمدتا از هیدروژن و کربن تشکیل شده اند) ، هرچند که حاوی مقداری نیتروژن ، گوگرد و اکسیژن است. این عناصر طیف گسترده ای از ساختارهای مولکولی پیچیده را تشکیل می دهند ، برخی از آنها به راحتی قابل شناسایی نیستند. فارغ از تغییرات ، تقریباً همه روغن خام از ۸۲ تا ۸۷ درصد از نظر کربن از نظر وزن و ۱۲ تا ۱۵ درصد از هیدروژن از نظر وزن متغیر است.
روغنهای خام به طور معمول با نوع ترکیب هیدروکربن که در آنها بیشتر شیوع دارد ، مشخص می شوند: پارافین ها ، نفتن ها و مواد معطر. پارافین ها متداول ترین هیدروکربن های موجود در نفت خام هستند. برخی از پارافین های مایع از اجزای اصلی تشکیل دهنده بنزین (بنزین) هستند و از این رو از ارزش بالایی برخوردار هستند.
نفتن ها بخش مهمی از تمام محصولات تصفیه مایع هستند ، اما همچنین برخی از بقایای سنگین آسفالت فرآیندهای پالایشگاه را تشکیل می دهند. رایحه ها به طور کلی تنها درصد کمی از بیشتر مواد خام را تشکیل می دهند. رایج ترین ماده معطر در روغن خام ، بنزن است که یک عنصر محبوب در صنعت پتروشیمی است.
مهم ترین خاصیت فیزیکی نفت خام
از آنجا که نفت خام مخلوطی از ترکیبات و نسبتهای بسیار متنوع است ، خواص فیزیکی آن نیز بسیار متفاوت است. به عنوان مثال ، در ظاهر ، از بی رنگ تا سیاه متغیر است. احتمالاً مهمترین خاصیت فیزیکی وزن مخصوص است (یعنی نسبت وزن یکسان روغن خام و آب خالص در شرایط استاندارد). در اندازه گیری آزمایشگاهی وزن مخصوص ، معمول است که آب خالص اندازه گیری ۱ شود. مواد سبک تر از آب ، مانند نفت خام ، اندازه گیری های کمتر از ۱ را دریافت می کنند.
صنعت نفت ، با این حال ، از مقیاس گرانش انستیتوی نفت آمریکا (API) استفاده می کند ، که در آن به آب خالص به طور دلخواه گرانش API 10 درجه داده شده است. مایعات سبک تر از آب ، مانند روغن ، دارای گرانش API از نظر عددی بیشتر از ۱۰ هستند. بر اساس گرانش API ، روغن های خام را می توان به صورت سنگین ، متوسط و سبک طبقه بندی کرد.
- سنگین: جاذبه ۱۰-۲۰ درجه API
- متوسط: نیروی جاذبه ۲۰-۲۵ درجه API
- نور: بالاتر از جاذبه API 25 درجه
استخراج و پردازش
نفت خام در زیر زمین و در فشارهای مختلف بستگی به عمق دارد. این می تواند حاوی گاز طبیعی قابل توجهی باشد که در اثر فشار در محلول نگهداری می شود. علاوه بر این ، آب اغلب همراه با نفت خام مایع و گاز به داخل چاه نفت می ریزد. تمام این مایعات توسط تجهیزات سطحی برای جداسازی جمع می شوند. نفت خام تمیز با فشار نزدیک اتمسفر ، معمولاً در سطح زمین ، در مخازن استیل استوانه ای که قطر آن می تواند به اندازه ۳۰ متر (۱۰۰ فوت) قطر و ۱۰ متر (۳۳ فوت) بلند باشد ، به انبار ارسال می شود.
غالباً نفت خام باید از محل های تولید گسترده توزیع شده به تصفیه خانه ها و پالایشگاه ها منتقل شود. حرکت زمینی عمدتا از طریق خطوط لوله انجام می شود. مقدار خام چاه های جدا شده بیشتر در کامیون های مخزن جمع شده و به ترمینال های خط لوله منتقل می شود. همچنین حمل و نقل در اتومبیل های راه آهن مخصوص ساخته شده وجود دارد. حمل و نقل از خارج از کشور در کشتی های مخصوص حمل نفت انجام می شود. ظرفیت تانکرها از کمتر از ۱۰۰،۰۰۰ بشکه تا بیش از ۳،۰۰۰،۰۰۰ بشکه متفاوت است.
مقصد اصلی نفت خام یک پالایشگاه است. هر ترکیبی از سه عملکرد اساسی انجام می شود: (۱) تفکیک انواع هیدروکربن های موجود در روغن های خام به کسری از خصوصیات نزدیک تر ، (۲) تبدیل شیمیایی هیدروکربن های جدا شده به محصولات واکنش مطلوب تر و (۳) تصفیه محصولات از عناصر و ترکیبات ناخواسته.
تقطیر کسری
فرآیند اصلی برای جداسازی اجزای هیدروکربن روغن خام ، تقطیر کسری است. بخشهای نفت خام که با تقطیر از هم جدا می شوند ، برای پردازش بعدی به محصولات متعددی از بنزین و سوخت دیزل گرفته تا روغن گرمایش تا آسفالت منتقل می شوند. نسبت محصولاتی که ممکن است با تقطیر پنج روغن خام معمولی بدست آید ، از بوسکان سنگین ونزوئلا گرفته تا روغن سبک تنگه باس تولید شده در استرالیا ، در شکل نشان داده شده است. با توجه به الگوی تقاضای مدرن (که بیشترین میزان سوخت در حمل و نقل مانند بنزین را دارد) ، ارزش بازار یک نفت خام با افزایش بازده محصولات سبک به طور کلی افزایش می یابد.
در ایالات متحده ، روش مرسوم صنعت نفت اندازه گیری ظرفیت بر اساس حجم و استفاده از سیستم اندازه گیری انگلیسی است. به همین دلیل ، نفت خام در ایالات متحده با بشکه اندازه گیری می شود ، هر بشکه حاوی ۴۲ گالن روغن است. بیشتر مناطق دیگر جهان ظرفیت را با توجه به وزن مواد پردازش شده و اندازه گیری های ثبت شده در واحدهای متریک تعریف می کنند. بنابراین ، نفت خام در خارج از ایالات متحده معمولاً با تن متریک اندازه گیری می شود. هر بشکه روغن سبک API 30 درجه حدود ۱۳۹ کیلوگرم (۳۰۶ پوند) وزن دارد. برعکس ، یک واحد متریک روغن سبک API 30 درجه تقریباً برابر با ۲۵۲ گالن سلطنتی یا حدود ۷.۲ بشکه آمریکایی خواهد بود.
تاریخچه
اقوام متمدن دوران باستان، به‌ویژه سومری‌ها، آشوری‌ها و بابلی‌ها، در حدود چهارهزار و پانصد سال پیش در سرزمین بین‌النهرین (عراق امروزی) با برخی از مواد نفتی که از دریاچه قیر به‌دست می‌آمد، آشنایی داشتند. آنان از خود قیر به‌عنوان مادهٔ غیرقابل نفوذ برای عایق‌کاری کشتی‌ها استفاده می‌کردند. در قرون وسطی دانشمندان مسلمان با تولید نفت سفید و نفت ضروری از آن برای چراغ‌ها استفاده کردند و خیابان‌ها و حمام‌های شهر بغداد به وسیله قیر و ماسه پوشانده می‌شد. اولین میدان نفتی دنیا در باکو در قرن نهم ساخته شد که به گفته مارکو پولو که در قرن سیزده به آنجا سفر کرده محصولات آن با صد‌ها کشتی حمل می‌شد. در داستان‌ها آمده‌است که نوح نیز کشتی خود را با قیر پوشاند تا آب به درون آن نفوذ نکند.
اولین چاه اکتشافی مدرن نفت در سال ۱۷۴۵ در فرانسه و اولین چاه استخراج نفت توسط کلنل دریک در سال ۱۸۵۹ در پنسیلوانیا حفاری شد. 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 حیرت‌آوری بوجود آمد. بطوری‌که امروزه صنایع پتروشیمی نفش اساسی و بنیادی در رفع نیاز عمومی جامعه به عهده دارد.
منشأ تشکیل نفت
بیشتر دانشمندان منشأ تشکیل نفت را گیاهان و موجودات آلی موجود در اقیانوس‌های اولیه می‌دانند. به دلیل وجود یک سلسله خواص خاص که تنها مولکول‌های آلی، مشمول آنها می‌شوند. باقی‌مانده جانوران و گیاهانی (اعم از جلبک‌ها و مرجانها) که میلیون‌ها سال قبل (قبل از پدید آمدن دایناسور‌ها در محیط دریا (آب) زندگی می‌کرده‌اند، طی میلیون‌ها سال توسط لپه‌های گل و رسوبات مدفون شده‌اند و تحت فشار و دمای بالا، نبود اکسیژن و مدت زمان طولانی تبدیل به نفت و گاز گردیده و در صورت وجود این شرایط همراه با سنگ مخزن مناسب و پوش سنگ، طی مدت زمان بسیار طولانی نفت مهاجرت نموده و به مقدار زیاد در حوضچه نفتی جمع می‌شود.
نفت خام حالت روغنی دارد و به شکل‌های جامد (قیر‌های نفتی) و مایع دیده می‌شود. برخی اوقات به تمام اشکال نفت هیدروکربن نیز گفته می‌شود. اگر نفت در لایه‌ای رسوبی جمع گردد به‌آن محل «حوضچه نفتی» می‌گویند. از مجموع چندین حوضچه نفتی، یک «میدان نفتی» حاصل می‌شود. به سنگ متخلخل دربرگیرنده نفت که قابلیت تولید نفت را داشته باشد، «سنگ مخزن» می‌گویند.
تا قبل از حفر نخستین چاه نفتی به کمک وسایل جدید حفاری، این ماده مهم فقط از چشمه‌های سطحی نفت، یا چاه‌های کم عمق که به وسیله دست حفر می‌شد، استخراج می‌گردید و موارد استفاده از نفت خام نیز محدود بود. از زمان پیدایش نفت تا امروز فعالیت‌های اکتشافی برای کشف ذخایر جدید نفت و گاز و تأمین تقاضای بازار‌های نفت و همچنین جایگزینی حجم‌های تولید شده، بصورت مستمر در جریان است.
تکنیک‌های اکتشافی
امروز با پیشرفت تکنیک‌های اکتشافی جدید، دقت فعالیت‌های اکتشافی بیشتر شده و شانس بیشتری برای موفقیت وجود دارد، اما با وجود این پیشرفتها، اکتشاف هنوز بصورت یک فعالیت با ریسک بالا باقی مانده‌است، زیرا قدیمی‌ترین نظریه برای اکتشاف نفت، نظریه طاقدیس (Anticline Theory) است.
کاربرد این نظریه برای یافتن نفت در قله طاقدیس‌ها ابزار موفقی بود.
این نظریه به عنوان نظریه اصلی برای اکتشافات مهم نفتی در بسیاری از نقاط دنیا از جمله مسجد سلیمان ایران مورد استفاده قرار گرفت. نفت در سال ۱۸۸۰ در رسوبات دریایی پنسیلوانیا کشف شد که ارتباطی با ساختارهای طاقدیسی نداشت و تجمع نفت و ایجاد نفت‌گیر صرفاً ناشی از تغییر رخساره رسوبات بود؛ بنابراین مشخص شد که ذخایر نفتی می‌توانند در حوزه‌های غیر چین خورده هم وجود داشته باشند.
در نتیجه مفهوم نفت‌گیر‌های چینه‌ای (Stratigraphic Traps) با این کشف وارد عرصه مفاهیم نفت شد. تا اواسط دهه ۱۹۲۰، تهیه و استفاده از نقشه‌های سطحی و طاقدیس‌ها ابزار اصلی اکتشافات نفتی بود و یافتن نفت‌گیر‌های چینه‌ای به صورت تصادفی رخ می‌داد. یک منطقهٔ انتخاب شده را با مطالعهٔ نمونه‌های سنگی و لرزه‌نگاری مشخص می‌کنند. اندازه‌گیری‌ها انجام می‌شود و اگر مکان از نظر میزان ذخیره نفت موجود و ملاحظات اقتصادی، موفقیت‌آمیز باشد، حفاری آغاز می‌شود.
بالای چاه ساختاری به نام «دکل حفاری» برای جادادن وسایل و لوله‌های مورد استفاده در چاه ساخته می‌شود. زمانی که حفاری تمام می‌شود، پس از تکمیل چاه حفرشده، یک جریان ثابتی از نفت را به سطح زمین خواهد آورد. به سنگ‌هایی که غالباً از سنگ‌های رستی (شیل) یا انیدریت تشکیل‌شده و خاصیت پلاستیک دارند و قسمت بالایی مخزن نفت همانند پوششی قرار می‌گیرند، «سنگ پوششی» گفته می‌شود.
تعریف کلمه‌ای پتروشیمی
واژه پتروشیمی از دو کلمه پترون و شیمی ترکیب شد و معنی لغوی آن مواد شیمیائی حاصل از نفت است.
به طور کلی مواد پتروشیمی، آن گروه از محصولات شیمیائی است.
▪ محصولات پتروشیمی صنایع پتروشیمی را می‌توان به سه دسته مشخص تقسیم کرد:
۱- محصولات اصلی مانند اتیلن، پروپلین، گوگرد، بنزین، آمونیاک و …. این محصولات پایه و اساس محصولات متعدد دیگر پتروشیمی را تشکیل می‌دهند.
۲- محصولات میانی که از محصولات اصلی تولید شده و مواد اولیه کارخانه‌های تولید کننده محصولات نهایی را تشکیل می‌دهند. مانند پلی کلروروینیل (پی وی سی)، ملامین و …
۳- محصولات نهایی که برای ساختن لوازم و ابزار مورد مصرف عموم مردم به کار می‌روند مانند:
الیاف مصنوعی، اشیای پلاستیکی و …
▪ لاستیک: یکی دیگر از محصولات پتروشیمی لاستیک است. کاربرد لاستیک بیشتر در زمینه تولید تایر وسایل نقلیه و… به کار میرود.
▪ الیاف پلی استر: که به نام‌های داکرون و تریلن هستند و حتی از الیاف طبیعی دیگر نیز قدرت بیشتری دارند. مصرف این نوع الیاف به علت داشتن خواص گوناگون مانند چروک نشدن به سرعت زیاد شده است.
مواد پتروشیمی موارد استعمال متعدد دیگری نیز دارند. مثل حشره کش ها، مواد منفجره، مواد رنگی و …
فراورده‌های نفتی پس از ساخت فراورده‌های حاصله از نفت و گاز پیچیده بعدی نحوه رساندن آنها به خریداران خواهد بود. مثل: نرخ هزینه حمل، نحوه رساندن، مقدار فراورده‌ها و مسافت بین مراکز توزیع و مصرف کنندگان