بررسی شیمی نفت خام

دیباچه

نفت خام مایعی است غلیظ به رنگ سیاه یا قهوه‌ای تیره که اساساً از هیدروکربن‌ها تشکیل شده است. در مورد منشاء نفت به دو نظریهء معدنی و آلی می‌رسیم. نظریهء منشاء معدنی نفت: که در سال 1886 توسط برتلو داده شد اینک رد شده است. همچنین در سالهای 1889( مندلیوف) نظریهء برتلو را تایید کرد و پس از ان در سال1901 سا باتیه و ساندرنس نظریهء منشاء معدنی بودن نفت را تایید کردند

نظریهء منشاء آلی:

امروزه می‌توان گفت که نظریهء منشاءآلی نفت برای نفت خام سبک به هر نظریه دیگری قابل قبول تر است این نظریه به دلایل زیر متکی است:

1- نفت خام همیشه در لایهای رسوبی یافت می‌شود که همواره مقدار زیادی از مواد آلی نیز در این لایها وجود دارند.

2- نفت خام محتوی ماده ای به نام پور فیرین می‌باشد. این ماده فقط در عامل سرخی خون (هِمین) حیوانات و نیز در سبزینهء گیاهان وجود دارد.

3- اکثر نفت‌های خام خاصیت چر خش سطح پلاریزاسیون نور را دارند. این خاصیت مربوط به وجود کلسترول است با منشاء حیوانی یا گیاهی.

به نظر می‌رسد که موجودات بسیار کوچک و بیشماری که در دریا‌ها و مرداب‌ها زندگی می‌کنندو پلانگتون (فیتو پلانگتون و زئوپلانگتون‌ها) نامیده می‌شوند منشاء آلی نفت می‌باشند. توزیع پلانکتون‌ها در سطح دریا یکنواخت نیست. این موجودات در قسمت بالای آب دریا (عمق 50 تا 100 متری) که اشعهء خورشید نفوذ می‌کند و نیز در مجاورت سواحل متمرکزند. تولید مثل این موجودات بسیار زیاد است و پس از نابودی در کف دریا سوب می‌دهند. البته پلانکتون‌ها تنها منبع مواد آلی نیستند. آب رود خانه‌هایی که به دریا میریزند حاوی مقداری مواد هیو میک است که ترکیبشان نزدیک به هیدرو کربنها است.

 نفت خام 

بسیاری از دانشمندان عقیده دارند که نفت از باقیمانده موجودات ریز و گیاهانی که صدها میلیون سال پیش در دریاها می‌زیسته اند به وجود آمده است. زمانی که آنان مرده اند، بدن آنان در کف دریا، بین رسوبات دریا محصور شده است. بعد از میلیونها سال، گرما و فشار آنها را به نفت و گاز تبدیل کرده است. نفت و گاز معمولاً همراه با هم در پوسته زمین یافت می‌شوند و برای به دست آوردن آنها نیاز به حفاری در پوسته زمین است. در نمودار زیر دوره زمانی شکل گیری نفت خام نمایش داده شده است.

نفت خام و گاز در اعماق زمین، بین چین خوردگیها و سنگهایی که دارای خلل و فرج است یافت می‌شود. اما ترکیبات نفت خام چیست؟ نفت خام مخلوطی از هیدروکربنهای مختلف است از هیدروکربنهای سبک C₁ تا هیدروکربن‌های سنگین. همچنین شامل بعضی از نمکها، فلزات و غیره می‌باشد. اگر هر هیدروکربن را به وسیله یک توپ با اندازه مشخص نشان دهیم، شکل زیر بیانگر ترکیبات نفت خام است:

همانطور که در شکل مشخص است، نفت خام مشتمل بر انواع هیدروکربن‌ها می‌باشد. به علاوه ترکیبات دیگری به رنگهای آبی و زرد نیز دیده می‌شود که نمکها و سایر ناخالصی‌ها می‌باشند.

مواد آلی موجود در رسوبها حاوی 15-30% اکسیژن و 10-7% هیدروژن میباشند در حالی که مواد نفتی حد اکثر 4% اکسیژن و15-11% هیدروژن دارند. بنا بر این تبدیل مواد آلی به هیدرو کربن‌ها یک پدیده احیا است که به کمک باکتری‌های غیر هوازی مو جود در اعماق آبها صورت می‌گرد. بدین ترتیب مواد آلی طی یک رشته واکنش‌های فساد- تجزیه مولکولی- تراکم وپلیمری شدن به ماده هیدرو کربنی بیار غلیظ به نام کروژن تبدیل میشود. مجموعه این تغییر وتبدیلها را دگرگونی دیا ژنتیک می‌نامند. این دگر گونی از لایه‌های یک متری آغاز شده و تا اعماق هزار کیلو متری ادامه میابد و مدت ان نیز 5 تا 10 هزار سال است.

با ادامه رسوب گزاری عمق لایه‌ها نیز زیاد می‌شود و در نتیجه فشار ودما افزایش میابد. تحت چنین شرایطی
t>100c, p>1000atm کروژن در اثر تجزیه حرارتی به هیدرو کربن‌های مایع سبکتر تبدیل میگردد وبا ادامه رسوب گذاری، مقداری از این هیدرو کربنها در اثر شکست تبدیل به هیدرو کربن‌های سبک و گاز متان می‌شوند.

شکوفایی فصلی یا سالیانه جلبک‌های پلانکتونیک، غالبا به عنوان بوجود آورنده لامیناسیون ریتمیک در نظر گرفته‌ می‌شود. همانند تشکیل زغال، شرایط هوازی برای ممانعت از اکسیداسیون مواد آلی و احیا تجزیه باکتریائی مورد نیاز است. بنابراین بیشتر شیلهای نفتی در توده‌های آبی لایه‌لایه در جایی که آبهای سطحی اکسیژن‌دار اجازه رشد پلانکتونها و آبهای احیایی کف اجازه حفظ شدن مواد آلی را می‌دهد، تشکیل می‌شوند.

فهرست:

• دیباچه
• نظریهء منشاء آلی
• نفت خام
• فصل اول
• مطالعه اولیه نفت قبل از پالایش
• مقدمه
• روشهای مطالعه کروژن
• تجزیه کروژن
• تغییرشکل کروژن‌های مدفون در اثر افزایش حرارت
• تاثیر فشار بر ساختمان کروژنها
• دیاژنز کروژن
• محاسبه مچوریتی
• انواع کروژن
• مراحل تشکیل کروژن
• مرحله دیاژنز
• تاثیر مرحله دیاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها
• مرحله کاتاژنز
• تاثیر مرحله کاتاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها
• مرحله متاژنز
• تاثیر مرحله متاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها
• نوع کروژن در شیل‌های نفتی
• محیط‌های رسوبی شیل‌های نفتی
• اهمیت شیل‌های نفتی از نظر اقتصادی
• علائم و شواهد مهاجرت هیدروکربورها
• مهاجرت اولیه و ثانویه نفت
• مهاجرت ثانویه نفت
• نقش سطح تماس آب و نفت در مهاجرت نفت
• زمین شناسی نفت
• اکتشاف نفت
• عکسبرداری هوایی
• نقشه برداری عملی
• نقشه کشی
• آزمایش روی نمونه‌های سطحی
• رسم نقشه زمین شناسی
• نقشه ساختمانی زیرزمینی
• حفر چاه
• حفاری ضربه‌ای
• بهره برداری از نفت
• جدا سازی گازها و نفت خام
• حمل مواد نفتی
• انتقال فرآورده‌های نفتی
• انتقال نفت خام
• میادین و ذخایر نفتی و گازی ایران
• ذخایر دریای خزر
• میادین مشترك نفتی
• مشخصات نفت
• خواص فیزیکی نفت خام
• ویسکوزیته
• ترکیبات مولکولی نفت خام
• گروههای تشکیل دهنده نفت خام
• هیدروکربنها (Hydrocarbons)
• غیرهیدروکربنهاHeterocompounds) )
• وزن مخصوص نفت خام
• سنجش وزن مخصوص نفت خام
• تاثیر درجه حرارت بر وزن مخصوص نفت خام
• انواع مختلف نفت برحسب A.P.I
• ضریب انبساط نفت خام
• ارزش حرارتی و گرمایی ویژه نفت خام
• نقطه اشتعال نفت
• نقطه سفت شدن نفت خام
• مخازن نگهداری فرآورده‌های نفتی
• فصل دوم
• پالایش نفت
• عوامل تغییر كننده در مخلوط‌های دو تایی
• انحراف از محلول ایده آل
• تفكیك SEPARATION
• تفكیك حرارتی
• تفكیك به كمك ماده قابت
• سایر روشهای جدا سازی
• تقطیر مخلوط
• تقطیر ساده غیر مداوم
• تقطیرساده مقاوم
• تقطیر جز به جز
• تقطیر آنی
• تقطیر در خلا
• تقطیر به كمك بخار آب
• انواع برجها
• برج‌های سینی‌دار
• فشار برج
• برج تقطیر اتمسفریك Atmospheric coloumn
• برج تقطیر در خلاء Vacuum column
• برج تثبیت كننده بنزین
• تقطیر نفت خام و جدا كردن فرآورده‌های مختلف
• فرآورده‌های برج تقطیر
• گازهای سبك
• سیستم نفتا
• سیستم نفت سفید
• سوخت دیزل
• ته مانده برج تقطیر اتمسفریك
• برج تقطیر در خلاء و مواد حاصل از آن
• مواد نفتی نا مرغوب light slops
• سوخت دیزل سنگین heavy diesel
• خوراك دستگاه ایزوماكس isomax feed
• ماده اولیه روغن lub. Cut
• نفت گاز نا مرغوب slops gas oil
• ته مانده برج تقطیر در خلاء vac. tar
• استخراج مایع
• تعادل مایعات سیستم دوتایی
• تعادل مایعات سیستم سه تایی
• جدا كردن هیدروژن سولفور (H2S) از گازها
• شرح عملیات استخراج H2S بوسیله آمین (D. G. A)
• فصل سوم
• تولید و تصفیه برش‌های نفتی
• مقدمه
• دكانتاسیون
• سانتریفوژ
• صاف كردن
• تبخیر
• استفاده از یك میدان الكتریكی
• بررسی و تجزیه مواد نفتی ازنظر تقطیر
• واحدهای تولید یا دستگاه تقطیر
• تراكم قسمتی
• تقطیر قسمتی
• طریقه منقطع یا غیر مداوم
• روش مداوم
• تقطیر موادخام با ستون
• واحد تقطیر دو ستونه
• تقطیر در خلاء
• تقطیر در خلاء به كمك تزریق بخار آب
• تصفیه برش‌های سبك
• تصفیه مواد سفید
• روش سلوتیزر
• روش دكتر
• روش هیپوكلریت
• روش كلروركوئیوریك
• روش تصفیه كاتالیتیكی
• تصفیه روغن‌های گریس‌كاری
• تصفیه
• شستشو با مواد قلیائی
• بی بو كردن
• بی رنگ نمودن
• رده بندی فرآورده‌ها
• كنترل مواد حاصله و تنظیم كار دستگاه‌ها
• فصل چهارم
• تبدیل مواد نفتی
• كراكینگ
• كراكینگ حرارتی (شكست حرارتی)
• مكانیسم در كراكینگ حرارتی
• روش‌های كراكاژ حرارتی
• كراكینگ با بخار آب Steam cracking
• عوامل موثر در كراكینگ حرارتی
• اثر زمان
• اثر فشار
• اثر درجه حرارت
• درجه حرارت
• فشار
• سرعت حجمی
• كاتالیتیك كراكینگ Catalytic cracking
• دستگاه‌های كاتالیتیك كراكینگ
• هیدروكراكینگ
• روش‌های رفرمینگ
• پلی نریزاسیون
• روش‌های سنتزی
• دزیدروژناسیون (هیدروژن گیری)
• آلكاسیون
• مكانیسم
• اثر كاتالیزور در سرعت واكنش
• زمان واكنش
• درجه حرارت واكنش
• ویژگی‌های عمومی در روشهای صنعتی
• روش‌های صنعتی
• روش كلوك
• روش U. O. P
• واكنش‌های اختصاصی
• پلی مریزاسیون
• بستر ثابت
• بستر متحرك
• دستگاه كاتالیتیك كراكینگ با كاتالیست سیال
• كاهش ویسكوزیته
• كك سازی
• فصل پنجم
• روشهای تبدیل كاتالیتیكی در صنایع نفت
• كراكینگ باگاز هیدروژن در مجاورت كاتالیست
• دستگاه ایزوماكس ISOMAX
• كاتالیتیك ریفرمینگ Catalytic Reforming
• كاتالیزور پلاتینیم
• تصفیه برشهای نفتی با هیدروژن درمجاورد كاتالیست
• مواد گوگردی
• ناخالصی‌های ازتی
• ناخالصی‌های اكسیژنی
• ناخالصی‌های فلزی
• تصفیه برش نفتا با هیدروژن
• فعل و انفعالات كاتالیتیك ریفرمینگ
• هیدروژن‌گیری از نفتن‌ها: Dehydrogenation
• هیدرو كراینگ: Hydro Cracking
• ایزومریزاسیون: Isomerization
• سیكله (حلقوی) شدن: Cyclization
• درجه حرارت
• فشار
• سرعت حجمی خوراك
• نسبت مولكولی هیدروژن به خوراك
• دستگاه كاتالیتیك ریفرمر
• دستگاه كاتالیتیك ریفرمر
• آلكیلاسیون
• عوامل مؤثر ر واكنش آلكیلاسیون
• كاتالیزور
• نسبت ایزوبوتان به اولفین
• زمان واكنش
• درجه حرارت
• روش‌های صنعتی آلكیلاسیون
• شرایط عمل در روش U. O. P عبارتند از
• پلیمریزاسیون
• روشهای صنعتی پلی مریزاسیون
• روش U. O. P
• روش C. R. C (California Research Co)
• روش‌های عملی با استفاده از اسد سولفوریك
• ایزومریزاسیون
• روشهای صنعتی ایزومریزاسیون
• دسته اول: روشهای فاز مایع با كاتالیزور Alcl3
• روغن سازی
• خوراك اولیه روغن
• تصفیه یا جداكردن با حلال
• كارخانه روغن سازی پالایشگاه تهران
• دستگاه جداكننده مواد آسفالتی با پروپان
• درجه حرارت
• فشار
• نسبت پروپان به خوراك
• تفاوت درجه حرارت
• دستگاه فورفورال
• تفاوت درجه حرارت با برگشت مایع داخلی
• دستگاه موم گیری با حلال M. E. K
• روش تصفیه روغن
• دستگاه تصفیه با گاز هیدروژن
• شرح دستگاه تصفیه روغن با گاز هیدروژن
• ساختن روغن‌های موتور و روغن صنعتی
• روغن موتور
• روغن صنعتی
• فصل ششم
• فرآورده‌های مهم نفتی
• گازهای نفتی یا محصولات فرار نفتی
• گاز طبیعی
• گازهای پالایشگاهی
• گازمایع P. L. G
• محصولات سبك
• مشخصات مهم بنزین‌ها عبارتند از
• فشار بخار
• عدد اكتان بنزین
• نفتا و حلالها
• نفت سفید
• مشخصات مهم نفت سفید عبارتند از
• نقطه دود
• نقطه اشتغال
• سوخت جت
• نفت گاز
• روغن‌ها
• انواع روغن‌ها
• روغن‌های موتور
• روغن‌های توربین
• روغن ترانسفورمر
• روغن دوك
• نفت كوره یا مازوت
• قیر یا آسفالت
• قیرهای صنعتی
• كك
• محصولات ویژه
• گریس معدنی یا وازلین
• واسكازین
• واكس یا پارافین
• مراجع