«بياييد با نفت بيشتر آشنا شويم ؟»

در كتاب شيمي دبيرستان به نفت تحت عنوان طلاي سياه اشاره ايي شده است در اين مقاله سمي بر آن است كه با اين نعمت خدادادي عظيم بيشتر آشنا شديم .

نفت مايعي غليظ و افروختني كه ، در حالت طبيعي بصورت مايع بوده و رنگ آن
قهوه اي زرد مايل به سياه مي باشد و در برابر نور انعكاسي ، برنگ سبز بخصوصي از خود نشان مي دهد . نفت خام بوي تندي دارد و در لايه هاي بالايي بخش هايي از پوسته كره زمين يافت مي شود .

ريشه واژه نفت از واژه اوستايي « نافتا» است . در برخي منابع قديمي بصورت نفط نيز آمده است .كلمه نفت در زبان انگليسي پتروليرم ناميده مي شود از دو كلمه پترا (لغت يوناني كلمه سنگ ) و كلمه اولئوم (روغن ) تشكيل شده است . نفت خام را در زبان انگليسي crodeoil و به بررسي naphra ناميده مي شود .

منشاء تشكيل نفت :

نحوه ي پيدايش نفت دقيقاً تشخيص داده نشده و در اين مورد فرضيات گوناگوني پيشنهاد شده است . برخي از اين تئوريها ، مربوط به مواد معدني و بعضي ديگر مربوط به تركيبات آلي مي باشد .

تشكيل نفت از مواد معدني :

اساس اين فرضيه بر اين است كه كربورهاي فلزي تشكيل شده در اعماق زمين در اثر تماس با آب هايي كه در زمين نفوذ مي نمايد ، ابتدا ايجاد هيدروكربورهاي استيلني با رشته زنجير كوتاه مي كند . سپس هيدروكربورهاي حاصل در اثر تراكم و پليمريزه شدن ايجاد تركيبات پيچيده و كمپلكس را مي نمايد كه اغلب آنها اشباع شده است.

تشكيل نفت از مواد آلي :

بيشتر دانشمندان منشاء تشكيل نفت را گياهان . موجودات آلي موجود در اقيانوسها مي دانند ، باقي مانده حيوانات و گياهان كه ميليونها سال قبل از محيط دريا ، قبل از دايناسورها زندگي مي كردند . در اثر تجزيه بدن آنها تحت گرما و فشار دور از هوا همچنين تجزيه مواد نيتروياني و گوگردي در اين شرايط نفت بوجود آمده است .

«انگلرEngler» از تقطير حيوانات دريايي توانسته است مواد نفتي را تهيه نمايد و با توجه به خاصيت « چرخش نوري» مواد نفتي كه علت آن وجود گلسترون است (ماده اي كه در بدن حيوانات وجود دارد ) اين فرضيه بيان و مورد تاييد است . در صورتي كه فرضيه هاي ديگر كه مبتني بر اساس مواد معدني در تشكيل نفت مي باشد ، هيچگونه توضيح و دليل قانع كننده اي در مورد اين ويژگي نمي تواند بيان نمايد .

نفت حاصله از تجزيه گياهان نيز خاصيت چرخش نوري را بعلت وجود تركيب مشابه گلسترين يعني پلي استرولها از خود نشان مي دهند .

« مرازك Mrazec» ميكروبها را در اين تغيير و تبديل موثر مي داند . تئوري تشكيل نفت برمبناي مواد‌ آلي ، فعلاً بيشتر مورد قبول مي باشد واختلاف قابل ملاحظه اي را كه بين منابع نفتي مشاهده ميگردد ، بعلت شرايط و عوامل مختلف تشكيل آنها است .

اكتشاف نفت :

از گذشته تا به امروز روشهاي متفاوتي براي اكتشاف نفت بكار برده شده است . در آمريكا براي كشف نفت به گورهاي سرخ پوستان نقاب مي زدند . نفت يابي ديگر ، كلاهي كهنه بر سر مي گذاشت و در چمنزاري مي رويد تا اينكه كاه مي افتاد روي آن محل را حفاري مي كرد . بعد از آن حفاران براي كشف نفت در بستر رودخانه ها به كندوكاو پرداختند . سپس جستجو براي براي تاقديس ها يكي از راههاي معتبر كشف نفت در طول تاريخ شد .

در اوايل قرن بيستم اكتشاف نفت بر مبناي نفت نقشه برداري سطحي تاقديسها بود . در ميانه دهه 1920، بكارگيري روشهاي ژئوفيزيكي اكتشاف نفت را وارد مرحله تازه اي نمود . روشهاي لرزه اي و گرانشي دريافتن ، نفتهاي گنبدهاي نمكهاي سواحل خليج مكزيك  و ايالات متحده بسيار كارآمده بوده است . در سالهاي بعد روشهاي چاه نگاري الكتريكي ، صوتي وپرتوزايي مورد استفاده وسيعتر قرار گرفتند . سپس استفاده از عكسهاي هوايي بخصوص در مناطق پوشش گياهي بسيار كار آمد نشان دادند .

امروزه با وجود كامپيوتر روشهاي چند بعدي سنجش از دور وژوئوفيزيكي وژئوشيميايي سطحي ابزار جديد مهمي باشد .

حفاري نفت به دو صورت ضربه اي و دوراني انجام مي گيرد . براي رسيدن به نفت بايد چاه عميقي در زمين حفر نمود كه اين كار جزء به كمك مترهاي بزرگ ميسر نيست .

اين مترها از فلز بسيار سخت و برنده با نوك الماس ساخته شده اند . مته بوسيله لوله اي به طول حدود شش متر به دستگاه چرخاننده كه به كمك موتورهاي بسيار قوي گردش مي كند . متصل مي شود . هر چه متر پائين تر مي رود مي توان به لوله اتصال ، يك قسمت ديگر را اضافه نمود . از وسط اين لوله اتصال ، گل حفاري بوسيله تلمبه به نوك مته فرستاده مي شود كه پس از خنك كردن مته همراه با گل و لاي و سنگهاي تراشيده شده از اطراف آن بالا آمده و به قرينه اي وارد مي شود  اين گل پس از تصفيه مجدداً توسط پمپ به داخل لوله فرستاده مي شود .

مشخصات نفت :

نفت خانم به جهت وجود تركيبات گوگرد بوي نامطلوبي دارد . بخش اعظم نفت خام از هيدراتهاي كربن تشكيل شده و مقدار كمي عناصر ديگر نيز به آن مخلوط شده است كه اين عناصر در زير با درصد شان نشان داده شده است .

علاوه بر مواد فوق عناصر ديگري مانند واناديوم ، نيكل ، اورانيوم با درصد وزني حداكثر 0.1 در تركيب نفت خام موجود هستند . بعلاوه در خاكستر نفت خام آثاري از عناصر Cr ، Cu ، Pb ، Mn ، Sr ، Ba ، Mo ، Mg ، Ca ، Ti ، Al ،Fe ، Si نيز يافت مي شود . قابل ذكر است كه آثار از نمك ، آب و سوتفيد هيروژن نيز خام مشاهده مي شوند .

خواص فيزيكي نفت خام :

1-گرانروي يا ويسكوزيته :

همانطور كه نفت خام ممكن است با دخالت عواملي به رنگ هاي زرد ، سبز ، قهوه اي تيره تا سياه مشاهده گردد ، لذا گرانروي متغير را براي آنها خواهيم داشت . نفت در سطح زمين داراي گرانروي است . دانشمندان سن نفت را به لحاظ زمان مخزن شدن ، حرارت موجود در مخزن نفتي ( عمق در حرارت مخزن موثر است ) در گرانروي نفت دخيل مي دانند .

2- تركيبات ملكولي نفت خام :

تعداد تركيبات ملكولي نفت خام وابسته به سن شناسي آن ، عمق تشكيل آن ، منشاء آن و موفقيت جغرافيايي آن متغير مي باشد . براي مثال نفت خام Oklahoma, poncacty شامل حداقل 234 تركيب ملكولي مي باشد .

3- گروههاي تشكيل دهنده نفت خام :

نفت خام از دو گروه هيدروكربنها و غير هيدروكربنها تشكيل شده است .

هيدروكربن ها : همانطور كه از نامشان مشخص است ، شامل گروه هايي هستند كه تركيبات ملكولي آنها فقط از هيدروژن و كربن شامل شده است . انواع هيدوركربن ها عبارتند از :

• هيدروكربن ها پارفيني (پارافين ها C_nH_2n+2)
• هيدروكربنهاي نفتي (سيلكوپارافين ها يا تفتنيكها C_nH_2n )
• هيدروكربنهاي آروماتيك (بنزنوئيدها C₆H_2n)

غير هيدروكربنها : اين گروه شامل تركيباتي غير از هيدورژن و كربن مي باشند و عناصري از قبيل اكسيژن ، نيتروژن كه گوگرد ، اتمهاي فلزي همراه با هر كدام از اينمها و يا تركيب با همه اينها نظير اند و 7 مي شوند .

4- وزن مخصوص نفت خام :

1- خواص فيزيكي نفت خام كه ارزش اقتصادي نفت خام بر مبناي آن سنجيده مي شود ، وزن مخصوص آن مي باشد ، لذا سنجش و نحوه محاسبه فرمول آن مهم است ، اكثر كشورهاي جهان ، وزن مخصوص نفت خام را بر حسب A.P.I كه يك درجه بندي امريكايي است محاسبه مي كنند . مشابه همين درجه بندي و سنجش ، وزن مخصوص نفت خام را در كشورهاي اروپايي با درجه بندي Baume محاسبه مي كنند  كه از لحاظ مقدار اندكي از درجه A.P.I مي باشد .

تاثير درجه حرارت بر وزن مخصوص نفت خام : از عواملي كه سبب تغيير در وزن مخصوص نفت خام مي شوند ، تغييرات دما است . يعني با بالا رفتن دما ، وزن مخصوص كمتر شده ، به درجه A.P.I افزوده مي شود . همچنين بالا رفتن درجه حرارت اثر ماكوس برگرانروي نفت خام مي گذارد .

انواع مختلف نفت بر حسب A.P.I :

• نفت سنگين  با 10 الي 20درجه A.P.I .
• نفت متوسط  با 20 الي 30 درجه A.P.I .
• نفت سبك با بيش از 30 درجه A.P.I .

وزن مخصوص نفت ها بستگي به ماهيت هيدروكربن هاي مختلف دارد . هر قدر مقدار گاز محلول درروغن بيشتر  باشد چگالي آن كمتر خواهد بود .بنابراين پارافين ها داراي پائين ترين چگالي و نفتيك ها كمي بالاتر وآروماتيك ها بالا ترين چگال را دارند.

5- ضريب انبساط نفت خام :

ضريب انبساط نفت خام از ^4-10×1/6 الي ^4-10×3/8 در نوسان بوده كه با كاهش چگالي ، ضريب انبساط آن افزايش مي يابد .

6-ارزش حرارتي ، گرمايي ويژه نفت خام :

ارزش حرارتيپائين نفت 9000 الي 11000 كيلو كالري است . گرماي ويژه  نفت در دماي معمولي از 35/0 الي 55/0 كيلو كالري به كيلو گرم درجه است ، كه در صورت ازدياد درجه حرارت به مقدار آن افزوده مي شود .

7-نقطه اشتعال نفت :

نقطه اشتعال نفت نيز به مقدار مواد زودجوش آن مربوط است ، و مي تواند از صفر الي c 200 باشد ، لذا در حمل و نقل نفت خام به دلايل ايمني ، قسمتي از دو جوش ها را پايدار نموده و نقطه اشتعال را بالا مي برند .

8- نقطه سفت شدن خام :

نقطه سفت شدن نفت خام عبارت است از دمائي كه در آن خاصيت جاري شدن نفت خام به اتمام مي رسد . اين دما در حمل و نقل و انبار كردن نفت اهميت بسزايي دارد

پالايش نفت خام :

از تصفيه يا پالايش نفت خام مي توان فراورده هاي زيادي بدست آورد ، كه قابل فروش در بازار باشند . نخستين گام در پالايش نفت خام عمل تقطير است . تحميل حرارتهاي زياد در موقع تقطير باعث تجزيه و شكسته شدن ملكولهاي نفت شده و اشكالاتي در ادامه پالايش نفت بوجود مي آورد كه از عواقب آن ، ضايع شدن مواد و افزايش هزينه را مي توان نام برد .

برخي از كاربردهاي نفت :

اين ماده قرنها پيش بصورت گاز در آتشكده و يا به فرم قير مي شناخته اند و بطوري كه در كتب مقدس و تاريخي اشاره شده است كه در ساختمان برج بابل از قير استفاده گرديده و كشتي نوح و گهواره موسي نيز به قير اندوده بوده است . بابلي ها از قير بعنوان ماده قابل احتراق در چراغها و تهيه ساروج جهت غير قابل نفوذ نمودن سدها و بالاخره جهت استحكام جاده ها استفاده مي كردند .

مدت زمان مديدي ، مورد استعمال نفت فقط براي مصارف خانگي و يا به عنوان چرب كننده ها بود ، اما از آغاز قرن شانزدهم ميلادي روز به روز مواد استعمال آن رو به افزايش نهاد تا اينكه در سال 1854 دو نفر دارو ساز وجود يك ماده سبك قابل اشتعال را در نفت تشخيص دادند و همچچنين به كمك تقطير ، مواد ديگري بدست آوردند كه براي ايجاد روشنايي بكار مي رفت . بر اساس اين كار آزمايشگاهي بود كه بعد از دستگاههاي عظيم تصفيه نفت طرح ريزي و مورد بهره برداري قرار گرفت . در زير به برخي از موارد كاربرد نفت كه امروزه رايج است اشاره مي شود :

1-موارد استعمال دارويي : از قبيل وازلين باعث نرم شدن پوست بدن گرديده و براي بهبود سرما زدگي نيز موثر است .

2- پارافين : از پارافين ذوب شده و خالص شده جهت ساخت داروهاي زيبايي استفاده مي گردد .

3- گليسيرين : مقدار قابل ملاحظه اي از اين ماده ، از نفت تهيه مي گردد . علاوه بر مصارفي كه براي گليسيرين در صنعت ( براي تهيه باروت ديناميت ، مركب و غيره) دارد ، از آن براي فرم نگه داشتن پوست بدن و يا تهيه داروهائي از قبيل گليسيرين استفاده مي شود .

4- تهيه مواد منفجره : هيدروكربن هاي موجود در نفت در اثر اسيد نيتريك به تركيبات نيتره يا پلي نيتره تبديل مي شود  نيتراسيون برخي از مواد نفتي منجر به تهيه تركيبات منفجره يا مواد رنگين مي گردد .

3-شيرين كردن آب دريا :

يكي از موارد استعمال گازهاي نفتي در صنايع وابسته به پالايشگاهها تهيه آب شيرين از آب شور مي باشد .

4- بعنوان سوخت :

از جمله ، بنزين براي سوخت موتورهاي مختلف ، تروزون سوخت اغلب تراكتورها و ماشين هاي مورد استفاده در كشاورزي و همچنين موتورهاي جت هواپيما ها اغلب از كروزون يا نفت سفيد مي باشد ، گازوئيل كه موتورهاي ديزل بعنوان سوخت از نفت گاز ( گازوئيل) استفاده مي نمايند ، نفت كوره يا مازوت يك جسم قابل احتراق با قدرت حرارتي 10500 كالري بوده كه بخوبي مي تواند جانشين زغال سنگ گرد و سوختن آن تقريبا بدون دود انجام مي گيرد .

6- روشنايي :

از كروزون جهت روشنايي و همچنين براي علامت دادن به كمك آتش استفاده مي شود ، چون نقطه اشتعال كروزون بالاتر از 35ْ درجه است ، لذا از نظر آتش سوزي خطري ندارد .

6- حلال : از هيدروكربن هاي C₄ تا C₁₀ ( 4 الي 6 كربنه ) مي توان برشهايي مارانستيه و نقاط جون ابتدايي و انتهايي متفاوت تهيه نمود كه مورد استعمال آنها اغلب بعنوان حلال مي باشد . بعنوان مثال ، اثر نفت يك حلال سبك با نقطه جوش 75-30 درجه سانتيگراد مي باشد . از تقطير بنزين ماده اي بعنوان وايت اسپريت بدست مي آيد كه حلال بوده و در رنگهاي نقاشي و ورني ها قابل استفاده است . همچنين براي تميز كردن الياف گياهي و حيواني و يا سطح فلزات از برشهاي خيلي فرار ( تقطير شده از 110 درجه سانتيگراد) استفاده مي شود .

7- روان كاري :

روغن هاي چرب كننده : نوعي روغن كه جهت روان كاري بكار مي رود . بستگي به شارژ ، سرعت ، درجه حرارت دستگاه دارد .

انواع روغن ها عبارتند از :

روغن دوك براي چرب كردن دوك ، موتورهاي الكتريكي كوچك و ماشين هاي نساجي و سانترنيوژهاي كوچك روغن ماشين هاي يخ سازي جهت روغن كاري كمپرسورهاي آمونياكي كارخانجات يخ سازي .

روغن ماشينهاي سبك روان كاري موتورهاي الكتريكي ، دينام ها و سانترينوژهاي باقدرت متوسط روغن ماشينهاي سنگين مخصوص روغن كاري موتورهاي ديزلي است مانند ديزل هاي سروشارژه و غيره .

روغن براي سيلندر هاي ماشين بخار

روغن براي توربين ها – روغن دنده –روغن براي موتورهاي انفجاري ( اتومبيل و غيره) روغن موتورهايي كه دائماً با آب در تماس است .

8- گريس ها :

يك روان كننده نيمه جامد است و متشكل از يك روغن نفتي و يك پركننده ( از سري صابونهاي فلزي ) يا سفت كننده‌( از مواد پليمري مي باشد . كاربرد گريس بيشتر براي اتومبيل ها و برخي صنايع مي باشد ).

9- آسفالت و قيراندودي :

در حال حاضر 75 درصد از باقي مانده  حاصل از عمل تقطير در خلاء براي پوشش جاده ها مورد استفاده قرار مي گيرد .

پراكندگي منابع نفتي :

ذخائز عظيم نفت در ايران ، خليج فارس ، عراق ، عربستان سعودي ، امريكاي جنوبي ، امريكا ، كانادا ، روسيه ( ولگا – بورال و سيبري غربي ) افريقا ، ليبي ، نيجيريه ونزوئلا ، خليج مكزيك و درياي شمال وجود دارد . حدود 75 درصد از كل منابع نفت موجود در جهان در خاور ميانه قرار دارد .