فصل اول: معرفی
اشاره
تصویر
ص: 8
سرشناسه: اسماعیلیان، آرتین، 1384-، گردآورنده
عنوان و نام پدیدآور: نفت و کاربردهای آن/ گردآورندگان آرتین اسماعیلیان، امیرحسین ترابی.
مشخصات نشر: اصفهان: انتشارات امیرفدک، 1397.
مشخصات ظاهری: 70 ص.
شابک: 978-622-6521-29-1
وضعیت فهرست نویسی: فیپا
موضوع: نفت -- ادبیات کودکان و نوجوانان
موضوع: Petroleum -- Juvenile literature
موضوع: نفت -- فراورده ها -- ادبیات کودکان و نوجوانان
موضوع: Petroleum products -- Juvenile literature
شناسه افزوده: ترابی، امیرحسین، 1384-، گردآورنده
رده بندی کنگره: TN870/3/الف5ن7 1397
رده بندی دیویی: [ج]553/28
شماره کتابشناسی ملی: 5541885
خیراندیش دیجیتالی: کانون فرهنگی اندیشه اصفهان
ویراستار کتاب: شهناز محققیان
ص: 1
سرشناسه: اسماعیلیان، آرتین، 1384-، گردآورنده
عنوان و نام پدیدآور: نفت و کاربردهای آن/ گردآورندگان آرتین اسماعیلیان، امیرحسین ترابی.
مشخصات نشر: اصفهان: انتشارات امیرفدک، 1397.
مشخصات ظاهری: 70 ص.
شابک: 978-622-6521-29-1
وضعیت فهرست نویسی: فیپا
موضوع: نفت -- ادبیات کودکان و نوجوانان
موضوع: Petroleum -- Juvenile literature
موضوع: نفت -- فراورده ها -- ادبیات کودکان و نوجوانان
موضوع: Petroleum products -- Juvenile literature
شناسه افزوده: ترابی، امیرحسین، 1384-، گردآورنده
رده بندی کنگره: TN870/3/الف5ن7 1397
رده بندی دیویی: [ج]553/28
شماره کتابشناسی ملی: 5541885
خیراندیش دیجیتالی: کانون فرهنگی اندیشه اصفهان
ویراستار کتاب: شهناز محققیان
ص: 2
نفت و کاربردهای آن
گردآورندگان:
آرتین اسماعیلیان
دانش آموز پایه ی هفتم دبیرستان دکتر محمدشفیعی
امیرحسین ترابی
دانش آموز پایه ی هفتم دبیرستان دکتر محمدشفیعی
ص: 3
انتشارات امیرفدک: اصفهان- خیابان هشت بهشت غربی نبش تقاطع ملک ساختمان فدک
تلفن: 32730360-031 - همراه: 09133135694کد پستی: 43151-81546Fadak.mansori@gmail.com
نفت و کاربردهای آن
آرتین اسماعیلیان 84- امیرحسین ترابی 84
آماده سازی: انتشارات امیرفدک
مدیر مسئول: دکتر محمدرضا محمد شفیعی
مدیر تولید: سید محمدرضا منصوری تهرانی
مدیر فنی: صالحیان - مظفری
ویراستار ادبی: جوهریان
ویراستار علمی: مظفری- نادر سلطانی- امیرحسین سلطان محمدی
صفحه آرا: عابدی- کاویانی
طراح جلد: کاویانی
● لیتوگرافی: طاها ● چاپ: ملت ● صحافی: ملت
● چاپ اول: 1397 ● تعداد:1000 ● قیمت: 40000 تومان
© حق چاپ: 1397، انتشارات امیر فدک
شابک: 1-29-6521-622-978 ISBN: 978-622-6521-29-1
هر گونه استفاده از مطالب اين کتاب اعم از بازنويسي، خلاصه سازي، نقل مطالب آموزشي، برداشت به صورت دست نويس، کپي، تکثير و هر گونه چاپ سنتي و ديجيتال، استفاده به صورت کتاب الکترونيکي، لوح فشرده، قرار دادن مطالب بر روي اينترنت و وبسايت ها و هر گونه شبکه ي کامپيوتري ديگر و به طور کل هر گونه استفاده ي اشخاص حقيقي و حقوقي در جهت منافع مادي و معنوي خود، بدون اجازه ي کتبي ناشر ممنوع و بر اساس بند 5 ماده ي 23 قانون حمايت از حقوق مؤلفان و مصنفان و قوانين مربوط به جرايم رايانه اي کشور قابل پيگيري در محاکم قضايي است.
ص: 4
پدر و مادر عزیز و مهربانم
که در سختی ها و دشواری های زندگی همواره یاوری دلسوز و فداکار
و پشتیبانی محکم و مطمئن برایم بوده اند.
آرتین اسماعیلیان
تقدیم به:
پدر و مادرم
که از نگاهشان صلابت
از رفتارشان محبت
و از صبرشان ایستادگی را آموختم
امیرحسین ترابی
ص: 5
در مرکز تحقیقات و فن آوری های نوین دمش سپاهان (دکتر محمد شفیعی) آموزش پژوهش محور را نهادینه کردیم، چرا که ایمان داریم گسترش مرز های علم و فن آوری در جهت پیشرفت کشور در گرو کوشش پژوهشگران است و پژوهشگر با ذهن پرسش گرش از لایه های ابر گرفته آسمان دانش می گذرد، تا به افق های جدیدی دست یابد. روح پژوهشگر، پویا و جوینده است و پوسته های جهل را شکافته، به قنات جاری علم دست می یابد و تا چشمه ی جوشان آن را بر کویر تشنه خویش جاری نسازد، آرام نمی گیرد. در مراکز پژوهش محور دکتر محمدشفیعی اعتقاد داریم؛ پژوهش هزینه نیست، سرمایه است. در اقدامات پژوهشی این مراکز پژوهشی، پژوهشگران کوچک ما تلاش می کنند وضعیت نامطلوب را به وضعیت مطلوب تغییر دهند و یاد می گیرند درست توجه کنند و بدان چه که آموخته اند عمل کنند.
دانش آموزان پژوهنده ی ما می فهمند که هیچ گاه شکست در مسیر کسب دانش وجود ندارد، لذا از ناملایمات علمی و بن بست های مقطعی هراسی نداشته و راه غلبه بر سد های مجازی پیش روی کسب دانش و ارتقای علمی را خوب یاد بگیرند. علاوه بر این اصول و مبنای کار گروهی را فراگرفته تا بتوانند براساس خرد جمعی کار کنند. با بیش از 25 سال سابقه آموزشی - پژوهشی و مدیریتی دریافته ایم که پژوهش و تحقیق مثل حروف الفبا باید از سال های نخست آموزش شروع شده و نهادینه شود، و این امر مهم را در طرح آموزش پژوهش محور انجام داده و به نتایج شگرفی دست یافته ایم و با علم به این که می دانستیم دانش آموزان در مقاطع پایین تر توانایی های بزرگی دارند و در عمل تجربه نمودیم و نهادینه کردیم و مصمم هستیم که این امر مهم در کل کشور اجرایی شود. ان شاا...
محمدرضا محمد شفیعی
مدیر مجتمع فرهنگی آموزشی تحقیقاتی دکتر محمد شفیعی
ص: 6
فصل اول...8
معرفی...9
واژه شناسی...9
تاریخچه...9
انواع نفت خام...10
نفت کوره...15
فصل دوم...16
جدول آمار نفت در جهان...17
فصل سوم...20
استخراج نفت...21
دستگاه لرزه نگار...21
تاریخچه استخراج نفت...21
تاسیس شرکت نفت انگلستان و ایران...22
مراحل استخراج نفت...26
محصولات نفتی...33
اکتان و جنگ جهانی دوم...35
فراریت...37
عدد اکتان...38
سرب...39
سلامت...39
نفتا...40
تولیدات نفت...41
بازار نفت در ایران و دنیا...52
منابع...59
ص: 7
تصویر
ص: 8
نفت خام یا پترولیوم مایعی غلیظ و افروختنی به رنگ قهوه ای سیر، سبز تیره یا سیاه است، که در لایه های بالایی بخش هایی از پوسته کره زمین یافت می شود. نفت شامل آمیزه پیچیده ای از هیدروکربن هایی گوناگون است. بیشتر این هیدروکربن ها از زنجیره آلکان هستند.
تصویر
ریشه واژه نفت از واژه اوستایی، نپتا گرفته شده است. کلدانیان و اعراب آن را از زبان مادی گرفته و نفتا خوانده اند. در برخی منابع قدیمی به صورت نفط نیز آمده است. در فرانسه نیز Naphte گفته می شود و پیش از آن تا سال 1213 میلادی Napte گفته می شد، که از واژه لاتین Naphta برگرفته شده بود. ریشه این کلمه واژه یونانی Naphtha به معنی روغن شرقی می باشد. کلمه نفت در زبان انگلیسی Petroleumنامیده می شود، که از دو کلمه Petro و Oleum تشکیل شده است.
اقوام متمدن دوران باستان، به ویژه سومری ها (سومر یا به طور دقیق تر شومر)، آشوری ها و بابلی ها، در حدود چهار هزار و پانصد سال پیش در سرزمین بین النهرین (عراق امروزی) با برخی از مواد نفتی که از دریاچه قیر به دست می آمد، آشنایی داشتند. آنان از خود قیر به عنوان ماده غیر قابل نفوذ برای عایق کاری کشتی ها استفاده
ص: 9
می کردند. در قرون وسطی دانشمندان مسلمان با تولید نفت سفید و نفت ضروری از آن برای چراغ ها استفاده کردند و خیابان ها و حمام های شهر بغداد به وسیله قیر و ماسه پوشانده می شد. اولین میدان نفتی دنیا در باکو در قرن نهم ساخته شد که به گفته مارکو پولو که در قرن سیزده به آن جا سفر کرده محصولات آن با صدها کشتی حمل می شد. در داستان ها آمده است، که نوح نیز کشتی خودرا با قیر پوشاند تا آب به درون آن نفوذ نکند. اولین چاه اکتشافی مدرن نفت در سال 1745 در فرانسه و اولین چاه استخراج نفت توسط کلنل دریک در سال 1859 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 حیرت آوری به وجود آمد. به طوری که امروزه صنایع پتروشیمی نقش اساسی و بنیادی در رفع نیاز عمومی جامعه به عهده دارند.
تصویر
1- نفت سفید
2- نفت سنگین
3- نفت مارس
4- نفت میناس
5- نفت تاپیس
6- نفت شیل
ص: 10
تصویر
نفت خام مارس از جمله انواع نفت خام های سنگین و ترش به شمار می آید، که در آمریکا و خلیج مکزیک تولید و در بندر کلوولی بارگیری و صادر می شود، درجه ای پی آی آن 29 و مقدار گوگرد آن 9 /1 درصد است، مقدار تولید نفت خام مخلوط مارس از 150 تا 230 هزار بشکه در روز در نوسان است، شرکت شل یکی از تولیدکنندگان بزرگ این نفت خام به شمار می آید.
نفت خام میناس که با نام نفت خام سبک سوماترا نیز شناخته می شود، یکی از نفت خام های شاخص بازار آسیا است، که در مناطق خشکی جزیره ساماترای اندونزی تولید و از بندر دومای صادر می شود، این نفت خام با درجه ای پی آی 8/ 35 درصد گوگرد از جمله انواع نفت سبک و شیرین به شمار میآید، محموله های صادراتی این نفت خام از 500 تا 700 هزار بشکه در نوسان است، تولید روزانه نفت خام میناس بیش از 400 هزار بشکه برآورد می شود.
نفت خام موربان با درجه ای پی آی 3/ 39 و وجود 8 درصد گوگرد از جمله انواع نفت خام های سبک و نسبتا شیرین به شمار می آید، این نفت خام در امارات عربی متحده تولید و از بندر جبل دهانا بارگیری می شود، مقدار تولید نفت خام موربان تا 5/ 1 میلیون بشکه در روز گزارش می شود.
ص: 11
نفت خام تاپیس با درجه ای پی آی نزدیک به 46 و میزان گوگرد 03 /0 درصد، در حوزه دریایی ترانگنو مالزی تولید می شود، گفتنی است، که این نوع نفت خام برخلاف نفت خام برنت در بازار نفت مورد معامله قرار نمی گیرد، اما به یکی از انواع نفت شاخص برای قیمت گذاری در منطقه آسیا به شمار می آید، استرالیا به سبب روابط تجاری گسترده ای که با منطقه آسیا دارد، قیمت نفت خام تاپیس را برای قیمت گذاری نفت خام های وارداتی و حتی فرآورده های نفتی خود به کار می برد.
نفت سفید، نفت چراغ یا کروزن که در زبان گفتاری نفت نامیده می شود، یکی از ترکیبات نفتی و مواد سوختی است. نفت سفید در گذشته کاربرد گسترده ای به عنوان سوخت وسایل گرمایشی و پخت و پز داشت که امروزه در بسیاری از نقاط با گاز شهری و گاز مایع جایگزین شده است. قدیمی ترین متنی که روش استحصال نفت سفید از نفت خام را توضیح داده، نوشته محمد زکریای رازی دانشمند ایرانی است. وی که بیشتر عمرش را در بغداد به عنوان شیمیدان و پزشک می گذراند، در کتاب الاسرار دو روش را برای تولید نفت سفید توضیح داده است. نفت سفید در آن زمان در چراغ های نفتی معروف به نفاطه برای تولید گرما و روشنایی استفاده می شد.
تصویر
در جنوب شرقی آسیا، بریتانیا و آفریقای جنوبی به این ماده پارافین گفته می شود؛ نفت چراغ، هیدروکربنی قابل اشتعال به صورت مایع است. واژه کروسن که در انگلیسی به جای نفت چراغ به کار می رود، از واژه یونانی کروس (به معنای موم) گرفته شده و برای نخستین بار به عنوان یک نشان بازرگانی توسط آبراهام
ص: 12
گنسر به کار رفته است. نفت چراغ بیشتر به عنوان سوخت هواپیماهای دارای موتور جت (سوخت جت) و برخی راکت ها به کار می رود، اما در مواردی به عنوان سوخت گرمایشی و آتشبازی ها نیز از آن استفاده می شود. در بخش هایی از آسیا که نفت چراغ جزو یارانه های دولتی است، آن را به عنوان سوخت موتور قایق های کوچک ماهیگیری به کار می برند.
تصویر
نفت چراغ ماده ای سبک و شفاف است، که به وسیله هیدروکربن ها شکل می گیرد. این ماده با روش تقطیر ذره به ذره نفت در درجه 150 تا 275 درجه سانتیگراد به دست می آید و در نتیجه این کار زنجیره های کربنی با یکدیگر ترکیب می گردند، که در هر مولکول 6 تا 16 اتم کربن موجود است. نقطه اشتعال نفت چراغ میان 37 تا 65 درجه سانتیگراد (100 تا 150 درجه فارنهایت) و دمای اشتعال خودکار آن 220 درجه سانتیگراد (428 درجه فارنهایت) می باشد.
نفت خام سنگین نفت خامی است، که غلظت بالایی دارد، و به سادگی در چاه استخراج نفت جاری نمی شود. این نوع نفت به این دلیل سنگین نامیده می شود، که چگالی و چگالی نسبی آن بیشتر از نفت خام سبک است. در تعریف دقیق به هر نوع نفت خام مایعی که چگالی ای پی آی آن پایینتر از 20 باشد، نفت خام سنگین گفته می شود. این نوع نفت گران روی بیشتری از نفت خام سبک دارد. در سال 2010 شورای جهانی انرژی نفت فوق سنگین را نفت خامی تعریف کرد، که درجه ای پی آی آن زیر 10بوده و گران روی آن بیش از 10٬00نباشد.
ص: 13
تصویر
نفت خام سنگین به قیر یا نفت حاصل از ماسه های نفتی بسیار مربوط است. در زمین شناسی نفت حاصل از ماسه های نفتی به عنوان نفت فوق سنگین طبقه بندی می شود. نفت خام سنگین و فوق سنگین به تفاله باقیمانده از پالایش نفت خام سبک شباهت دارند. تفاوت آن ها با همتایان سبک خود در چگالی بالا، چسبندگی در دمای مخزن، درصد بالای گوگرد، نیتروژن، اکسیژن و فلزات سنگین است. میزان ذخایر نفت خام سنگین و فوق سنگین دنیا بیش از دو برابر نفت خام متعارف است و بیشترین مخازن نفت خام سنگین و فوق سنگین دنیا در کانادا و ونزوئلا است. هزینه استحصال و پالایش این نفت خام سنگین پیچیده تر و پر هزینه تر است، و به همین دلیل قیمت آن ها کم تر از نفت خام های سبک است، و مشتریان کمتری دارند.
نفت برنت، نفت خامی است، که غلظت بالایی دارد، و به سادگی در چاه استخراج نفت جاری نمی شود. این نوع نفت به این دلیل سنگین نامیده می شود، که چگالی و چگالی نسبی آن بیشتر از نفت خام سبک است. در تعریف دقیق به هر نوع نفت خام مایعی که چگالی ای پی آی آن پایین تر از 20 باشد نفت خام سنگین گفته می شود. این نوع نفت گرانروی بیشتری از نفت خام سبک دارد. در سال 2010 شورای جهانی انرژی نفت فوق سنگین را نفت خامی تعریف کرد، که درجه ای پی آی آن زیر 10 بوده و گرانروی آن بیش از 10٬000 نباشد.
ص: 14
تصویر
نفت شیل نفت نامتعارفی است، که از گرماکافت، هیدروژنه کردن، و انحلال گرمایی خرده های سنگ نفت زا، شیل نفتی به دست می آید. این فرآیندها مواد آلی درون سنگ کروژن را به نفت و گاز مصنوعی تبدیل می کنند. از نفت حاصله می توان بلافاصله به عنوان سوخت استفاده کرد یا با افزودن هیدروژن و زدودن ناخالصی ها چون سولفور و نیتروژن، ارتقا داد تا به عنوان ماده اولیه وارد پالایشگاه شود. محصولات پالایش شده را می توان در همان مصارفی به کار برد که محصولات پالایش شده نفت خام به کار می روند.
تصویر
نفت کوره یا مازوت یکی از هیدروکربن های نفتی است، که در مراحل تصفیه نفت خام پس از اتر و بنزین و نفت چراغ به دست می آید و چون سیاه رنگ است، به نام نفت سیاه نیز خوانده می شود. این ماده ارزان ترین ماده سوختنی برای کوره حمام ها و تنور نانوایی ها و موتورهای دیزل و برخی نیروگاه ها است.
ص: 16
تصویر
ص: 16
تصویر
ص: 17
تصویر
ص: 18
تصویر
ص: 19
تصویر
ص: 20
استخراج نفت به مجموعه عملیاتی گفته می شود، که در طی آن نفت خام به منظور استحصال و بهره برداری از آن، به طرق مختلف از داخل زمین خارج و قابل استفاده می شود. امروزه زمین شناسان با استفاده از دستگاه های لرزه نگاری موفق به شناسایی میادین نفتی شده و تیم های حفاری با حفر چاه نفت شرایط را برای شروع فعالیت تیم های استخراج نفت و نصب ادوات مخصوص آن ها فراهم می آورند.
گاز طبیعی و آب شور در اغلب مخازن نفتی در کنار نفت حضور دارند. تفکیک نفت موجود در مخزن با این قبیل ناخالصی ها یکی از مهم ترین بخش های فعالیت استخراج کنندگان نفت می باشد.
تصویر
سابقه اکتشاف نفت در ایران به حدود 4000 سال پیش می رسد، ایرانیان باستان به عنوان مواد سوختی و قیراندود کردن کشتی ها، ساختن آن ها و پشت بام ها از این مواد استفاده می کردند.
در بعضی از معابد ایران باستان برای افروختن آتش مقدس از گاز طبیعی استفاده شده و براساس یک گزارش تاریخی یک درویش در حوالی باکو چاه نفتی داشته که از فروش آن امرار معاش می کرده است.
ص: 21
تصویر
در سال 1909 تاسیس شرکت نفت انگلستان و ایران در لندن به ثبت داده شد، نخستین چاه 26 ماه مه 1908 در عمق کمتر از 400 متر در مسجد سلیمان به نفت رسیده بود. دارسی برای اکتشاف و استخراج نفت ایران مهندس جورج رینولدز را به ایران فرستاد و در سال 1905 نیز با شرکت انگلیسی نفت برمه شریک شد. رینولدز که معروف به جرج سرسخت بود، بعد از 3 سال حفاری در مسجد سلیمان موفق به کشف نفت نشد و بارها توسط دارسی به لندن فراخوانده شده بود، اما او هربار به بهانه ای حفاری را با سرسختی ادامه می داد، سرانجام روزی که آخرین نامه دارسی به دست او رسید و اورا به شدت توبیخ کرده که چرا از دستور اطاعت نمی کنی و پول و سرمایه را بیش از این خودسرانه هدر می دهی و می باید به سرعت خودرا به لندن معرفی کنی، اما باز ربنولدز علی رغم دستور دارسی یک روز دیگر به حفاری ادامه داد تا سرانجام به نفت رسید.
تصویر
اگر در منطقه ای به وجود نفت مشکوک شوند از آن جا عکسبرداری هوایی می کنند، تا پستی و بلندی های سطح زمین را دقیقا منعکس نمایند، آن گاه عکس را به صورت
ص: 22
فتوموزائیک درآورده و با دستگاه استریوسکوپ مورد مطالعه قرار می دهند.
تصویر
برای گویا کردن عکس های هوایی نقشه برداری از محل، توسط اکیپی صورت می گیرد. فواصل و اختلاف ارتفاع با دستگاه فاصله یاب یا تئودولیت تعیین می شود، و به این ترتیب نقطه به نقطه محل مورد نظر مطالعه می شود.
تصویر
اطلاعات به دست آورده را به وسیله دستگاه پانتوگراف در اندازه های بزرگ تر و یا کوچک تر رسم کرده و همراه با عکس های هوایی نقشه پانتوگرافی که پستی و بلندی های سطح زمین را نشان می دهد، رسم می کنند.
تصویر
ص: 23
پس از نمونه برداری، آن ها را شماره گذاری کرده و در کیسه های مخصوص به آزمایشگاه می فرستند. در آن جا بر روی یک شیشه مستطیل شکلی کمی چسب کانادا قرار داده و مقداری از خرده سنگ های دانه بندی شده را روی آن می چسبانند سپس آن ها را سائیده تا ضخامت آن 2 /0 میلیمتر گردد و نور بتواند از آن عبور کند. این نمونه ها را که اسلاید می گویند، در زیر میکروسکوپ قرار داده تا از نظر زمین شناسی، نوع سنگ، فسیل شناسی، میکروفسیل شناسی و ساختار زمین مورد بررسی قرار گیرد.
با در دست داشتن نتایجی که از روی نمونه های سطح زمین به دست آمده، عکس های هوایی و نقشه های توپوگرافی، نقشه زمین شناسی سطح زمین را رسم می کنند، با داشتن خطوط میزان منحنی، بعد سوم یا ارتفاعات را هم روی آن ها مشخص می کنند.
تصویر
برای آگاهی نسبتبه زیرزمین نیاز به روش های غیرمستقیم است، که یکی از آن ها روش های ژئوفیزیکی است، به وسیله این روش ها شکل لایه های زیرزمین را مشخص کرده و می توان تا اعماق زیادی اکتشاف غیر مستقیم نمود.
ص: 24
پس از اطمینان از این که لایه های اعماق زمین مناسب ایجاد نفت گیر است، و در صورتی که ذخیره هیدروکربورهای آن قابل ملاحظه باشد، محل حفر چاه را با علامت روی زمین مشخص کرده و دکل حفاری را در محل بر پا می کنند. عملیات جاده سازی از جاده اصلی تا سر چاه و کارگذاری یک لوله آب به منظور آبرسانی به دستگاه های حفاری نیز انجام می شود. دستگاه حفاری قابل حمل بوده و دکل های بزرگ از چندین قسمت تشکیل شده اند، که به هنگام استفاده قطعات آن را به هم وصل می کنند.
تصویر
در ضمن حفاری خرده سنگ هایی که به وسیله گل حفاری به سطح زمین آورده شده اند، توسط الک هایی از گل حفاری جدا شده و برای مطالعه به آزمایشگاه می فرستند. آگاهی های به دست آمده را به عنوان یکداده جدید به سیستم اکتشاف می دهند.
برای تهیه مقاطع بزرگ از یک مته الماسه موجدار توخالی استفاده می شود، تا لایه های اعماق زمینی را برش داده و به سطح زمین آورد. روی این لایه ها که به مغزه معروف است، عمق را نوشته و برای آزمایش در جعبه های مخصوص نگهداری می کنند. روی این مغزه ها دو دسته عملیات انجام می گیرد، یکی مطالعات مهندسی مخازن یا پتروفیزیکی است، که در آن میزان خلل و فرج سنگ را اندازه گیری می کنند، و دیگری مطالعات زمین شناسی است، که روی مقاطع نازک آن صورت می گیرد. برای این کار اسلایدی به ضخامت 20 میلیمتر از آن تهیه کرده و به آن آلیزارین یا فروسیانور
ص: 25
می افزایند، تا معلوم شود که نوع سنگ، آهکی و یا از جنس دولومیت است، در صورتی که سنگ آهکی باشد رنگ اسلاید قهوه ای می شود.
تصویر
این دوره بعد از حفاری چاه نفت و برآورد مقدار ذخیره کل مخزن و تشخیص میزان نفت قابل برداشت و اقتصادی بودن برداشت از این میدان آغاز می شود. در این مرحله به دلیل توسعه میدان و ساخت تاسیسات بالادستی تولید نفت با روند نسبتاً ثابتی در حال افزایش است. در این دوره به دلیل بالا بودن فشار سیال، مخزن به صورت مخزن نامحدود در نظر گرفته می شود. در این مرحله هرچه تعداد چاه های حفر شده بیشتر باشد، افزایش دبی ادامه پیدا می کند.
در زمانی که حفر چاه های جدید به پایان رسید و برداشت با ظرفیت ثابت شروع شد، مرحله دوم از عمر مخازن ظاهر می شود. مدت زمان این دوره را پارامترهایی نظیر ارتفاع ستون هیدروکربنی، خصوصیت زمین و سازوکارهای اجرایی و تعمیرات دورهای تاسیسات کنترل می کنند. میزان درازای زمان این دوره بستگی به استراتژی تدوین شده در استخراج نفت از مخزن دارد. برداشت بی رویه نفت در این مرحه می تواند منجر به مخلوط شدن گاز و آب با نفت استخراجی شود، که تبعات اقتصادی سنگین وارد بر تجهیزات و تعطیلی چندین ماهه برداشت از میدان را به دنبال دارد.
ص: 26
تصویر
در علم مهندسی نفت به دوره ای اطلاق می شود، که امکان تثبیت دبی از طریق افزایش چاه های تولیدی مقدور نباشد و تولید مخزن نسبت به زمان دستخوش افت تولید می شود. با بهره برداری مداوم از مخزن، سیال موجود در آن کم می شود، و در نتیجه ارتفاع ستون هیدروکربنی و انرژی طبیعی مخزن کاهش می یابد. در این مرحله است که تزریق گاز به میدان نفتی یا تزریق بخار به میدان نفتی می تواند کمک به افزایش دبی مقطعی کند.
تصویر
پس از عملیات حفر چاه و اصابت آن به مخزن نفت، به دلیل فشار زیاد موجود در مخزن، جریان نفت به سوی دهانه خروجی چاه سرازیر می شود. این مرحله از استخراج که عامل آن فشار داخل خود مخزن است، به بازیافت اولیه نفت موسوم است. در برداشت اولیه نفت، از انرژی خود مخزن برای تولید نفت استفاده می شود.
ص: 27
البته این به آن معنا نیست، که اگر نفت خود به خود به سطح زمین نیاید، برداشت اولیه وجود نخواهد داشت، بلکه وقتی از پمپ برای بالا آوردن نفت استفاده می کنیم، در واقع هنوز در مرحله اول برداشت نفت قرار داریم. در این مرحله انرژی خاصی وارد مخزن نمی شود. با افزایش تولید و کاهش فشار، سرعت تولید نیز کاهش می یابد تا این که فشار به حدی می رسد که دیگر نفت خارج نمی شود. در این مرحله ممکن است، از30 تا 50 درصد کل نفت مخزن استخراج شود. علاوه بر فشار مخزن عوامل دیگری مانند خواص سنگ مخزن و میزان تخلخل آن ها و همچنین دمای مخازن نیز در میزان تولید مؤثر هستند.
تصویر
به عنوان مثال، کل نفت مخازن آمریکا حدود 109 الی 400 بشکه بوده است، که تا سال 1970 حدود 109 الی 100 بشکه آن توسط روش های اولیه استخراج شده اند. البته هرچه میزان گاز آزاد در مخزن بیشتر باشد مقدار تولید نفت توسط این روش بیشتر است، زیرا تغییرات حجم گاز در مقابل تغییر فشار بسیار زیاد است. به عنوان مثال در ایالت پنسیلوانیای آمریکا به دلیل پایین بودن نفوذپذیری (کمتر از 50 میلی دارسی) و انرژی کم مخزن که ناشی از پایین بودن مقدار گاز طبیعی آزاد است، میزان نفت استخراج شده با روش های اولیه بین 5 تا 25 درصد کل نفت بوده است، و به همین دلیل در این ایالت روش های مرحله دوم از سال 1900 شروع شده است.
وقتی مخزن تخلیه شد و ما نتوانستیم نفت را حتی با پمپاژ از مخزن به چاه و از چاه
ص: 28
به سطح زمین انتقال دهیم، در این صورت استفاده از روش EOR از نوع بازیافت ثانویه شروع می شود، که برای استفاده از این روش، امروزه در دنیا روش تزریق آب مرسوم است. در این روش از چاه تزریقی،آب به مخزن تزریق می شود و از چاه بهره برداری، نفت مورد بهره برداری قرار می گیرد. در این روش، ما با تزریق سیال در سیستم مداخله می کنیم و سیال تزریقی نفت را به طرف چاه تولیدی هدایت می کند. البته به جای آب،می توان گاز نیز تزریق کرد، که به آن فرآیند تزریق گاز می گویند. باید توجه داشت که استفاده از این دو روش تزریقی با تزریق آب یا گازی که به منظور حفظ و نگهداری فشار مخزن انجام می گیرد، متفاوت است. چراکه در تزریق آب و گاز برای حفظ فشار مخزن، سیال تزریقی باعث حرکت نفت نمی شود، بلکه از افت سریع فشار مخزن در اثر بهره برداری جلوگیری می کند.
در حالت ثانویه برداشت زمانی فرا می رسد که، ما ضمن تزریق آب به مخزن، در چاه تولیدی با تولید آب مواجه می شویم. در این حالت، چون نسبت آب به نفت زیاد می شود و تولید در این صورت بازده اقتصادی ندارد، باید از روش دیگر برای افزایش برداشت بهره بگیریم. اگر تزریق آب را متوقف کنیم و از فرآیندهای دیگری نظیر تزریق گاز CO2 استفاده کنیم. از روش های مؤثر در مرحله دوم یکی سیلاب زنی آبی و دیگری سیلاب زنی گازی یا تزریق گاز است.
تصویر
در روش سیلاب زنی آبی، آب با فشار زیاد در چاه های اطراف چاه تولید نفت وارد مخزن شده و نیروی محرکه لازم را برای استخراج نفت را به وجود می آورد. معمولا در اطراف هر چاه نفت چهار چاه برای تزریق آب وجود دارد. در روش سیلاب زنی گازی، گاز (مانند گاز طبیعی) با فشار زیاد به جای آب وارد مخزن شده و نفت را به طرف چاه
ص: 29
خروجی به جریان می اندازد. در کشور ونزوئلا حدود 50 درصد گاز طبیعی تولید شده دوباره به چاه های نفت برای استخراج در مرحله دوم برگردانده می شود. نحوه تزریق گاز شبیه تزریق آب به صورت چاه های پنجگانه است. در مواردی که گرانروی نفت خیلی بالا باشد از تزریق بخار آب برای استخراج مرحله دوم استفاده می شود. تزریق بخار آب، دما را افزایش و گرانروی را کاهش می دهد. در این روش که از بخار آب به جای آب استفاده می شود، با کاهش گرانروی نفت، جریان آن راحت تر صورت گرفته و سرعت تولید بالا می رود.
تصویر
پس از استخراج به کمک روش های مرحله دوم هنوز هم حدود 30 الی 50 درصد نفت می تواند به صورت استخراج نشده در مخزن باقی بماند. در این جا است، که استخراج نفت به کمک روش مرحله سوم صورت گیرد. یکی از روش های مرحله سوم، تزریق محلول مایسلار است، که پس از تزریق آن، محلول های پلیمری به عنوان محلول های بافر به چاه تزریق می شود. در آمریکا ممکن است، روش های استفاده از محلول های مایسلار تا 50 درصد کل روش های مرحله سوم را شامل شود. محلول مایسلار مخلوطی از آب، مواد فعال سطحی، نفت و نمک است. در روش های جدید تهیه محلول مایسلار، نفت، نمک و مواد کمکی فعال سطحی حذف گردیده اند. محلول های مایسلار نیروی تنش سطحی بین آب و نفت را تا حدود 001/0 یا کمتر از آن کاهش می دهد.
پالایشگاه نفت یک واحد صنعتی است، که در آن نفت خام به مواد مفیدتری مانند گاز مایع، نفت سفید، بنزین، گازوئیل، نفت کوره، آسفالت، قیر و دیگر فرآورده های
ص: 30
نفتی تبدیل می گردد. پالایشگاه های نفت به طور معمول واحدهای صنعتی بزرگ و پیچیده ای می باشند که در آن ها واحدهای مختلف توسط مسیرهای لوله کشی متعددی به هم پیوند داده شده اند. نفت به صورت خام یا فرآوری نشده خیلی مفید نیست و به صورتی که از دل زمین بیرون آمده کاربرد چندانی ندارد. با این که نفت شیرین (با لزجت کم و نیز با گوگرد کم) به صورت تصفیه نشده در وسایل محرکه با قوه بخار به کار برده می شد، گازها و سایر محلول های سبک تر آن معمولاً داخل مخزن سوخت جمع شده و باعث بروز انفجار می گردید. غیر از مورد گفته شده برای استفاده از نفت، برای تولید محصولات دیگر مانند پلاستیک، فوم ها و غیره نفت خام به طور حتم باید پالایش گردد. فرآورده های سوختی نفتی در گستره وسیعی از کاربردها، سوخت کشتی، سوخت جت، بنزین و بسیاری دیگر موارد استفاده می شود. هر کدام از مواد یادشده دارای نقطه جوشی متفاوت می باشند، از این رو می توان آن ها را توسط فرآیند تقطیر از همدیگر جدا نمود. از آن جایی که تقاضای زیادی برای اجزای مایع سبک تر وجود دارد، از این رو در یک پالایشگاه مدرن نفتی هیدروکربن های سنگین و اجزای گازی سبک در طی فرآیندهای پیچیده و انرژی بری به مواد با ارزشتری تبدیل می شوند.
تصویر
نفت به خاطر دارا بودن هیدروکربن هایی با وزن و طول های مختلف مانند پارافین، آروماتیک ها، نفتا، آلکن ها، دین ها و آلکالین ها می تواند در موارد متعددی مفید واقع گردد. هیدروکربن ها مولکول هایی با طول های متفاوت هستند، که تنها از هیدروژن و کربن تشکیل شده اند، ساختارهای مختلف به آن ها خواص متفاوتی می دهد. فن پالایش نفت در واقع عبارت است از، جداکردن و بالابردن درجه خلوص اجزا
ص: 31
تشکیل دهنده نفت از هم. همین که اجزا از هم جدا گردیده و خالص شدند می توان ماده روغن کاری یا سوخت را به طور مستقیم روانه بازار مصرف کرد. می توان با ترکیب مولکول های کوچک تر مانند ایزوبوتان و پروپیلن یا بوتیلن طی پروسه هایی همانند آلکالنین کردن یا دیمرازسیون می توان سوختی با اکتان مورد نظر تهیه نمود. همچنین درجه اکتان بنزین را می توان طی فرآیند به سازی توسط کاتالیزور بهبود بخشید که طی آن هیدروژن از هیدروکربن جداشده و هیدروکربن آروماتیکی تشکیل می گردد، که درجه اکتان بسیار بیشتری دارد. تولیدات میانی برج جداکننده را می توان طی پروسه های کراکینگ گرمایی، هیدروکراکینگ یا کراکینگ کاتالیزوری سیالی به محصولات سبک تری تبدیل نمود. مرحله نهایی در تولید بنزین ترکیب مواد هیدروکربن مختلف با درجه های اکتان متفاوت با همدیگر است، تا به مشخصات محصول مورد نظر دست یابیم.
تصویر
معمولا پالایشگاه های بزرگ توانایی پالایش از صد هزار تا چندین صد هزار بشکه نفت در روز را دارا می باشند. به دلیل ظرفیت بالای مورد نیاز، بسیاری از پالایشگاه ها به صورت دائم برای مدت طولانی از چندین ماه تا چندین سال به طور مداوم کار می کنند. پالایشگاه های نفت بسته به نوع خوراکی که بر مبنای آن طراحی شده اند دارای پیچیدگی های متفاوتی هستند، که بر اساس آن میزان و نوع محصولات متفاوتی تولید می کنند. میزان سرمایه گذاری برای احداث یک پالایشگاه با پیچیدگی متوسط بین 18 تا 19 هزار دلار به ازای هر بشکه ظرفیت پالایش است و با افزایش درجه
ص: 32
پیچیدگی گاه تا 24 تا 25 هزار دلار در هر بشکه سرمایه گذاری نیاز دارد.
نفت خام در برج تقطیر گرما داده می شود و با تقطیر جزء به جزء فرآورده های آن براساس نقطه جوش از هم جدا می شوند.
تولیدات پالایشگاه به ترتیب سبک به سنگین شامل موارد زیر هستند.
گاز مایع (ال پی جی)
بنزین
نفتا (برشی که بین بنزین و نفت سفید قرار می گیرد و خصوصیات آن ترکیبی از این دو است)
نفت سفید و سوخته ای جت مرتبط به آن
گازوئیل (نفتگاز) و به طور کلی سوخته ای دیزل
نفت کوره معروف به مازوت یا نفت سیاه
روغن های نفتی
واکس پارافین
آسفالت و قیر
کُک نفتی
گوگرد جامد
گاز مایع یا ال پی جی به دو گاز هیدروکربنی بوتان و پروپان یا ترکیب آن ها گفته می شود، که در حالت مایع نگه داشته می شوند. گاز مایع برای کاربردهای گرمایشی، به عنوان سوخت وسایل نقلیه، ساخت افشانه ها و به عنوان گاز خنک کننده در وسایل سرمازا همچون یخچال و فریزر استفاده می شود. ال پی جی در پالایشگاه محصول فرعی تصفیه گاز طبیعی و پالایش نفت خاماست، که در سیلندرهای قابل حمل 50 کیلویی، 11 کیلویی و 2 کیلویی (پیکنیکی) در ایران به فروش می رسد. در صنایع کوچک که مصرف کننده صنعتی نمی تواند هزینه نصب مخازن بزرگ گاز را تأمین نماید یا مکان نصب این مخازن را ندارد، از سیلندرهای 50 کیلویی که قابل حمل است استفاده کرده و آن را در خارج از ساختمان به لوله کشی گاز ساختمان وصل می کند.
ص: 33
این گاز به دلیل این که به سادگی قابل حمل و نقل است. در بسیاری از مکان هایی که استفاده از منابع دیگر سوخت امکان پذیر نیست استفاده می گردد.
تصویر
- خانه ها جهت اجاق گازها و وسایل گرمایشی.
- کارخانه ها جهت سوخت کوره ها و مشعل ها (و در بعضی از آن ها جهت سوخت دوم).
- آشپزخانه های صنعتی و تجاری.
- سیستم جرقه زن توربین های گازی در نیروگاه های سیکل ترکیبی.
- سوخت دوم برای خودروها.
بنزین برشی از نفت است، که بین 70 تا 175 درجه سانتیگراد تقطیر می شود و محتوی هیدروکربن های C5 تا C11 یا C12 می باشد. بنزین طبیعی که حدود 15درصد از نفت خام را تشکیل می دهد، در موتورهای احتراقی به کار می رود. بنزین معمولی
ص: 34
مجموعه ای از هیدروکربن هایی مانند پارافین ها (آلکان ها)، نفتن ها (سیکلوآلکان ها) و اولفین ها (آلکن ها) است؛ ولی می شود اکتان ها (C8H18) را به عنوان یکی از ترکیبات مشخص در بنزین دانست. چگالی بنزین 680/ 0گرم بر سانتیمتر مکعب است و به همین دلیل همیشه بر روی آب شناور می ماند، به همین علت آب ابزار خوبی برای خاموش کردن آتش بنزین نیست.
تصویر
یکی از زمینه های تاریخی جالب در مورد اکتان طی جنگ جهانی دوم رخ داد. آلمان نزدیک به کل نفت خودرا از رومانی دریافت کرده و کارخانه های بزرگ تقطیر را برای تولید بنزین از زغال سنگ تأسیس کرد. در ایالات متحده کیفیت نفت مناسب نبود و صنعت نفت مجبور بود در سیستم های مختلف افزایش کیفیت سرمایه گذاری های کلان کند. این مسأله به نفع این کشور تمام شد. صنایع ایالات متحده شروع به تحویل سوخت هایی با عدد اکتان بالاتر و بالاتر کرد و عوامل افزایش کیفیت و زیر ساخت های آن را بهبود بخشید و صنعت تولید عوامل اکتان پس از جنگ به شدت رونق یافت. در زمان جنگ و تا انتهای آن مسأله کیفیت نفت خام اهمیت خودرا از دست داد. سوخت هواپیمایی آمریکا عمدتا عدد اکتان 130 تا 150 داشت این عدد اکتان بالا به آسانی در موتورهای موجود استفاده می شود، به طوری که با افزایش فشار اعمال شده به ابر
ص: 35
شارژها توان بیشتری حاصل می شود. آلمانی ها کاملا به بنزین مناسب وابسته بوده و صنعت دیگری نداشتند در عوض مجبور بودند به موتورهای بزرگتر جهت ارائه توان بیشتر تکیه کنند.
تصویر
بنزین در پالایشگاه های نفت تولید می شود. ماده ای که با تقطیر از نفت خام جدا می شود، بنزین طبیعی نام دارد، که ویژگی های مورد نیاز را برای موتورهای پیشرفته (به طور خاص نرخ اکتان پایین را ببینید) ندارد، اما بخشی از مخلوط را تشکیل خواهد داد. توده بنزین شامل هیدروکربن های دارای پنج تا هشت اتم کربن در هر مولکول می باشد. بسیاری از این هیدروکربن ها مواد خطرناکی بوده و قوانین مرتبط با آن ها توسط OSHA وضع می شوند. MSDS برای بنزین بدون سرب حداقل پانزده ماده شیمیایی خطرناک را نشان می دهد، که در مقادیر حجمی مختلف بنزین از پنج تا 35 درصد وجود دارد. این مواد شامل بنزن (تا پنج درصد حجمی)، تولوئن (تا 35 درصد حجمی)، نفتالن (تا یک درصد حجمی)، تریمتیل بنزن (تا هفت درصد حجمی)، متیل ترت بوتیل اتر (تا 18 درصد حجمی) و حدود ده ماده دیگر می باشد. به طور کلی
ص: 36
بنزین معمولی عمدتا مخلوطی است از پارافین ها، آلکان ها، نفتن ها، سیکلو آلکان ها، آروماتیک ها و اولفین ها آلکن ها.
امروزه بسیاری از کشورها در مورد ترکیبات آروماتیک بنزین به طور عام بنزن به طور خاص و ترکیب اولفین آلکن محدودیت هایی را اعمال می کنند. تقاضای اجزای تشکیل دهنده پارافین آلکان خالص با عدد اکتان بالا از قبیل آلکیلات در حال افزایش است، و پالایشگاه ها مجبور به افزودن واحدهای پردازش جهت کاهش محتوای بنزن هستند. طبق استانداردهای جهانی، میزان بنزن موجود در هر لیتر بنزین نباید بیش از یک درصد باشد. بنزین همچنین شامل مواد دیگری نیز می باشد؛ از قبیل اترهای آلی (که با هدف به آن افزوده شده) به اضافه مقدار کمی ناخالصی، اختصاصا ترکیبات گوگرد از قبیل دیسولفیدها و تیوفن ها، بعضی از ناخالصی ها برای مثال تیول ها و سولفید هیدروژن به علت ایجاد خوردگی در موتورها باید حذف شوند.
بنزین از نفت دیزل یا کروسن نه تنها به خاطر اجزای تشکیل دهنده اصلی بلکه به دلیل افزاینده ها که به آن افزوده می شود بیشتر است. فراریت مطلوب بستگی به دمای محیط دارد. در هوای گرم تر اجزایی از بنزین مورد استفاده قرار می گیرند، که وزن مولکولی بالاتر و بنابراین فراریت کمتر دارند. در هوای سرد برای این که ماشین شروع به کار کند، از اجزای با فراریت بسیار کم استفاده می شود. در هوای گرم فراریت اضافی باعث اشباع شدن بخار می شود، که در این حالت احتراق رخ نمی دهد. در استرالیا محدوده فراریت هر ماه تغییر می کند و برای هر مرکز توزیع اصلی تفاوت دارد. اما اکثر کشورها به سادگی محدوده تابستانی زمستانی و حتی چیزی بین این دو را دارند در ایالات متحده برای کاهش نشر هیدروکربن های سوخته نشده مراکز شهری بزرگی تأسیس می شود. در شهرهای بزرگ از بین دیگر خواص بنزین، بنزین با فرمولاسیون جدید که کمتر تبخیر می شود مورد نیاز است. استانداردهای فراریت در موارد اضطراری که کمبود بنزین وجود دارد کمتر رعایت می شوند (و در نتیجه عناصر آلاینده بنزین در جو زمین افزایش می یابد).
ص: 37
تصویر
مهم ترین خاصیت بنزین عدد اکتان آن است، که نشان دهنده میزان مقاومت بنزین در برابر انفجار زودهنگام در سیلندر موتور است، که باعث ضربه زدن به موتور و آسیب های جدی به موتور می شود. این عدد نسبت به مخلوط 2 و 2 و 4- تریمتیل پنتان ایزومر اکتان و n- هپتان اندازه گیری می شود. معیارهای قراردادی مختلفی برای بیان عدد اکتان وجود دارد. بنابراین بسته به سیستم مورد استفاده سوخت های مشابه ممکن است اعداد اکتان متفاوت داشته باشند.
تصویر
ص: 38
بنزین که یک نوع مخلوط است، وقتی در موتورهای درون سوز با فشردگی فیزیکی بالا استفاده می شود، خیلی زود شعله ور شده و پیش افروزش یا پیش انفجار می شود، که این موجب آسیب رساندن به موتور از طریق ضربه زدن به موتور می گردد. تحقیقات اخیر برروی این اثر توسط هری ریکاردو و گیبسون در انگلستان و همچنین توسط توماس دمیگلی و توماس بوید در آمریکا منجر به این کشف شد، که افزودنی های سرب سبب جلوگیری از این رفتار می شوند. از این رو میل به استفاده گسترده از سرب در بنزین در دهه 1920 افزایش یافت و موجب افزایش قدرت موتورها با فشردگی بالاتر شد. معمول ترین افزاینده تترا اتیل سرب بود. همزمان با کشف اثر زیان آور سرب بر سلامت و محیط و همچنین ناسازگاری آن با مبدل های کاتالیزوری در همه اتومبیل ها از سال 1975 این شیوه عمل در دهه 1980 رو به نقصان گذاشت. اکنون بیشتر کشورها تولید سوخت سربدار را متوقف کرده و افزودنی های مختلف جایگزین ترکیبات سرب شده اند. معمول ترین این افزاینده ها شامل هیدروکربن های آروماتیک، اترها و الکل (معمولا اتانول یا متانول) هستند.
تصویر
سوختن بنزین مقدار زیادی دوده تولید می کند. بسیاری از هیدروکربن های غیر آلیفاتیک که به طور طبیعی در بنزین موجودند (مخصوصا هیدروکربن های آروماتیک مانند بنزن) مشابه بسیاری از افزاینده های ضد ضربه سرطان زا هستند. به همین دلیل هرگونه نشت بنزین در مقیاس بزرگ باعث تهدید سلامت عموم و محیط می شود. خطرات اصلی این نشت ها ناشی از وسایل نقلیه نیست، بلکه از تصادف کامیون های
ص: 39
حامل بنزین می باشد، که طی این رخداد بنزین از تانکرهای ذخیره نشت می شود. به دلیل وجود این خطر امروزه بر روی محل نصب اکثر تانکرهای ذخیره (زیرزمینی) محاسبات گسترده ای انجام می گیرد تا هر گونه نشت مشخص شده و از آن جلوگیری شود. با توجه به این که بنزین نسبتا فرار (به این معنی که زود تبخیر می شود) است باید آن ها را در تانکرهایی ذخیره کرد و در صورت حمل و نقل با وسایل نقلیه آن ها را کاملا مهر و موم نمود. فراریت بالای بنزین همچنین به این معنا است، که برخلاف سوخت دیزل که در شرایط هوایی سرد به آسانی آتش می گیرد، یک سیستم تهویه مناسب برای اطمینان از این که سطح فشار در داخل و بیرون یکسان است، مورد نیاز می باشد. بنزین به طور خطرناک با مواد شیمیایی معمول و خاصی وارد واکنش می شود. در صورت استفاده ناصحیح از بنزین به عنوان ماده ای که قابل استنشاق است، بنزین سلامت را به خطر می اندازد.
تصویر
یکی از مهم ترین و کلیدی ترین محصولات میانی صنعت پالایش نفت خام، برش نفتا است. این محصول به عنوان خوراک در واحدهای پتروپالایش از جمله کراکر با بخار، تبدیل کاتالیستی و ایزومریزاسیون مورد استفاده قرار می گیرد. انواع برش نفتا در فرآیندهای پالایشگاهی تولید و عرضه می شود. نفتا شامل هیدروکربن های دارای 5 تا 12 اتم کربن می شود، که نقطه جوش آن ها از 30 تا 200 درجه سانتیگراد متغیر است. یعنی اگر نفت خام را از 30 درجه تا 200 درجه سانتیگراد حرارت دهیم و بخش جوشیده را جدا کنیم، نفتا به دست خواهد آمد. معمولا 15 تا 30 درصد نفت خام در این حرارت به جوش می آید، در نتیجه همین میزان از نفت خام را می توان به طور مستقیم به نفتا تبدیل کرد. اما نفتا در بازار معمولا در دو نوع نفتای سبک
ص: 40
(هیدروکربن های 5 و 6 کربنی) و نفتای سنگین (هیدروکربن های 6 تا 12 کربنی) عرضه می شود.
شاید نمی دانستید که محصولات نفتی تا80 درصد از مواد تشکیل دهنده لوازم آرایشی و بهداشتی را تشکیل می دهند. نفت به عنوان ماده اولیه برای تولید وازلین، عطر و ادکلن، رنگ مو، انواع صابون، شامپو و نرم کننده مو و رژلب استفاده می شود.
تصویر
نفت ماده اولیه برای تولید لاستیک مصنوعی می باشد. لاستیک مصنوعی برای تولید کامپیوتر، تلفن همراه، دوربین، کالاهای ورزشی، کفش، تایر ماشین، اسباب بازی های کودکان و همچنین به عنوان عایق سیم و کابل استفاده می شود.
تصویر
نفت به عنوان ماده اولیه برای تولید انواع روان کننده های ماشین آلات که در زندگی
ص: 41
روزمره با آن ها سر و کار داریم استفاده می شود. از جمله شایع ترین روان کننده ها می توان به روغن موتور، گریس و موم پارافین اشاره کرد.
تصویر
بسیاری از داروها از بنزن مشتق می شوند و بنزن به نوبه خود از نفت تولید می شود. شاید جالب باشد که بدانید تقریبا تمام داروهای ضد درد از جمله آسپرین، کورتیزون و داروهای بی هوشی از مشتقات نفت هستند. اکثر مکمل های ویتامین شامل ویتامین A، ویتامین B6 و ویتامین B9 هم از مشتقات نفتی هستند.
تصویر
جالب است بدانید که نفت ماده ی اولیه ی تولید بسیاری از مواد شوینده و پاک کننده می باشد، قبل از جنگ جهانی دوم مواد شوینده از روغن های طبیعی و چربی های گیاهان و حیوانات ساخته می شد.
ص: 42
تصویر
نفت به عنوان ماده ی اولیه برای تولید آسفالت استفاده می شود. آسفالت از ترکیب قیر و سنگ های تولید شده در تقطیر زغال سنگ تشکیل می شود و برای جاده سازی اهمیت بالایی دارد، قیر یک ماده ی نیمه جامد است، که از نفت به دست می آید.
تصویر
نفت ماده ی اولیه ی تولید الیاف مصنوعی است، که برای تولید لباس از آن ها استفاده می شود. الیاف مصنوعی از جمله نایلون، اسپندکس، اکریلیک و پلیاستر امروزه به عنوان ماده ی اولیه برای تولید لباس استفاده می شوند، همچنین چوب لباسی ها هم از جنس رزین نفتی تولید می شوند.
تصویر
ص: 43
فرآورده های نفتی در بسیاری از کودهای شیمیایی و آفت کش ها استفاده می شود، نفت برای تولید آمونیاک که پایه ی تولید کود شیمیایی است استفاده می شود، همچنین محصولات پتروشیمی در مواد نگهدارنده غذا، طعم دهنده ها و رنگ های غذا کاربرد دارند.
تصویر
تقریبا تمام پلاستیک ها از محصولات پتروشیمی ساخته می شوند، و لازم نیست که بگوییم پلاستیک در همه جا یافت می شود. مبلمان، بیشتر وسایل آشپزخانه و همچنین بطری های آب و نوشابه از محصولات پلاستیکی هستند.
تصویر
نفت ماده اولیه برای تولید منابع سوختی از جمله بنزین، سوخت دیزل و سوخت جت می باشد.
ص: 44
تصویر
بدون وجود نفت، بی شک ورزش مدرن، وضعیت فعلی خودرا نداشت. تولید توپ های گلف مدرن، تورهای فوتبال، چمن مصنوعی، بسکتبال، راکت های تنیس، توپ های راگبی و غیره مدیون نفت و مشتقات آن هستند.
تصویر
بله، درست است. متاسفم اگر هم اکنون در حال جویدن یکی از این شگفتی های نفتی هستید. اما حقیقت دارد، این محصول هم حاوی مشتقات نفتی است. بخش هایی از این محصول جویدنی و نرم هم از نفت مشتق شده است. اگرچه روی لفافه اغلب آدامس ها هنگام درج محتویات به عبارت gum base بسنده می شود.
ص: 45
تصویر
از این پس احتمالا دندان مصنوعی پدر بزرگ اندکی ترسناک تر شود. دندان های مصنوعی مدرن اغلب از رنگدانه های بر پایه کربن برای تعیین رنگ هایشان بهره می برند.
تصویر
کارخانه های تولید خمیردندان هم مصرف سه برابری از نفت خام دارند. Poloxamer 407 یکی از مشتقات نفت است. این ترکیب، ماده اصلی خمیردندان است، که به ترکیبات پایه نفتی خمیردندان اجازه می دهد تا در حلال پایه آبی حل شوند.
تصویر
ص: 46
سیم های مورد استفاده در اغلب گیتارهای مدرن از نایلون ساخته شده، که یکی از مشتقات نفت خام است. در حقیقت نایلون اولین بار در 28 فوریه 1935 در مرکز تحقیقاتی DuPont توسط والاس کاروترز تولید شد. او به دنبال جایگزینی برای ابریشم طبیعی بود، که طی جنگ کمیاب شده بود.
تصویر
ظاهرا دوکار اصلی که بسیاری از ما برای خوشبو شدن بدنمان انجام می دهیم، اسپری کردن یا مالیدن سوخت های فسیلی به پوستمان است. در ساخت دئودرانت و ضد عرق نیز مانند عطر و ادکلن به طور معمول از پروپیلن گلیکول استفاده می شود. یک ماده از مشتقات نفت که راهی ارزان برای روانسازی محصولات و کاربرد راحت تر آن ها است.
تصویر
کارخانه جات تولید عطر و ادکلن اغلب اوقات از مواد شیمیایی مصنوعی و مشتقات نفت برای تامین بوهایی ماندگار به همراه کاهش قیمت بهره می برند. مواد نفتی همزمان با رطوبت، بوهای خوش را برروی پوست بدن محبوس می کنند.
ص: 47
تصویر
پلیمرهای مصنوعی که لنزهای تماسی را نرم، راحت و قابل استفاده ساخته اند، از نفت به دست می آیند. این پلیمرها همچنین به اکسیژن اجازه می دهند، از درون لنزها به راحتی حرکت کند. این یکی از حیاتی ترین مواردی است، که لنزهای تماسی را قابل استفاده می سازد.
تصویر
میلیون ها نفر از زنان دنیای مدرن هم به خاطر مد و هم به خاطر راحتی، جوراب شلواری نایلونی می پوشند، مثل زنان دهه های گذشته که در زمان جنگ جهانی دوم جوراب های نایلونی می پوشیدند.
ص: 48
نفت به ساختن بسیاری از خاطرات کودکی ما از نقاشی هایمان با مدادرنگی در کلاس یا خانه کمک کرده است. مداد رنگی ها دارای روغن پارافین است، که یک ماده جامد روغنی ساخته شده از نفت است.
تصویر
شاید پارچه نخی پارچه ای باشد، که در زندگی روزمره استفاده زیادی از آن می کنیم، ولی شلوارها، بلوزها و لباس های دیگری که در برابر چروک و لکه مقاوم هستند، از جنس پلی استر می باشند.
تصویر
ص: 49
پانل های خورشیدی با جمع آوری انرژی از نور خورشید به کمک مردم و صنعت می آیند. ولی اغلب این پانل ها هنوز متکی بر رزین های نفتی و اجزای پلاستیکی در سلول های نیروزای نوری خود هستند.
تصویر
نفت به شکل گیری بسیاری از خاطرات رنگارنگ کودکی در مدرسه و خانه به انسان ها کمک کرده است. هر یک از مداد شمعی های جعبه نقاشی کودکان از پارافین تشکیل شده است، که یکی از محصولات نفتی مشهور به شمار می رود. این ماده بیشتر در تولید شمع شهرت یافته است.
تصویر
ص: 50
نفت پیچیده ترین ترکیب آلی روی زمین است که بیش از 17000 ترکیب شیمیایی در این ماده وجود دارد. نفت خام یک ماده یکنواخت نیست. هر نفتی طیف متفاوتی از مواد شیمیایی را دارد که روی پایداری و تجزیه پذیری آن تاثیر می گذارد. نفت خام اساسا از هیدروکربن ها ساخته شده است. این هیدروکربن ها که تعداد اتم کربن آن ها بین c1 (متان) تا c50 می باشد، در سه گروه پارافینی (آلکان ها)، نفتی (سیکلوآلکان ها) و آروماتیک قرار می گیرند. علاوه بر هیدروکربن ها نفت داری مقدار کمی ترکیبات آلی گوگرددار، نیتروژن دار و اکسیژن دار و مقدار بسیار جزئی ترکیبات آلی - فلزی، با پایه نیکل، وانادیم و آهن می باشد. از سویی دیگر نفت خام، همانند زغال سنگ به طور طبیعی از طریق فرآیندهای حرارت، فساد، تجزیه، فشار شدید در طبیعت و طی گذشت هزاران سال در لایه های زیرین زمین شکل می گیرد. نفت خامی که از زمین استخراج می شود از مواد شیمیایی مختلفی تشکیل شده است.
از نظر تجربی نفت را می توان به چهار جزء زیر دسته بندی نمود.
1- هیدروکربن های اشباع.
2- هیدروکربن های آروماتیک
3- مواد قطبی غیر هیدروکربنی مثل رزین
4- آسفالتن
نفت سبک بیشتر از هیدروکربن های اشباع و آروماتیک تشکیل شده است، که دارای درصد کمی از رزین و آسفالتن می باشد، اما نفت سنگین که ناشی از تجزیه نفت خام در شرایط بدون اکسیژن در مخازن طبیعی است، هیدروکربن اشباع و آروماتیک کمتری دارد و بیشتر از ترکیبات قطبی، رزین و آسفالتن تشکیل شده است. هنگام تجزیه زیستی نفت خام در محیط طبیعی مواد مشابه ای با تجزیه نفت سنگین حاصل می شود. در چنین حالتی کمبود هیدروکربن های اشباع و آروماتیک همراه با افزایش نسبی ترکیبات قطبی که به تجزیه زیستی مقاوم تر هستند، یک نشانه بارز تجزیه زیستی نفت خام در طبیعت است. به دلیل این که بیشترین قسمت نفت را هیدروکربن ها تشکیل می دهند، تجزیه آن ها از لحاظ کمی مهم ترین فرآیند حذف
ص: 51
نفت از محیط است. با این که ترکیبات آروماتیک و قطبی درصد کمتری از نفت خام را تشکیل می دهند، اما پایدارتر و سمی تر بوده و به زمان بیشتری برای تجزیه نیاز دارند.
فرآیند تولید نفت و گاز نیازمند به مرکز آزمایشگاهی خاصی برای پردازش اطلاعات و کنترل عملیات است. به عنوان مثال، اطلاعات مربوط به نفت خام تولیدی چاه ها باید در آزمایشگاه های خاصی پردازش شود. این نوع از مراکز آزمایشگاهی در قسمت های مختلف صنعت نفت مانند پالایشگاه ها وجود دارد.
دسته دیگری از فعالیت های آزمایشگاهی به استانداردسازی مربوط می شود. این واحد برای آزمون استانداردهای خود، عملیات آزمایشگاهی خاصی را انجام می دهد. چنین فعالیت هایی در آزمایشگاه های استاندارد شرکت ملی گاز انجام می گیرد.
میانگین قیمت نفت اوپک از سال 1960 تا سال 2018
کمترین قیمت در سال 1970 (سال 1348 شمسی) با قیمت هر بشکه 1 دلار و 21 سنت می باشد. و بیشترین قیمت نفت اوپک تا کنون در سال 2012 (1390 شمسی) می باشد.
تصویر
نمودار زیر تغییرات قیمت نفت خام اوپک از سال 1960 تا سال 2018 را نشان می دهد.
ص: 52
تصویر
بانک مرکزی با افزایش مستمر نرخ دلار رسمی از یک سو و دولت با تصاحب بخشی از سهم صندوق توسعه ملی، توانسته تا حد زیادی کاهش درآمد نفتی را جبران کند. اول از همه باید توجه کرد که درآمد نفتی سالانه کشور از حاصل ضرب میزان صادرات نفت در قیمت نفت صادراتی به دست می آید. طبیعتا عامل اول در اختیار ما است، و عامل دوم را شرایط جهانی تعیین می کنند. لذا اگر درآمد نفتی کشورمان با وجود ثابت ماندن رقم صادرات نفت، صرفا به سبب کاهش قیمت نفت، افت کرده باشد، شرایط با این که درآمد نفتی به سبب کاهش صادرات نفت و قیمت نفت، افت کند، تفاوت می کند. حقیقت آن است، که هم اکنون گزینه دوم رخ داده، یعنی همزمان با کاهش قیمت جهانی نفت، صادرات نفت ما نیز نزول کرده است.
تصویر
ص: 53
براساس قوانین موجود، درآمد نفتی کشور به سه بخش مهم تقسیم می شود. 5/ 14 درصد سهم شرکت ملی نفت برای توسعه پروژه های نفتی، 20 تا 30 درصد سهم صندوق توسعه ملی، یکی دو درصد سهم مناطق محروم و سایر مصارف، مابقی سهم دولت که بین 50 تا 60 درصد در سالیان اخیر متغیر بوده است. منظور از سهم دولت از درآمدهای نفتی، معادل ریالی ارز نفتی است، که دولت حق دارد در بودجه سالانه خرج کند.
نکته مهم دیگر در محاسبه سهم دولت از درآمدهای نفتی، قیمت ارز مرجع (نرخ تبدیل دلار به ریال در بودجه سالیانه) است. مثلا فرض کنید در یک سال نسبت به سال قبل، درآمدهای نفتی کشور به یک سوم کاهش یابد، اما از سوی دیگر، دولت نرخ ارز مرجع را 3 برابر کند. بنابراین عملا در سهم دولت از درآمدهای نفتی نسبت به سال قبل، تغییری رخ نداده است، فقط گران کردن دلار سبب تحمیل گرانی به جامعه خواهد شد. این ماجرا در سال جاری رخ داده به طور که دولت روزبه روز قیمت دلار رسمی را گران کرده که مشخص است، برای رفع کسری بودجه این کار را انجام داده است. در شرایط مفروض فوق، دولت حق ندارد از کاهش قیمت نفت گلایه کند، و عدم انضباط بودجه ای و کسری هایش را فقط به این ماجرا نسبت دهد، زیرا عملا سهم ریالی اش از درآمدهای نفتی تغییری نکرده است.
تصویر
ص: 54
در حالی که مسئولان دولت فعلی بارها با شیوه های تبلیغاتی با اشاره به قیمت بالای 100 دلار نفت در دولت قبل و مقایسه آن با قیمت کنونی آن، تلاش کرده اند در کسری درآمدهای خود اغراق نمایند، آمارهای بانک مرکزی نشان می دهد، با توجه به عوامل فوق (سهم دولت از درآمد نفت و نرخ ارز مرجع)، مصرف درآمدهای نفتی در بودجه های سالانه دولت یازدهم به هیچ عنوان نسبت به دولت قبل کاهش پیدا نکرده است. یعنی دولت با افزایش مستمر نرخ دلار رسمی از یک سو و تصاحب بخشی از سهم صندوق توسعه ملی، توانسته تا حد زیادی کاهش درآمد نفتی را جبران کند. بر مبنای آمار بانک مرکزی، درآمد نفتی مصرف شده در بودجه در دوره دولت یازدهم هیچ کاهشی نسبت به دوره قبل نداشته است.
تصویر
برای نزدیک ترین ارزیابی می توان به مصرف بودجه ای درآمد نفتی در 4 ماه اول سال 92 به عنوان ماه های پایانی دولت دهم با 8 ماه آخر همان سال اشاره کرد. براساس آمار بانک مرکزی در 4 ماه اول سال 92 دولت دهم به طور میانگین ماهانه 1500 میلیارد تومان از درآمد نفتی را در بودجه خرج کرد. این در حالی است که از ابتدای مرداد ماه 92 و با تغییر دولت این رقم بیش از 4.5 برابر افزایش یافت و به میانگین ماهانه 3240 تومان رسید، که بخشی از آن ناشی از افزایش 2 برابری نرخ ارز مرجع در ابتدای دولت یازدهم بود.
ص: 55
تصویر
در سال 1393 و نیمه اول امسال نیز با وجود افت فاحش قیمت جهانی نفت، به علت اقدامات جبرانی در کاهش سهم صندوق توسعه ملی و افزایش مستمر نرخ ارز مرجع، باز هم مصرف بودجه ای درآمدهای نفتی نسبت به دولت قبل کاهش پیدا نکرد. به عنوان مثال، در سال 1393 دولت یازدهم نزدیک به 63 هزار میلیارد تومان از محل درآمدهای نفتی در بودجه خرج کرد.
تصویر
شش نسل دیگر یعنی حدود 200 سال دیگر، سوخت های ساخته شده از هیدروکربن مثل امروز به وفور یافت نخواهند شد. این در حالی است که در آن زمان همچنان مردم می خواهند ماشین برانند یا هواپیماهایشان را در آسمان به پرواز در آورند و چراغ خانه هایش آن را روشن کنند. به همین دلیل بسیاری عقیده دارند با به
ص: 56
پایان رسیدن دورانی که نفت به سهولت در دسترس است، قیمت سوخت به میزان بسیار زیادی افزایش می یابد و رقابت بر سر منابع انرژی به تنازع بقا می انجامد. بنابراین از حالا لازم است درکی از این شرایط وجود داشته باشد تا این تنازع به جنگی داغ بدل نشود. خوشبختانه کشور ما با داشتن منابع عظیم گاز نگرانی های کمتری دارد، ولی به دلایل استراتژیک ناچار است چشم اندازی از آینده داشته باشد.
رابرت پی لافلین یکی از برندگان جایزه نوبل فیزیک قواعدی را درباره هیدروکربن هایی مثل گاز، نفت و زغال سنگ مطرح می کند. به گفته او موقعی که نفت تمام شود، قیمت گاز نوسان پیدا خواهد کرد. در آن زمان همه ارزانت رین گاز ممکن را می خواهند. اما با فناوری های در حال پیشرفت می توان این شرایط را مدیریت کرد. برای زمانی هم که ذغال سنگ تمام می شود، لازم است ابداعات بیشتری انجام شود تا جوامع ثباتشان را حفظ کنند.
اما با همه این ها چرا از حالا ذغال سنگ کمتر مورد استفاده قرار نمی گیرد؟ لافلین با استناد به نموداری نشان می دهد که در چندین کشور بین سوزاندن کربن با افزایش تولید ناخالص داخلی یا GDP پیوستگی وجود دارد و به همین دلیل است که وقتی صحبت از قطع استفاده از کربن به میان می آید، هیچ کس نمی خواهد اولین باشد. دلیل دیگر این است که ما هرگز به طور کامل از کربن رهایی نخواهیم یافت. فناوری های موجود و در حال توسعه می توانند بعضی از جنبه های مشکل منابع انرژی را حل کنند، اما قوانین فیزیک سدی را در مقابل بقیه ایجاد می کنند. برای مثال، موقعی که هیدروکربن ها دیگر به طور گسترده در دسترس نیستند انرژی هسته ای، خورشیدی و بادی می توانند چراغ ها را روشن نگه دارند.
روزی که نفت تمام می شود اگر لازم باشد تا مدتی می توان ذغال سنگ را به بنزین تبدیل کرد. همان طور که آلمانی ها در طول جنگ جهانی دوم با استفاده از فرآیندی که در دهه 1920 به وسیله Franz Fischer و Hans Tropsch توسعه داده شده بود، این کار را انجام دادند. اما در حال حاضر هیچ سوخت دیگری چگالی انرژی را ارایه نمی دهد، که برای پرواز هواپیما سوخت جت مهیا کند. به طور کلی امکان ندارد سوخت جت را اصلاح کنیم چراکه قوانین فیزیک را نقض می کند. ما نمی توانیم هواپیما داشته باشیم، مگر این که سوخت هیدروکربنی بسازیم.
ص: 57
تصویر
در دهه 1940، آلمان ها زغال سنگ را مورد استفاده قرار دادند. امروز، چندین گیاه هست که با آن ها می توان فرآیند به جاگذاری کربن را به جای ذغال سنگ با گاز طبیعی شروع کرد. در آینده مواد اولیه دیگری مثل مواد گیاهی هم وجود خواهد داشت. در این زمینه نمی توان بخش کشاورزی را به تنهایی به عنوان منبع در نظر گرفت. اما ترکیبی از منابع را می توان مورد استفاده قرار داد. این منابع می تواند شامل گیاهانی که در آب شور رشد می کنند باشد.
تصویر
در این صورت روزی که نفت ناپدید می شود، هیچ تغییری در پمپ گاز به وجود نخواهد آمد. چراکه فناوری های لازم در دسترس است. خبر خوب این است که اگر زمانی بتوانید گیاهان Fischer-Tropsch را بسازید، هرچیز دیگری که شامل زباله می شود را هم می توانید برای تبدیل به سوخت بیولوژیکی مورد استفاده قرار دهید. مشکل بزرگ هزینه سرمایه اولیه است. ما می توانیم به مرور زمان امکانات را فراهم کنیم.
ص: 58
1) www.shana.ir
2) www.wikipedia.org
3) www.deneshenaft.ir
4) www.footofan.com
5) www.coca.ir
6) www.bartarinha.ir
7) www.aryabazar.com
8) www.setare.com
9) www.aftabir.com
10) www.nioc.ir
11) www.mashreghnews.ir
ص: 59