نفت خام چیست
نفت خام (crude oil/Petroleum) یک مایع بودار به رنگ زرد تا سیاه است که از یک مخلوط از ترکیبات هیدروکربنی با وزن‌های مولکولی گوناگون و ترکیبات آلی مایع دیگر تشکیل شده است و در زیر زمین در مخازن نفت یافت می‌شود. هم‌اکنون بیش از دو سوم انرژی مصرفی جهان از نفت تامین می‌گردد. سوخت فسیلی (fossol fuel) زمانی تشکیل می‌شود که مقادیر زیاد ارگانیزم‌های مرده که معمولا شامل زئوپلانکتون و جلبک هستند در زیرسنگ‌های رسوبی مدفون می‌شوند و تحت فشار و دمای شدید قرار می‌گیرند.
نفت از دو عنصر کربن و هیدروژن تشکیل شده است و به همین دلیل آن را هیدروکربن می‌نامند. نفت ترکیب شیمیایی خاصی ندارد؛ زیرا کربن و هیدروژن به روش‌های مختلفی با هم ترکیب می‌شوند و هزاران ماده نفتی ایجاد می‌کنند. در نتیجه ترکیب شدن کربن و هیدروژن از راه‌های مختلف، مواد نفتی جامد، مایع و گاز به دست می‌آیند. از ترکیب ساده و سبک این دو عنصر، گازی به نام متان تولید می‌شود که به گاز طبیعی (natural gas) معروف است. اگر کربن و هیدروژن به صورت پیچیده‌تری ترکیب شوند، ماده سخت و سیاهی به نام قیر (tar) به وجود می‌آید. این ماده برای ساختن جاده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. گاهی این دو عنصر به گونه‌ای ترکیب می‌شوند که نفت مایع حاصل می‌شود. ترکیبات مایع از گاز سنگین‌تر و از جامد سبک‌تر هستند. سبک‌ترین مایع نفتی بنزین (petrol) است که به عنوان سوخت موتور به کار می‌رود و سنگین‌ترین آنها گریس و روغن موتور هستند. در لایه‌های زیرین زمین، انواع زیادی از نفت مایع با یکدیگر مخلوط می‌شوند و ماده‌ای به نام نفت خام به وجود می‌آورند.
از اواسط دهه 1950، نفت به دلیل دانسیته انرژی بالا، حمل آسان و فراوانی نسبی زیاد تبدیل به مهم‌ترین منبع انرژی شد. همچنین نفت خام ماده اولیه بسیاری از محصولات شیمیایی است که شامل مواد دارویی، حلال‌ها، کودهای شیمیایی، آفت‌کش‌ها و پلاستیک‌ها می‌شود. 16 درصد از نفت به جای استفاده در تولید انرژی، برای تولید این مواد استفاده می‌شود.
نفت خام در سنگ‌های متخلخل (porous) در لایه‌های بالایی پوسته زمین یافت می‌شود. همچنین نفت خام در شن‌های نفتی (oil sands) یا شن‌های قیری (tar sands) نیز وجود دارد. منابع نفتی شناخته شده حدود 190 کیلومتر مکعب (1.2 تریلیون بشکه) بدون احتساب شن‌های نفتی و یا 595 کیلومتر مکعب با احتساب شن‌های نفتی (3.74 تریلیون بشکه) تخمین زده می‌شوند. مصرف فعلی حدود 84 میلیون بشکه (10[SUP]6[/SUP]×13.4متر مکعب) در روز و یا 4.9 کیلومتر مکعب در سال می‌شود. این مقدار تنها حدود 120 سال کافی است، آن هم در صورتی که تقاضای کنونی ثابت بماند.
نفت خام ممکن است با دخالت عواملی به رنگ‌های زرد، سبز، قهوه‌ای، قهوه‌ای تیره تا سیاه مشاهده گردد. این ماده دارای بوی خاصی می‌باشد.
ویسکوزیته نفت خام
نفت خام درسطح زمین دارای ویسکوزیته بیش‌تری است. زیرا در مخزن زیرزمینی با افزایش عمق مخزن، دما نیز افزایش می‌یابد. همچنین سن نفت را درطیف تغییرات ویسکوزیته سهیم می‌دانند.
وزن مخصوص نفت خام
یکی از خواص فیزیکی نفت خام که ارزش اقتصادی نفت خام بر مبنای آن سنجیده می‌شود، وزن مخصوص (specific gravity) یا SG آن می‌باشد. بیش‌تر کشورهای جهان، وزن مخصوص نفت خام را برحسب درجه API که یک مقیاس آمریکایی است محاسبه می‌کنند. وزن مخصوص نفت خام را در کشورهای اروپایی با درجه‌بندی Baume محاسبه می‌کنند که از لحاظ مقدار اندکی از درجه API کم‌تر می‌باشد. وزن مخصوص نفت خام مانند سایر مواد و مایعات برمبنای قانون کلی که همان وزن واحد حجم مایع است، در دمای 60 درجه فارنهایت و فشار 1 اتمسفر سنجیده می‌شود. این مقدار در فرمول جایگزین می‌شود و وزن مخصوص نفت خام بر حسب درجه API یا درجه Baume به دست می‌آید. با توجه به این که برای آب خالص وزن مخصوص برابر با 1 می‌باشد، وزن مخصوص آب با درجه API برابر با 10 خواهد بود. به دلیل کوچک‌تر بودن وزن مخصوص نفت از آب، در مقیاس API همواره عددی بزرگ‌تر از 10 را برای وزن مخصوص نفت در دمای 60 درجه فارنهایت خواهیم داشت. یکی از عواملی که سبب تغییر در وزن مخصوص نفت خام می‌شود تغییرات دما است. با بالارفتن دما وزن مخصوص کم‌تر شده و به درجه API افزوده می‌شود. همچنین بالا رفتن دما اثر معکوسی بر روی ویسکوزیته نفت خام می‌گذارد.
انواع مختلف نفت برحسب API
- نفت سنگین با 10 الی 20 درجه API
- نفت متوسط با 20 الی 30 درجه API
- نفت سبک با بیش از 30 درجه API
ارزش حرارتی و گرمای ویژه نفت خام
ارزش حرارتی پایین (lower heating value) نفت بین 9000 الی 11000 کیلوکالری است. گرمای ویژه (specific heat) نفت در دمای معمولی از 0.35 الی 0.55 کیلوکالری به کیلوگرم درجه سانتی‌گراد است که در صورت افزایش دما به مقدار آن افزوده می‌شود.
نقطه تبخیر نفت
نقطه تبخیر (flash point) نفت به مقدار مواد زود جوش آن مربوط است و می‌تواند از صفر تا 200 درجه سانتی‌گراد باشد. در حمل و نقل نفت خام به دلایل ایمنی، قسمتی از زودجوش‌ها را پایدار نموده و نقطه تبخیر را بالا می‌برند.
نقطه ریزش نفت خام
نقطه ریزش (pour point) نفت خام دمایی است که در آن خاصیت جاری شدن نفت خام به اتمام می‌رسد. این دما در حمل و نقل و انبارکردن نفت اهمیت زیادی دارد.
نفت خام بیش‌تر به وسیله حفاری نفت (oil drilling) استخراج می‌شود. این کار پس از مطالعات زمین‌شناسی ساختاری در مقیاس مخزن، آنالیز حوضچه رسوبی، تعیین مشخصات مخزن (بیش‌تر از نظر تخلخل و نفوذ پذیری) انجام می‌شود. نفت خام به راحتی به وسیله نقطه جوش پالایش و جداسازی می‌گردد و به تعداد زیادی از محصولات مصرفی از بنزین و نفت سفید تا آسفالت و واکنش‌گرهای شیمیایی مورد استفاده در تولید پلاستیک و داروسازی جداسازی می‌شود. نفت خام در ساخت طیف گسترده‌ای از مواد استفاده می‌شود و تخمین زده می‌شود که مصرف جهانی حدود 90 میلیون بشکه در روز است.
استفاده از سوخت های فسیلی مانند نفت خام می‌تواند تاثیر منفی بر زیست کره زمین را داشته باشد و آلاینده‌ها و گازهای گلخانه‌ای را به هوا آزاد کند و اکوسیستم‌ها را در اثر رویدادهایی مانند نشت نفت تخریب نماید.
ترکیب نفت خام
نفت خام شامل تمام هیدروکربن‌های مایع، گاز و جامد است. در شرایط فشار و دمای سطح زمین، هیدروکربن‌های سبک‌تر متان، اتان، پروپان و بوتان به صورت گاز در می‌آیند؛ در حالی که پنتان و هیدروکربن‌های سنگین‌تر به شکل مایع یا جامد می‌مانند. با این حال در یک مخزن نفت زیر زمینی، نسبت گاز، مایع و جامد به شرایط زیر سطحی دیاگرام فازی (phase diagram) مخلوط نفت بستگی دارد.
چاه نفت بیش‌تر نفت خام تولید می‌کند که کمی گاز طبیعی در آن محلول است. از آن‌جا که فشار سطح پایین‌تر از زیر زمین است، بخشی از گاز از محلول خارج می‌شود که می‌تواند بازیافت و یا سوزانده شود که به آن گاز همراه (associated gas) یا گاز محلول (solution gas) می‌گویند. یک چاه گاز بیش تر گاز طبیعی تولید می‌کند. البته به دلیل این که دما و فشار زیرزمینی بالاتر از سطح است، این گاز می‌تواند هیدروکربن‌های سنگین‌تری مانند پنتان، هگزان و هپتان را در حالت گازی داشته باشد. در شرایط سطح این گازها کندانس می‌شوند و تشکیل میعانات گاز طبیعی (natural gas condensate) می‌دهند که اغلب به آنها میعانات یا کندانس (condensate) گفته می‌شود. ظاهر کندانس شبیه بنزین و ترکیب آن شبیته برخی از نفت‌های خام سبک فرار است.
شیمی نفت خام
نفت خام مخلوطی از تعداد بسیاری از هیدروکربن‌های مختلف است. فراوان‌ترین مولکول‌ها آلکن‌ها (alkanes) ، پارافین (parafines)، سیکلوآلکن‌ها (cycloalkanes) ، نفتن‌ها (naphthenes)، هیدروکربن‌های آروماتیک (aromatic hydrocarbons) و مواد شیمیایی پیچیده‌تر مانند آسفالتن (asphaltenes) هستند. هر یک از انواع نفت خام دارای ترکیبی منحصر به فرد از مولکول‌ها هستند که خواص فیزیکی و شیمیایی آن مانند رنگ و غلظت را تعریف می‌کنند.
آخرین ویرایش توسط مدیر:
