تاریخچه

این ماده را از قرنها پیش بصورتگاز در آتشکده و یا به فرمقیر (کاده ای که پس از تبخیر مواد فرار یاسبک نفت از آن باقی می‌ماند) می‌شناخته‌اند یا بطوری که در کتب مقدس و تاریخی اشارهشده است که در ساختمان برج بابل از قیر استفاده گردیده و کشتی نوح و گهواره موسینیز به قیر اندوده بوده است. بابلی‌ها از قیر بعنوان ماده قابل احتراق در چراغها وتهیه ساروج جهت غیر قابل نفوذ نمودن سدها و بالاخره جهت استحکام جاده‌ها استفادهمی‌کرده‌اند.
مدت زمان مدیدی ، مورد استعمال نفت فقط برای مصارف خانگی و یابه عنوان چرب‌کننده‌ها بود، اما از آغاز قرن شانزدهم میلادی روز به روز موارداستعمال آن رو به افزایش نهاد تا اینکه در سال1854دو نفر داروساز وجود یکفراکسیون سبک قابل اشتعال را درروغن زمینی تشخیص دادندو همچنین به کمکتقطیر ، مواددیگری بدست آوردند که برای ایجاد روشنایی بکار می‌رفت. بر اساس این کار آزمایشگاهیبود که بعدا دستگاههای عظیمتصفیهنفت طرح‌ریزی و مورد بهره برداری قرار گرفت. صنعت نفت در آتازونی در سال1859شروع شد.

تاریخچه استخراج نفت در ایران

صنعت نفت ایران نیز از سال1908پساز هفت سال تفحص مکتشفین و کشف نفت درمسجدسلیمانواقع در دامنه جبال زاگرس، پا به عرصه وجود گذاشت.

نفت خام

امروزه چاههای نفت متعددی در سراسر جهان وجود دارد که از آنها نفتاستخراج می‌کنند و به نفتی که از چاه بیرون کشیده می‌شود،نفت خام می‌گویند. نفت خام را تصفیه می‌کنند، یعنی هیدروکربنهای گوناگونی را که نفت خام ازآنها تشکیل شده است از یکدیگر جدا می‌کنند که به این کارپالایشنفت می‌گویند و در پالایشگاهها این کار انجام می‌شود. نفت منبع انرژی و سرچشمهمواد اولیه بسیاری از ترکیبات شیمیایی است و این دور از عوامل اصلی اقتصادی مدرنبشمار می‌رود. در صنایع جدید از ثروت بیکران و تغییر و تبدیل مواد خام اولیه آنبی‌اندازه استفاده می‌شود.

تشکیل نفت

نحوه پیدایش نفت دقیقا تشخیص داده نشده و در این مورد فرضیاتگوناگونی پیشنهاد شده است. برخی از این تئوریها ، مربوط به موادمعدنی و بعضی دیگر مربوط به ترکیباتآلی می‌باشد.

تشکیل نفت از مواد معدنی

اساس این فرضیه بر این است که کربورهایفلزی تشکیل شده در اعماق زمیندر اثر تماس با آب‌هایی که در زمین نفوذ می‌نماید، ابتدا ایجادهیدروکربورهای استیلنیبا رشته زنجیر کوتاهمی‌کند. سپس هیدروکربورهای حاصل در اثر تراکم و پلیمریزه شدن ایجاد ترکیبات پیچیدهوکمپلکس رامی نماید که اغلب آنها اشباع شده است.

تشکیل نفت از مواد آلی

بر اساس این فرضیه تشکیل نفت را در اثر تجزیه بدنحیوانات در مجاورتآب و دور ازهوامی‌دانند. زیرا در این شرایط ، قسمتاعظم موادازته وگوگردی تخریب وموادچرب باقیمانده در اثرآب ،هیدرولیز می‌گردد. اسیدهای چربحاصله ، تحت اثرفشار و درجه حرارت بااز دست دادن عوامل اسیدی تولید هیدروکربورهائی با یک اتم کربن کمترمی‌نماید.

"انگلرEngler" از تقطیر حیوانات دریائی توانستهاست مواد نفتی را تهیه نماید و با توجه به خاصیت "چرخشنوری" مواد نفتی که علت آن وجودگلستریناست (ماده ای که در بدن حیواناتوجود دارد) این فرضیه بیان و مورد تایید شده است. در صورتی که فرضیه های دیگر کهمبتنی بر اساس مواد معدنی در تشکیل نفت می‌باشد، هیچگونه توضیح و دلیل قانع کنندهای در مورد این ویژگی نمی‌تواند بیان نماید.

همچنین نفت می‌تواند از تجزیهگیاهان تولید گردد. در این حالت ، خاصیت چرخش نور را به علت وجود ترکیب مشابهگلسترین یعنیپلی استرولهامی‌دانند."مرازک Mrazec" ،میکروبهارا در این تغییر و تبدیل موثرمی‌داند.
تئوری تشکیل نفت بر مبنای مواد آلی ، فعلا بیشتر مورد قبول می‌باشدو اختلاف قابل ملاحظه‌ای را که بینژیزمان‌ها (منابع نفتی) مشاهده می‌گردد،بعلت شرایط و عوامل مختلف تشیکل ژیزمان‌ها می‌دانند.

مواد سازنده نفت خام

مواد سازنده نفت از نظر نوع هیدروکربور و همچنین ازنظر نوع ترکیبات هترواتم دار بستگی به محل و شرایط تشکیل آن دارد. بنابراین مقداردرصد مواد سازنده نفت خام در یک منبع نسبت به منبع دیگر تغییر می‌کند. بطور کلیمواد سازنده نفت شامل: هیدروکربورها- ترکیبات اکسیژنه - سولفوره - ازتهومواد معدنیمی‌باشد.

خواص نفت خام

گرانی

چگالی نفتهای خام را بیشتر بر حسب درجهA.P.Iبه جای گرانیویژه (چگالی نسبی) بیان می‌کنند. ارتباط بین این دو ، به گونه ای است که افزایشگرانی API با کاهش گرانی ویژه مطابقت می‌کند. گرانی نفت خام می‌تواند بین پایینتراز10APIتا بالاتر از50APIقرار بگیرد، ولی گرانی اکثر نفتهای خامدر گستره بین20تا45APIقرار دارد. گرانی API همواره به نمونه مایعدر 60 درجه فارینهایت اشاره دارد.

مقدار گوگرد

مقدار گوگرد و گرانی API دو خاصیتی هستند که بیشترین اثر رابه ارزش‌گذاری نفت خام دارند. مقدار گوگرد بر حسب درصد وزنی گوگرد بیان می‌شود وبین 0,1 در صد تا 5 درصد تغییر می‌کند. نفتهایی که بیش از 0,5 درصد گوگرد دارند، درمقایسه با نفتهای کم‌گوگردتر ، معمولا محتاج فراورشهای گسترده‌تری هستند.

نقطه ریزش

نقطه ریزش نفت خام بر حسبF˚یاc˚معرف تقریبیپارافینی‌بودن یاآروماتیکی‌بودن نسبی آن است. هرچه نقطه ریزش پایینتر باشد، مقدار پارافین کمتر و مقدارآروماتیک بیشتر است.

حلالیت

قابلیت انحلال هیدروکربورها در آب عموما خیلی کم می‌باشد. مقدار آبموجود در هیدروکربورها با افزایش درجه حرارت زیاد می‌شود. حلالیت هیدروکربورها درکلروفرم ، سولفورکربن و تتراکلریدکربن حائز اهمیت است که با افزایش درجه حرارت ،زیاد و با افزایش وزن مولکولی کاسته می‌گردد. قابلیتانحلال آروماتیکها بیشتر بوده و بعد از آنهااولفین‌ها - نفتن‌ها - متانی‌هاقرار دارد.

ضمنا قابلیت انحلال ترکیبات اکسیژنه - ازته - سولفوره ، کمتر از هیدروکربورها می‌باشد. بالاخره نفت ، حلال هیدروکربورهایگازی‌شکل و تقریبا تمام هیدرورکربورهایجامد - گریس‌ها - رزین‌ها - گوگرد وید می‌باشد.

نقطه جوش

نقطه جوش هیدروکربورهای خالص با وزن مولکولی و همچنین برایسری‌های مختلف با تعداد مساوی اتمکربن بترتیب ازهیدروکربورهای اشباع‌شده به اولفین‌ها - نفتن‌ها و آروماتیکها افزایش می‌یابد. بدینترتیب نقطه جوش هیدروکربورهای اشباع شده و اولفین‌ها از همه کمتر و سیکلوآلکان‌ها وآروماتیکها از سایرین بیشتر می‌باشد.

برای برش‌های نفتی که مخلوطی ازهیدروکربورهای مختلف می‌باشند، یک نقطه جوش ابتدائی و یک نقطه جوش انتهایی در نظرگرفته می‌شود و حد فاصل بین این دو نقطه برای یک برش به نوع مواد سازنده اغلب زیادو متغیر می‌باشد که به این حد فاصل بین دو نقطه "گستره تقطیر" گفته می‌شود.

گرمای نهان تبخیر

گرمای نهان تبخیردر یک سری همولوگ ازهیدروکربن‌ها بترتیب از مواد سبک به سنگین کاهش می‌یابد و همچنین مقدار آن از یکسری به سری دیگر ، مثلا بترتیب از آروماتیکها به نفتن‌ها و هیدروکربورهای اشباع شدهنقصان می‌یابد. بنابراین گرمای نهان تبخیر با دانسیته فراکسیون مربوط بستگی دارد.

قدرت حرارتی

قدرت حرارتی عبارت از مقدار کالری است که ازسوختن یک گرم ماده حاصل می‌شود. قدرت حرارتی هیدروکربورها به ساختمان مولکولی آنها و قدرتحرارتی یک برش نفتی به نوع و مواد سازنده آن سبتگی دارد. قدرت حرارتی متان بیشتر ازسایر هیدروکربورها و برابر با 13310 کیلوکالری به ازای یک کیلوگرم می‌باشد و موادسنگین حاصله از نفت خام دارای قدرت حرارتی در حدود 10000 کیلو کالری می‌باشد.

اثر اسید نیتریک

هیدروکربورها در اثراسید نیتریکبه ترکیبات نیتره یا پلی‌نیترهتبدیل می‌شود. نیتراسیون برخی از مواد نفتی منجر به تهیه ترکیبات منفجره یا موادرنگین می‌گردد.

موارد استعمال برخی از برش های نفتی بدست آمده از نفت خام

شیرین کردن آب دریا

یکی از موارد استعمال گازهای نفتی در صنایع وابسته بهپالایشگاهها تهیه آب شیرین از آب شور می‌باشد.

به عنوان سوخت

از جمله ،بنزین برای سوختموتورهای مختلف ، کروزون سوخت اغلب تراکتورها و ماشین‌های مورد استفاده در کشاورزیو همچنین موتورهای جت هواپیماها اغلب از کروزون یانفت سفیدمی‌باشد،گازوئیلکه موتورهای دیزل بعنوان سوخت ازنفت گاز (گازوئیل) استفاده می‌نمایند،نفتکوره یا مازوت یک جسم قابل احتراق با قدرت حرارتی 10500 کالری بوده که بخوبیمی‌تواند جانشینزغالسنگ گردد و سوختن آن تقریبا بدون دود انجام می‌گیرد.

روشنایی

از کروزون جهت روشنایی و همچنین برای علامت دادن به کمک آتشاستفاده می‌شود، چون نقطه اشتعال کروزون بالاتر از 35 درجه است، لذا از نظرآتش‌سوزی خطری ندارد.

حلال

از هیدروکربورهای C4 تا C10 می‌توان برش‌هائی با دانسیته و نقاط جوشابتدائی و انتهایی متفاوت تهیه نمود که مورد استعمال آنها اغلب بعنوان حلالمی‌باشد. بعنوان مثال ،اتر نفتیک حلال سبک با نقطه جوش 75-30 درجهسانتیگراد ووایت اسپیریت (حلال سنگین) که از تقطیر بنزین بدست می‌آیدبعنوان حلال ، رنگ‌های نقاشی و ورنی ها استفاده می‌گردد. همچنین برای تمیز کردنالیاف گیاهی و حیوانی و یا سطح فلزات از برش‌های خیلی فرار (تقطیر شده قبل از 110درجه سانتیگراد) استفاده می‌شود.

روان کاری

روغنهای چرب کننده:نوعی روغن که جهت روان کاری بکار می‌رود. بستگی بهشارژ ، سرعت ، درجه حرارت دستگاه دارد. انواع روغنها عبارتند از:

1.     روغن دوک برای چرب کردن دوک ، موتورهای الکتریکی کوچک و ماشین هاینساجی و سانتریفوژهای کوچک

2.     روغن ماشین‌های یخ سازی جهت روغنکاری کمپرسورهای آمونیاکی کارخانجات یخ‌سازی

3.     روغن ماشین‌های سبک جهت روان کاری موتورهای الکتریکی ، دینام‌ها و سانتریفوژهایبا قدرت متوسط

4.     روغن ماشین‌های سنگین مخصوص روغنکاری موتورهای دیزلی است مانند دیزل‌هایسورشارژه و غیره

5.     روغن برای سیلندرهای ماشین بخار

6.     روغن برای توربین ها

7.     روغن برای موتورهای انفجاری (اتومبیل و غیره)

8.     روغن دنده

9.     روغن موتورهایی که دائما با آب در تماس است.

·         گریس ها:یک روان کننده نیمه جامد است و متشکل از یک روغن نفتی و یک پرکننده (از سریصابونهای فلزی) یا سفت‌کننده (از موادپلیمری) می‌باشد. کاربرد گریس بیشتر برای اتومبیل‌ها و برخی صنایع مناسب می‌باشد.

·         آسفالت و قیراندودی:در حال حاضر 75 درصد از باقیمانده حاصل از عملتقطیر در خلاء برای پوشش جاده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

·         موارد استعمال داروئی:از قبیلوازلینباعث نرم شدنپوستبدن گردیده و برای بهبود سرمازدگی نیز موثر است.

·         پارافین:از پارافین ذوب شده و خالص شده جهت ساخت داروهای زیبائیاستفاده می‌گردد.

·         گلیسیرین:مقدار قابل ملاحظه ای از این ماده ، از نفت تهیه می‌گردد. علاوه بر مصارفی که گلیسیرین در صنعت (برای تهیه باروت دینامیت ، مرکب و غیره) دارد، از آن برای فرم نگه داشتن پوست بدن و یا تهیه داروهائی از قبیلگلیسیرینیدهاستفاده می‌شود.

در ابتدا بد نيست که يک نگاه کلی به سرچشمه  نفت خام و ترکيبات آن بيندازيم. بسياری از دانشمندان عقيده دارند که نفت از باقيمانده موجودات ريز و گياهانی که صدها ميليون سال پيش در درياها می زيسته اند به وجود آمده است.  زمانی که آنان مرده اند  ، بدن آنان در کف دريا ، بين رسوبات دريا محصور شده  است.

بعد از ميليونها سال ، گرما و فشار آنها را به نفت و گاز تبديل کرده است. نفت و گاز معمولاً همراه  با هم در پوسته زمين يافت می شوند و  برای به دست آوردن آنها نياز به حفاری در پوسته زمين است. در نمودار زير  دوره زمانی شکل گيری نفت خام نمايش داده شده است.

نفت خام و گاز در اعماق زمين ، بين چين خوردگيها و سنگهايي که دارای خلل و فرج است يافت می شود.

اما ترکيبات نفت خام چيست؟ نفت خام مخلوطی از هيدروکربنهای مختلف است از هيدروکربنهای سبک C1 تا هيدروکربنهای سنگين. همچنين شامل بعضي از نمکها ، فلزات و غيره می باشد. اگر هر هيدروکربن را  به وسيله يک توپ با اندازه مشخص  نشان دهيم ، شکل زير بيانگر ترکيبات نفت خام است:

همانطور که در شکل مشخص است ، نفت خام مشتمل بر انواع هيدروکربن ها می باشد. به علاوه ترکيبات ديگری به رنگهای آبی و  زرد نيز ديده می شود که نمکها و ساير ناخالصی ها می باشند.