مشخصات نفت

نفت خام به جهت وجودترکیبات گوگردبوی نامطلوبی دارد. بخش اعظمنفت خام ازهیدراتهایکربن تشکیل شده و مقدار کمی عناصر دیگر نیز به آن مخلوط می‌گردد، که این عناصردر زیر با درصدشان نشان داده شده‌اند.

جدول ازسلی (1985)

دراین جدول عناصر دیگری مانندوانادیوم،نیکل واورانیوم با درصد وزنی حداکثر 0.1 در ترکیب نفت خام موجود هستند. بعلاوه در خاکستر نفت خامآثاری از عناصر C r ، Cu ، Pb ، Mn ، Sr ، Ba ، Mo ، Mg ، Ca ، Ti ، Al ، Fe و Si یافت می‌شود که بعضی از عناصر بالا مانند V-Ni-U احتمالا در رابطه با عنصر ارگانیکیاولیه (مادر) بوجود آمده و بعضی دیگر از عناصر مشخصات ژئوشیمیایی سنگ دربرگزیده رانشان می‌دهند.
قابل ذکر است که آثاری از نمک ،آب وسولفید هیدروژننیز درنفت خام مشاهدهمی‌شوند.

خواص فیزیکی نفت خام

ویسکوزیته

همانطور که نفت خام ممکن است با دخالت عواملی به رنگهای زرد ،سبز ، قهوه‌ای ، قهوه‌ای تیره تا سیاه مشاهده گردد، لذا ویسکوزیته متغیر را برایآنها خواهیم داشت. بنابراین نفت خام درسطح زمین دارایویسکوزیتهبیشتر بوده و بعبارتی ویسکوزتراست. چون در مخزن زیرزمینی یکی از عوامل دخیل حرارت موجود درمخزن می‌باشد، که همراهبا این عامل ، عمق نیز موثر می‌باشد. همچنین سن نفت را به لحاظ زمان مخزن شدن رادرطیف تغییرات ویسکوزیته سهیم می‌دانند.

ترکیبات مولکولی نفت خام

تعدادترکیبات مولکولی نفت خاموابسته به سن زمینشناسی آن ، عمق تشکیل آن ، منشا آن و موقعیت جغرافیایی آن متغیر می‌باشد. برای مثالنفت خام Ponca city از Oklahoma شامل حداقل 234 ترکیب مولکولی می‌باشد.

گروههای تشکیل دهنده نفت خام

هیدروکربنها (Hydrocarbons)

هیدروکربنها همانطور که از نامشان مشخص است،شامل گروههایی هستند که ترکیبات ملکولی آنها فقط ازهیدروژن وکربن تشکیل شده است. انواع هیدروکربنها عبارتند از :

·         هیدروکربن‌های پارافینی (پارافینها)

·         هیدروکربنهای نفتنی (سیکلوپارافینها یا نفتنیکها )

·         هیدروکربنهای آروماتیک (بنزنوئیدها)

غیرهیدروکربنها (Heterocompounds)

این گروه شامل ترکیباتی غیر از هیدروژنو کربن می‌باشند و عناصری از قبیلاکسیژن ،نیتروژن ،گوگرد ، اتمهایفلزی همراه با هر کدام از اینها و یا ترکیب با همه اینها نظیر Ni ، V می‌باشد.

وزن مخصوص نفت خام

از خواص فیزیکی نفت خام که ارزش اقتصادی نفت خام برمبنای آن سنجیده می‌شود، وزن مخصوص آن می‌باشد. لذا سنجش و نحوه محاسبه فرمول آنمهم است. اکثر کشورهای جهان ، وزن مخصوص نفت خام را برحسب درجه A.P.I که یک درجهبندی آمریکائی است، محاسبه می‌کنند. مشابه همین درجه بندی و سنجش ، وزن مخصوص نفتخام را در کشورهای اروپائی با درجه بندی Baume محاسبه می‌کنند که از لحاظ مقداراندکی از درجه A. P.I کمتر می‌باشد.

سنجش وزن مخصوص نفت خام

سنجش وزن مخصوص نفت خام مانند سایر مواد و مایعاتبرمبنای قانون کلی که همان وزن واحد حجم مایع است، در شرایط^ºF 60 و P=1at سنجیده می‌شود و مقدار آن در فرمول جایگزین شده و وزن مخصوص نفت خام را برحسب درجه A.P.I یا درجه Baume می‌دهد.

= درجه A.P.I امریکائی

= درجه Baume اروپایی

بدلیل اینکه S.G (Pure water)=1 می‌باشد. لذا وزن مخصوص آب بادرجه 10 ، API خواهدبود. بدلیل کوچکتر بودن وزن مخصوص نفت از آب که همواره عددیکوچکتر از 1 را برای وزن مخصوص نفت در 60^ºF خواهیم داشت. لذا هیچوقت درجدولها و محاسبات ، وزن مخصوص نفت بر حسب درجه A.P.I کوچکتر و مساوی 10 نخواهیمداشت.

تاثیر درجه حرارت بر وزن مخصوص نفت خام

از عواملی که سبب تغییر در وزنمخصوص نفت خام می‌شوند، تغییراتدما است. یعنی با بالارفتندما ، وزن مخصوص کمتر شده و به درجه A. P.I افزوده می‌شود. همچنین بالا رفتن درجهحرارت اثر معکوس بر روی ویسکوزیته نفت خام می‌گذارد.

انواع مختلف نفت برحسب A.P.I

·         نفت سنگین با 10 الی 20 درجه A.P.I

·         نفت متوسط با 20 الی 30 درجه A.P.I

·         نفت سبک با بیش از 30 درجه A.P.I

وزن مخصوص نفت‌ها بستگی بهماهیت هیدروکربورهای مختلف دارد. هر قدر مقدارگاز محلول در روغن بیشترباشد،چگالی آن کمترخواهد بود. بنابراینپارافین‌هادارای پایین ترین چگالی ونفتیک‌هاکمی بالاتر وآروماتیک‌هابالاترین چگالی را دارند.

ضریب انبساط نفت خام

ضریب انبساط نفت خام از 6.1x10^-4 الی 8.3x10^-4 در نوسان بوده که با کاهش چگالی ، ضریب انبساط آن افزایشمی‌یابد.

ارزش حرارتی و گرمایی ویژه نفت خام

ارزش حرارتی پایین نفت بین 9000 الی 11000 کیلوکالری است. گرمای ویژه نفت در دمای معمولی از 0.35 الی 0.55 کیلوکالری بهکیلوگرم درجه است، که در صورت ازدیاد درجه حرارت به مقدار آن افزوده می‌شود.

نقطه اشتعال نفت

نقطه اشتعال نفت نیز به مقدار مواد زود جوش آن مربوط است،و می‌تواند از صفر الی 200C باشد. لذا در حمل و نقل نفت خام به دلایل ایمنی ، قسمتیاز زودجوش‌ها را پایدار نموده و نقطه اشتعال را بالا می‌برند.

نقطه سفت شدن نفت خام

نقطه سفت شدن نفت خام عبارتست از دمائی که در آنخاصیت جاری شدن نفت خام به اتمام می‌رسد. این دما در حمل و نقل و انبارکردن نفتاهمیت بسزائی دارد.

پالایش نفت خام

از تصفیه یا پالایش نفت خام می‌توان فرآورده‌های زیادیبدست آورد، که قابل فروش در بازار باشند. نخستین گام در پالایش نفت خام عملتقطیراست. تحمیل حرارت‌های زیاد در موقعتقطیر باعث تجزیه و شکسته شدن مولکول‌های نفت شده و اشکالاتی در ادامه پالایش نفتبوجود می‌آورد، که از عواقب آن ، ضایع شدن مواد و افاطلاعات اولیه.زایش هرینه را می‌توان نام برد

قندها،نشاسته‌ها وسلولز به گروهیاز ترکیبات کههیدرات کربننامیدهمی‌شوند، تعلق دارند. نام مذکور از این واقعیت سرچشمه می‌گیرد که اکثر ترکیبات ازاین نوع دارای فرمول عمومیهستند وبنابراین می‌توان آنها راهیدرات کربننامید. ولی هیدراتهای کربن ، حاویآب نیستند. آنها هیدروکسی آلدئیدها ، هیدروکسی کتونها یا مواد مشتق از آنهاهستند.

هیدراتهای کربن مواد اصلی ترکیباتی هستند کهگیاهان ازآنها تشکیل شده‌اند. آنها غذاهای مهم حیواناتند، بدین معنی که زنجیرهای کربنی رابرای ترکیباتی که توسط موجودات زنده سنتز می‌شوند، فراهم می‌کنند و به عنوان منبعانرژی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

هیدرات کربن بر اساس درجه پلیمر شدنتراکمی ، به سه گروه تقسیم می‌شوند.

منوساکاریدها

منوساکاریدها قندهایی ساده هستند که بر اثرهیدرولیزاسیدی به واحدهای ساده‌تر تفکیک نمی‌شوند. از هیدرولیز یک مولکول اولیگوساکارید ، دو تا شش مولکول قند ساده‌تر بدست می‌آید و از هیدرولیز کامل یک مولکولپلی‌ساکارید ، مونومرهای منوساکارید بسیار زیاد تولید می‌شود. تقریبا 70 منو ساکارید شناختهشده‌اند که 20 تای آنها در طبیعت می‌باشد و در حیوانات ، یکی از اجزای سازنده خوناست.

ساختمان گلوکز است که فراوانترین قند موجود در طبیعت می‌باشد و در حیوانات یکی از اجزای سازندهخون است. ساختمان گلوکز ، گروههایمتعددی دارد وانحلال‌پذیری زیاد منوساکاریدها در آب به این دلیل است که این گروههایبا آبپیوندهیدروژنی ایجاد می‌کنند.

گلوکز که بهنامهایدکستروز،قند انگوروقند خوننیز شناخته می‌شود و درآب‌نبات‌سازی تجاری بکار می‌رود، غالبا در مواردی که برای حفظ حیات منبع انرژی سریعمورد نیاز باشد. محلولفروکتوز، منوساکاریدی است که در بسیاری ازمیوه‌ها و همچنین در قند معمولی یافت می‌شود. گلوکز و فروکتوز مستقیما قابل جذب وهضم می‌باشند.

الیگوساکاریدها

متداولترین الیگوساکاریدها ،دی‌ساکاریدها هستند که دو منومر قند ساده در مولکول دارند. نمونه آنها سه قند دی‌ساکارید زیر استکه مورد استفاده فراوان دارند و پس از هیدرولیز ، قابل جذب و هضم می‌باشند. ساکارز (حاصل ازنیشکریاچغندر قند ) که مرکب از یک منومر گلوکز و یکمنومر فروکتوز است.

(مالتوز (از (نشاسته) که مرکب از دو منومرگلوکز است.

)لاکتوز (از) شیر) که مرکب از یک منومر گلوکز و یک( منومر گالاکتوز) (ایزومرنوری گلوکز) است.

ساکارز با درجه خلوص زیاد به مقداربسیار زیاد (بیشتر از 80 میلیون تن در سال) تولید می‌گردد. این قند که در اصل درهند وایران تولیدمی‌شد، امروزه در جهان به عنوان ماده شیرین کننده مصرف می‌شود. در حدود 40 در صدساکارز جهان از چغندر و 60 درصد از نیشکر بدست می‌آید. ساکاروز ارزش کالریک زیادیدارد و برای تهیه کمپوت میوه ، مربا و ژله نیز بکار می‌رود.

پلی‌ساکاریدها

فراوانترین پلی‌ساکاریدهای موجود در طبیعتنشاسته ،گلیکوژن وسلولز هستند. درساختمان مولکولی این مواد بیش از 500 مونومر منو ساکارید وجود دارد و وزن مولکولیآنها بیشتر از یک میلیون است. معمولیترین منوساکاریدی که برای ساختن پلی‌ساکاریدهابکار رفته ،گلوکزاست.

نشاسته

نشاسته گیاهی، بصورت دانه‌هایی یافت می‌شود که پوششپروتئینی دارند. هرگاه این دانه‌ها بر اثر گرما خرد شوند، از آنها نشاسته‌ای به نامآمیلوزبدست می‌آید که در آب داغ حل می‌شود و همچنین نشاسته‌ای بدست می‌آیدکه در آب حل نمی‌شود و آن راآمیلو پکتینیمی‌گویند.

·         آمیلوز :آمیلوز تقریبا 25 درصد غالبنشاسته‌های طبیعی را تشکیل می‌دهد. محلولیُد، آمیلوز را به رنگ آبی تیره و آآمیلوپکتینی را به رنگ سرخ در می‌آورد. آمیلوز از لحاظ ساختار ، یک پلیمر تراکمی راستزنجیر است که در هر مولکول آن بطور متوسط 200 مونومر آلفاگلوکز دارد. هرمنومر با منومر دیگر با از دست دادن یک مولکول آب بهم پیوند یافته‌اند، درست ماننددو واحدمالتوز.

·         آمیلو پکتین :یک مولکول آمیلوپکتینی ، نوعا در حدود 1000 منومر آلفاگلوکز دارد کهآرایشی آنها به صورت زنجیرهای شاخدار است. از هیدرولیز کامل آمیلو پکتین ، D- گلوکزحاصل می‌شود و از هیدرولیز جزئی آن مخلوطی تولید می‌شود که آنرادکسترینمی‌نامند. دکسترین به عنوان مواد افزاینده به غذاها و به عنوان ماده لعابدار ، چسبو مواد پایانی برایکاغذ و الیاف مصرف می‌شود.

گلیکوژن

گلیکوژنیک مخزن انرژی در حیوانات است. همان طور که نشاسته یک مخزن انرژی برایگیاهان محسوب می‌شود. زنجیرهای آلفا – گلوکز در گلیکوژن نسبت به زنجیرهای آمیلو پکتینی ،شاخه‌های بیشتری دارد.

سلولز

سلولزفراوانترین پلی‌ساکارید در طبیعت است. سلولز همچونآمیلوز مرکب از واحدهایگلوکز است. تفاوت میان ساختارهای سلولز و آمیلوز ، در پیوندهای میان واحدهایگلوکز است. درسلولز تمام واحدهای گلوکز به شکل حلقهبتااست، در حالی‌که در آمیلوز آنهابه شکل حلقه آلفا هستند. این تفاوت ساختار ظریف میان نشاسته و سلولز ، موجب تفاوتمیان گوارش آن دو می‌شود. انسان و حیوانات گوشتخوار ، آنزیمهای لازم برای هیدرولیزسلولز را ندارند. اما در بسیاری از موجودات ریز ، مانند باکتریهای موجود در بخشهایگوارشی موریانه‌ها این آنزیمها وجود دارد.

گلوکز رامی‌توان از سلولز ، با حرارت دادن محلول معلقی از این پلی‌ساکارید در حضور یک اسیدقوی بدست آورد. در حال حاضر نمی‌توانچوب را به طریقی که اقتصادی باشد، هیدرولیز کرد و از آنگلوکز کافی برایتامین نیازهای روز افزون غذایی جهان بدست آورد. کاغذ ، ریون ، سلوفان و پنبه عمدتااز سلولز ساخته شده اند. خواص پنبه را که در حدود 98 درصد سلولز دارد، می‌توان برحسب ساختار آن توضیح داد.

گروه کوچکی از مولکولهای سلولز ، هر یک با 2000 تا 9000 واحدگلوکز ، تقریبا بطور نسبتا وسیعی از پیوندهای هیدروژنی ، یک لیف ماکروسکوپی مجموعهای از چند لیف بسیار نازک است. خاصیت آب کشندگی پنبه ، نتیجه ایجاد لوله‌های مویینبسیار زیادی است که در آنها مولکولهای کوچکتر آب با پیوندهای هیدروژنی نگه داشتهمی‌شوند.