به نام خدا

موضوع : نفت

تهیه و تنظیم : فاطمه علی نژاد

نفت چیست ؟
ماده نفت از دو عنصر کربن و هیدروژن ترکیب شده است ؛ به همین دلیل آنرا هیدروکربور می نامند . نفت ترکیب شیمیایی خاصی ندارد ؛ زیرا کربن و هیدروژن به گونه های مختلفی با یکدیگر ترکیب می شوند . گاه یک نسبت هیدروژن با یک نسبت کربن ترکیب می شود و یک نوع ماده نفتی بوجود می آید؛ گاه مثلاً چهار نسبت هیدروژن با یک نسبت کربن ترکیب می شود و یک نوع ماده نفتی دیگر پدید می آید . بنابر این با ترکیبات مختلف کربن و هیدروژن ، هزاران نوع ماده نفتی ایجاد می شود . در نتیجه ترکیبات گوناگون کربن و هیدروژن ، مواد نفتی جامد ، مایع و گاز بدست می آید. از ترکیب ساده و سبک این دو عنصر ، گازی به نام متان تولید می شود که اصطلاحاً به گاز طبیعی معروف است . این گاز در کره زمین به آسانی یافت می شود و نیازی به ساختن آن در کارخانه های تولید گاز نیست . اگر کربن وهیدروژن بصورت پیچیده تری ترکیب شوند ، ماده سخت و سیاهرنگی به نام تار یا قیر بوجود می آید . این ماده برای ساختن جاده ها مورد استفاده قرار می گیرد . گاهی این دو عنصر به گونه ای ترکیب می شوند که نفت مایع حاصل می شود . ترکیبات مایع از گاز سنگین تر و از جامد سبکترند . بیشتر مردم فکر می کنند که نفت همان ماده ای است که برای سوخت از آن استفاده می کنیم ؛ اما در حقیقت ،کربن و هیدروژن به روشهای گوناگون با یکدیگر ترکیب می شوند و انواع مختلفی از نفت پدید می آورند که هریک از آنها با دیگری کمی تفاوت دارد . سبکترین آنها بنزین است که برای سوخت موتور بکار می رود و سنگینترین آنها گریس و روغن موتور است که برای نرم و روان کردن قسمتهای مختلف ماشین و موتور مورد استفاده قرار می گیرد . در لایه های زیرین زمین ، انواع زیادی از نفت مایع با یکدیگر مخلوط می شوند و ماده درهم و برهمی به نام نفت خام بوجود می آورند . این همان مایعی است که با پمپ از داخل زمین به چاههای نفت کشیده می شود .

 نفت چگونه پدید آمد ؟
نفت از بقایای موجودات بسیار ریزی بنام پلانکتون پدید آمده است . پلانکتونها ، حدود 600 میلیون سال پیش ، یعنی از دوره پرکامبرین در کناره دریاها زندگی می کردند . هنگامی که این موجودات می مردند ، با گل و لای همراه آب رودخانه به درون دریاها می رفتند و ته نشین می شدند . مواد رسوبی لایه به لایه روی هم انباشته می شدند ؛ وزن و فشار لایه های بالایی ، مواد رسوبی طبقات زیرین را فشرده و متراکم می کرد . توده موجودات ذره بینی ، بین لایه ها ، بر اثر عمل باکتریها و حرارت طی زمانی نامعلوم تغییر شکل داده و بصورت نفت و گاز در آمده است . امروزه نفت و گازی که از بقایای همان موجودات پدید آمده ، در خلل و فرج بعضی از لایه های رسوبی یافت می شود . پس دانستیم که نفت از موجودات زنده ذره بینی پدید آمده اما نباید تصور کرد که این تغییر ، ناگهانی صورت گرفته ؛ بلکه بر اثر عمل تدریجی باکتریها و یک رشته فعل و انفعالات ، اجساد این موجودات بصورت نفت درآمده است . طی دورانهای گذشته ، فشارهای شدید داخل ، لایه های زمین را به طرف بالا حرکت داده و این تغییرات ، بین لایه های زمین فضاهایی بوجود آورده است و نفت در آن فضاهای خالی جمع شده است . جنس لایه هایی که نفت در آن جای گرفته ، بیشتر از سنگهای آهکی و شنی منفذدار و متخلخل است . در این لایه های منفذدار ، آب و نفت و گاز به ترتیب وزن مخصوصشان روی هم قرار گرفته اند. آب که از همه سنگینتر است زیر می ماند ، نفت روی آب و گاز روی نفت انبار می شود .
جستجو برای نفت
بشر از قرنها پیش به وجود نفت پی برده بود و این ماده روغنی شکل از دیر باز مورد استفاده پیشینیان بوده است . در اوایل پیدایش صنعت نفت ، آثار و علائم سطحی زمین از قبیل تراوش گاز ، نفت و یر به سطح زمین ، به جویندگان نفت کمک کرد تا منابع زیر زمینی را کشف کنند . به این ترتیب که هر جا این آثار و علائم را مشاهده می کردند ، در کنار آن چاهی می زدند و اگر به نفت می رسیدند ، آن را استخراج می کردند . اما کم کم متوجه شدند که شناسایی وضع لایه ها ، کمک موثری به کشف نفت می کند . از این پس خواص فیزیکی و شیمیایی لایه ها نیز مورد مطالعه قرار گرفت . امروزه اکتشاف چاه نفت بوسیله یک رشته عملیات گوناگون زمین شناسی و فیزیکی صورت می گیرد . مانند عکس برداری ، نقشه برداری ، نوسان سنجی ، ثقل سنجی و حفر چاه برای نمونه گیری از خاک .
بدست آوردن نفت
تنها راه مطمئن که ثابت می کند یک منطقه حتماً نفت دارد ، حفر چاه است . اولین چاهی که در یک منطقه حفر می شود ، "چاه اکتشافی" نامیده می شود . حفر چاه اکتشافی ممکن است خیلی گران تمام شود . زیرا همانطور که گفتیم تنها یک دهد چاه های اکتشافی ، ارزش استخراج و بهره برداری دارند . گاه برای گروه اکتشاف سفرهای دورو درازی پیش می آید . ممکن است لازم باشد قسمتهایی از جنگل را صاف کند یا باتلاقهایی را خشک کند و جاده بسازند . برای حمل وسائل و لوازم سنگین حفاری به نقطه مورد نظر ، جاده محکمی ساخته می شود این جاده باید بتواند کامیونهای بزرگ با بارهای سنگین را تحمل کند . در مواردی که محل مورد نظر از شهر و آبادی دور باشد ، برای رساندن غذا به کارکنان و نقل و انتقال ایشان ، یک فرودگاه کوچک ساخته می شود برای تأمین آب نیز ، چاه حفر می شود . برای شروع کار ، محل نصب دکل باید با سیمان ، زیرسازی و پی ریزی شود که تحمل دکل پولادی و صحنه حفاری را داشته باشد . صفحه گردنده و منجنیق روی صحنه حفاری نصب می گردد . منجنیق برای کندن چاه های عمیق بکار می رود و حدود 500 تن قدرت دارد . دکل حفاری ستونی پولادی به بلندی 40 متر است . یک لوله چهار پهلوی 12متری از وسط دکل ، درست روی سوراخ وسط صفحه گردنده آویزان است . تیغه مته را به نوک این لوله می بندند و بعد آن را از سوراخ وسط صفحه گردنده فرو می برند تا به زمین برسد . موتورها صفحه گردنده و صفحه گردنده ، لوله و لوله ، مته را می چرخاند . به این ترتیب تیغه مته زمین را می شکافد و فرو می رود . گاه ممکن است برای رسیدن به نفت ، پنج یا شش کیلومتر حفاری شود . همه چاه ها روی خشکی حفر نمی شوند ؛ بلکه امروزه حفاری در دریا نیز توسعه زیادی یافته و برای این کار اسبابهای مخصوصی ساخته اند . سکوهای فولادی را روی آب دریا قرار می دهند . دکل و سایر وسائل چاه زنی را روی این سکو نصب می کنند و از آنجا تنه حفری را به ته دریا می فرستند . چاه را حفر می کنند . در حفاری های دریایی وسائل و تجهیزات لازم را بوسیله قایق و هلیکوپتر به افراد می رسانند . تاکنون صدها چاه در دریا حفر شده و طبق یک ارزیابی ، در آینده ای نه چندان دور ، نیمی از نفت دنیا از حفاری های دریایی بدست خواهد آمد .
حفاری برای نفت
تیغه مته ای که برای حفاری استفاده می شود از استیل ویژه ای ساخته شده است که ممکن است به آن الماس متصل کرده باشند . برای حفاری در انواع صخره ها مته های متفاوتی بکار می رود . یک دستگاه حفاری می تواند در یک ساعت از هزار متر صخره نرم عبور کند ؛ اما بعضی از صخره ها آنقدر سخت هستند که عبور از صد میلی متر آن ممکن است یک ساعت طول بکشد . موتور بالای چاه نفت ، دستگاه حفاری را در هر ثانیه چند صد بار می چرخاند . اصطکاک با صخره ها مته را خیلی داغ می کند . برای سرد کردن آن و همچنین بیرون کشیدن خرده سنگهای تراشیده شده از دل زمین ، از گل مخصوصی بنام گل حفاری استفاده می کنند . گل حفاری از گل و آب و بعضی مواد شیمیایی تهیه شده است . در قسمت بالایی لوله چهار پهلو که به قرقره دکل آویزان است ، کاسه گردنده ای قرار دارد . گل حفاری را از درون این کاسه گردنده به درون لوله چهار پهلو می فرستند . گل بر اثر فشار زیاد از درون لوله به سر مته می رسد . سر مته دارای سوراخهایی است که گل از آن عبور می کند . وقتی ل به ته چاه رسید ، خرده سنگهای تراشیده شده را با خود بالا می آورد . گل حفاری علاوه بر بیرون کشیدن خرده سنگهای تراشیده شده و خنک کردن سر مته ، فواید دیگری هم دارد . یکی اینکه ستون گل حفاری به دیواره چاه فشار می آورد و مانع ریزش آن می گردد . دیگر اینکه بدنه چاه را اندود می کند و سوراخهای آنرا می گیرد . و در مواقعی که مته در اعماق زیاد به لایه گاز یا نفت می رسد ستون گل مانع می شود که گاز ، نفت یا آب به درون چاه راه یابند . همانطور که دستگاه حفاری ، عمق بیشتری را طی می کند باید لوله های بیشتری به آن اضافه کرد . لوله اول را که از نوع مخصوص و دارا دیواره کلفتی است ، گردن مته می گویند . هر یک از لوله ها 9 متر بلندی دارد . طرز به هم بستن این لوله ها و سر مته مثل به هم بستن پیچ و مهره است . رشته دندانهای این پیچ و مهره ها طوری ساخته شده که خراب و هرز نشوند و به هم بستن آنها آسان باشد . پس از اینکه مدتی از حفر چاه گذشت تیغه مته سائیده و فرسوده می شود و باید آنرا عوض کرد . قبل از بیرون کشیدن لوله ها و باز کردن تیغه مته باید دیواره چاه را آستر کنیم . برای آستر کردن چاه ، لوله ای فولادی در چاه می گذارند و فاصله بین لوله و دیواره چاه را از پایین به بالا به کمک تلمبه با سیمان پر می کنند تا مستحکم شود . در قسمت بالای لوله که کمی از لبه چاه بیرون است ، تعدادی شیر پیچ بزرگ نصب می کنیم . این شیر پیچها زیر سکوی حفاری قرار می گیرند و به همین جهت است که سکو در حدود 8 متر بالاتر از سطح زمین قرار دارد . با کار گذاشتن لوله آستر در چاه ، دهانه چاه تنگ تر می شود و برای ادامه حفاری باید تیغه مته کوچکتری بکار ببریم . کار یک چاه نفت ممکن است با یک تیغه 6/0 متری شروع و در انتهای حفاری قطر چاه تنها 1/0 آن باشد .
پالایشگاه
نفتکشها و خطوط لوله ، اغلب برای حمل نفت خام از منطقه نفت خیز به یک پالایشگاه مورد استفاده قرار می گیرند . نفت خامی که از چاه بدست می آید ، یک مخلوط تیره چسبناک از انواع مختلف نفت است . این مخلوط ممکن است شامل ناخالصیهایی مانند سولفور باشد ، کار پالایشگاه این است که نفت خام را پخته و از آن مواد گوناگون مانند بنزین ، نفت سفید ، روغن ، قیر ، گریس و مواد بسیار دیگری تهیه کند . نفت خام مناطق مختلف با یکدیگر تفاوت دارد ؛ ولی با تمام این تفاوت ، می توان آنها را به سه دسته اصلی تقسیم کرد : نفت خام پارافینی ، نفت خام قیری و نفت خام مخلوط از این دو . در پالایشگاه تمام ترکیبات نفت خام ، جدا شده و در جریان عملیات شیمیایی خاصی قرار می گیرند . یک پالایشگاه حدود ده میلیون تن نفت خام پالایش می کنند عجیب به نظر می رسد که یک پالایشگاه نفت با آن همه برجهای بلند فلزی و کیلومترها لوله کشی ، کارکنان کمی دارد . همه مراحل پالایش از یک اتاق کنترل می شود ، که به آن اتاق کنترل مرکزی می گویند . اتاق کنترل ، شامل دستگاههایی است که به یک کامپیوتر مربوط هستند . وضعیت دستگاهها به کامپیوتر اعلام می کند که چگونه جریان پالایش را کنترل کند بقیه دستگاهها نیز نشان می دهد که در قسمتهای مختلف پالایشگاه چه می گذرد . یک پالایشگاه تولیدات زیادی دارد . از روغنهای خیلی سنگین که برای روغن کاری دستگاهها و ماشینها استفاده می شود تا روغن های خیلی سبک مثل نفت چراغ که به عنوان سوخت از آن استفاده می کنند . بعضی از این محصولات مانند پروپان و بوتان آنقدر سبک هستند که به راحتی به گاز تبدیل می شوند . به همین دلیل آنها را تحت فشار نگه می دارند تا به صورت مایع باقی بمانند . در این حالت آنها را گاز مایع می نامند که با علامت اختصاری ( L.P.G ) نشان داده می شوند . محصولات مختلف پالایشگاه در مخزنهای متعدد انبار می شوند . بعضی دوباره در اندازه های کنترل شده ، با یکدیگر مخلوط می شوند تا نفت های مخلوط بدست آید . پالایش نفت مراحل زیادی دارد که برای هر مرحله آن وسایل و دستگاههای خاصی لازم است . پالایش نفت سه مرحله عملیات عمده و اساسی دارد که عبارتند از : جداسازی ، تبدیل و صاف کردن .
جداسازی نفت

نفت خام شامل هزاران نوع مختلف از ترکیب هیدروژن و کربن است که به طرق گوناگون گرد هم آمده اند . هر کدام از این ترکیبات در حرارتهای مختلف به جوش می آیند . برای جدا سازی آنها ، نفت خام را حرارت می دهند و تقطیر می کنند . تقطیر یعنی جوشاندن و تبخیر یک مایع و دوباره سرد کردن و برگرداندن بخار به حالت مایع . برای انجام عمل تقطیر ، از برج تقطیر استفاده می شود . نفت خام در کوره ای در پایین برج می جوشد . حرارت کوره در حدود 400 درجه سانتیگراد است و این حرارت باعث می شود مقدار زیادی از نفت به گاز تبدیل شود . جنس برج تقطیر استیل ، بلندی آن 45 متر و عرض آن 7 متر است . داخل برج مانند یک ساختمان بلند ، به طبقات مختلفی تقسیم شده است . هر یک از طبقات ، در یک درجه حرارت یکنواخت باقی می ماند . درجه حرارت درجات پایین برج از طبقات بالا بیشتر است . هر طبقه چندین سوراخ دارد که با سرپوشهای کوچکی به نام کلاهک پوشانده شده است . دمای طبقات بالاتر برج کمتر از دمای طبقات پایین است . در هر طبقه نوع بخصوصی از نفت جمع می شود . گریس و روغنهای سنگین در پایین برج باقی می مانند . بار روغن روان کننده در طبقه بعدی جمع می شود . نفت چراغ همراه بنزین به طرف بالا می رود . نفت چراغ حتی از بنزین نیز بالاتر می رود . تنها گازهای بسیار سبک به بالای برج می رسند . محصولات جمع آوری شده در هر طبقه