شکل ۱-۱ عنصرهای سیستم نفت
اکتشافات نفت یک دانش بسیار قدیمی و کاربردی است که با جمع آوری قیر از تراوش های طبیعی سطحی به قلمرو علم وارد شد. در آن زمان ها از نفت برای مقاصد پزشکی، گرمایی و همچنین مصارف عایق کاری استفاده می شد.

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

این مواد در ابتدای کشف به صورت منبع بسیار مهم انرژی تلقی شدند، لیکن با پیشرفت علم و تکنولوژی مدرن، خواص دیگر آنها نیز مورد توجه قرار گرفت و شاید امروز بتوان گفت که ارزش مشتقات پتروشیمی بسیار حایز اهمیت میباشند، زیرا منابع سوختی دیگری وجود دارند که از آنها به عنوان منبع انرژی می توان استفاده نمود، حال آنکه نفت میزان محدودی داشته و چنانچه به اتمام برسد، تهیه مشتقات مهم آن نیز منتفی خواهد شد. لذا تولید صحیح و برنامه ریزی های دقیق در صنعت، نقش بسیار مهمی را ایفا می کنند و با مرور زمان به صورت رکن اساسی این صنعت تلقی می گردند (۹).
۱-۲ پیدایش نفت
در مورد منشأ و پیدایش نفت نظریه های مختلفی وجود دارد که عبارتند از :
۱-۲-۱ نظریه منشأ معدنینظریه معدنی نفت که در ابتدای قرن بیستم به وسیله اکثر شیمی دان ها و زمین شناسان مورد قبول واقع شده بود در حال حاضر فقط جنبه تاریخی دارد.
در ۱۹۰۱، Sanderens, Sabatier, استیلن را دمای ۲۰۰-۳۰۰ درجه سانتی گراد در حضور کاتالیزورهای نیکل و آهن احیاء شده، هیدروژن دار کردند و میزان زیادی از هیدروکربن های موجود در نفت خام به دست آوردند. با آنکه نظریه معدنی بودن منشأ نفت در ابتدا به سهولت پذیرفته شده بود طولی نکشید که با ایرادهای زیادی مواجه گشت که منجر به کنار گذاشتن آن شد.
۱-۲-۲ نظریه منشأ آلی نفتامروزه می توان گفت که نظریه منشاء آلی برای نفت خام نسبت به هر نظریه دیگری قابل قبول تر است. نفت خام معمولا در لایه های رسوبی یافت می شود و همواره مقدار زیادی مواد آلی در این لایه ها وجود دارند.بقایای این مواد اعم از گیاهی و یا حیوانی محتوی مقدار زیادی کربن و هیدروژن هستند که سازنده اصلی نفت خام می باشند.
به نظر می رسد موجودات بسیار کوچک و بی شماری که در دریاها، دریاچه ها و مرداب ها زندگی می کنند و پلانکتون نامیده می شوند، منشاء مواد آلی مولد نفت باشند. توزیع پلانکتون ها در سطح دریاها یکنواخت نیست. این موجودات در قسمت بالای آب دریاها ( عمق ۵۰ تا ۱۰۰ متری ) که اشعه خورشید نفوذ می کند و نیز در مجاورت سواحل متمرکزاند. تولید مثل این موجودات بسیار زیاد است و پس از نابودی در کف دریاهارسوب کرده، قسمت اعظم مواد آلی را تشکیل می دهند که بعدا با رسوب های مختلف مخلوط می شوند، همچنین آب رودخانه هایی که به دریا می ریزند حاوی مقداری مواد هیومیک است که ترکیباتشان نزدیک به هیدروکربن می باشد (۱۱).
۱-۳ نفت خام
نفت خام یا پترولیوم نوعی سیال است که به صورت مجموعه ای از هیدروکربن های مختلف، به اشکال مایع و یا گاز در مخازن زیر زمینی وجود دارد. پترولیوم در شیمی و زمین شناسی، اصطلاحا به ترکیبا ت هیدروکربنی اتلاق می شود که توسط چاه های نفت از داخل زمین استخراج می شوند. تصویر اصلی پترولیوم در داخل مخازن به صورت گاز است که به نام گاز طبیعی نامیده می شود. بخشی از پترولیوم در شرایط متعارفی (دمای ۱۵ درجه سانتی گراد و فشار ۷۶۰ میلی متر جیوه ) به صورت مایع درآمده که به آن نفت خام میگویند و بخش دیگر به همان صورت گاز باقی می ماند (۱۲).
۱-۴ انواع نفت خامبرای نشان دادن میزان سبکی و سنگینی نفت خام به طور معمول از شاخص ((ای-پی-آی)) (API)استفاده می شود. نفت های خام API بالاتر از ۳۰ را سبک و ۲۰ تا ۳۰ را متوسط و پایین تر از ۲۰ را نفت خام سنگین می گویند. نفت خام هایی با APIبیشتر از ۴۴ مانند نفت خام « اکوفیسک » نیز وجود دارد که آنها را بسیار سبک می گویند.
((نفت شیرین)) به نفت خامی می گویند که میزان گوگرد آنها کمتر از ۵/۰ درصد و ((نفت ترش)) به نفت خامی می گویند که میزان گوگرد آنها بیش از ۵/۰ درصد باشد. میزان گوگرد موجود در نفت خام به طور معمولبین ۱/۰ و ۳ درصد وزن نفت خام است. بیشتر نفت خام های شیرین، سبک و بیشتر نفت خام های ترش، سنگین هستند (۱۲).
۱-۵ نفت خام برنتنفت خام برنت، یکی از شناخته شده ترین شاخص های نفت خام است که به عنوان مبنای قیمت گذاری بسیاری از انواع نفت خام در بازارهای جهانی به کار برده می شود.
نفت خام برنت مخلوطی از نفت استخراج شده از شبکه برنت و (( نینان )) در دریای شمال است که از طریق شبکه خط لوله به پایانه نفتی ((سالوم وو))، بزرگترین بندر صادراتی دریای شمال در بریتانیا انتقال می یابد و در آنجا بارگیری می شود. درجه API مخلوط برنت بیش از ۳۸ و میزان گوگرد آن ۴۱/۰ درصد است، بنابراین در طبقه نفت خام های سبک و شیرین قرارمیگیرد (۶)
۱-۶ نفت خام مارسنفت خام مارس ( Mars ) از جمله نفت خام های سنگین و ترش به شمار می آید که در آمربکا و خلیج مکزیک تولید و در بندر Clovelly بارگیری و صادر می شود. درجه API آن ۲۹ و مقدار گوگرد ان ۹/۱درصد است.
مقدار تولید نفت خام مخلوط مارس از ۱۵۰ تا ۲۳۰ هزار بشکه در روز در نوسان است. شرکت شل یکی از تولید کنندگان بزرگ این نفت خام به شمار می آید(۶).
۱-۷ نفت خام میناسنفت خام میناس ( Minas ) که با نفت خام سبک سوماترا ( sumatra light ) نیز شناخته می شود، یکی از نفت خام های شاخص بازار آسیاست که در مناطق خشکی جزیره ساماترای اندونزی تولید و از بندر« دومای » صادر می شود. این نفت خام با درجه API 8/35 درصد گوگرد از جمله نفت سبک و شیرین به شمار می آید.
محموله های صادراتی این نفت خام از ۵۰۰ تا ۷۰۰ هزار بشکه در نوسان است. تولید روزانه نفت خام میناس بیش از ۴۰۰ هزار بشکه برآورده می شود(۶).
۱-۸ نفت خام موربان
نفت خام موربان ( Murban ) با درجه API 3/ 39 و وجود ۸/۰ درصد از جمله انواع نفت خام های سبک و نسبتا شیرین به شمار می آید. این نفت خام در امارات عربی متحد تولید Jebel بارگیری می شود. مقدار تولید نفت خام موربان تا ۵/۱میلیون شبکه در روز گزارش می شود(۶).
۱-۹ نفت خام تاپیسنفت خام تاپیس با درجه API نزدیک به ۴۶ و میزان گوگرد ۰۳/۰ درصد، در حوزه دریایی Trengganu مالزی تولید می شود. گفتنی است که این نوع نفت خام بر خلاف نفت خام برنت در بازار نفت مورد مطالعه قرار نمی گیرد، اما، 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 فراورده های نفتی خود به خود به کار می برد (۶).
۱-۱۰ اجزای نفت خامفراورده های نفتی، از نفت خام مشتق می شوند که مهم ترین اجزای سازنده آن را هیدروکربن ها تشکیلمی دهند. اجزای تشکیل دهنده نفت خام را می توان بر اساس کروماتوگرافی جذب سطحی به چهار جزء اشباع شده، آروماتیک، رزین، و آسفالتن تفکیک کرد. هر کدام از این چهار گروه، تعداد زیادی از ترکیبات مختلف را شامل می شوند.هیدروکربن های اشباع شده، ترکیباتی هستند که هیچ پیوند دوگانه ای در ساختار خود ندارند. این هیدروکربن ها را می توان بر اساس ساختار شیمیایی به دو گروه آلکان ها (پارافین ها ) و سیکلوآلکانها (نفت ها) تقسیم بندی کرد. آلکان ها، خود می توانند زنجیره های انشعاب دار یا بدون انشعاب (نرمال)باشند. سیکلوآلکان ها دارای یک یا تعدادی حلقه کربنی ( معمولا سیکلوپنتان یا سیکلوهگزان ) در ساختار خود هستند. اغلب آلکان های موجود در نفت خام دارای استخلاف آلکیل می باشند (۱۳).آروماتیک ها یک یا چند حلقه آروماتیک یا بدون استخلاف آلکیل دارند. بنزن ساده ترین آنهاست ولی درنفت خام، ترکیبات آروماتیک حاوی استخلاف آلکیل، عموما از انواع بدون استخلاف بیشتر هستند.بر خلاف هیدروکربنهای اشباع شده و آروماتیک، آسفالتها و رزینها هر دو ساختارشان دارای گروه های قطبی غیر هیدروکربنی هستند و عناصر سازنده آنها علاوه بر کربن و هیدروژن، شامل مقادیر ناچیزی از ازت، گوگرد، و (یا) اکسیژن نیز می باشد. این گروه ها اغلب با فلزات سنگین کمپلکس میدهند.آسفالنتنها از ترکیبات سنگین ملکولی تشکیل شده اند که در حلالهایی نظیر n-هپتان حل نمی شوند، در حالیکه رزین ها ملکولهای قطبی محلول در n-هپتان می باشند. رزین ها شامل ترکیبات ناجور حلقه، اسید ها و سولفونیک ها هستند (۱۴).
انواعی از محصولات نفتی، بوسیله فراوری نفت خام تولید می شوند. این فراوری اساسا یک فرایند تقطیر جزء به جزء است که بوسیله آن اجزاء یا بخشهای مختلف نفتی تولید می شوند. آلکان ها که یک گروه از هیدروکربنهای غیر اشباع شده هستند، در نفت خام یافت نمی شوند، ولی در حین جزء جزء کردن آن تولید می شوند (۱۳).
شکل ۱-۲ مثالی از ساختمان یک رزین – آسفالتین
۱-۱۱ خواص نفت خام
نفت خام دارای خواص فیزیکی و شیمیایی می باشد.
۱-۱۱-۱ خواص فیزیکی نفت خاموزن مخصوص، گرانروی، سیلان ( نقطه ربزش ) و درجه حرارت تقطیر جزئی از خواص فیزیکی نفت خاممی باشند. هر یک از این عوامل بستگی به چگونگی ترکیب نفت خام دارد.
۱-وزن مخصوص ( چگالی ) : با در دسترس داشتن مقدار چگالی می توان حجم نفت را در دماهای مختلف محاسبه نمود.
۲-گرانروی : مقدار گرانروی نفت با وزن و شکل قرارگیری مولکول در ارتباط است.