نفت از مهم‌ترین منابع طبیعی در جهان و اصلی‌ترین ماده اولیه در بسیاری از صنایع به شمار می‌رود. نفت از زیر زمین استخراج می‌شود و از آن به تولید سوخت و فرآورده‌های دیگر می‌پردازند. برای استخراج نفت میدان‌های نفتی بزرگی به وجود آمده است که مجهز به تکنولوژی‌های به‌روز و پیشرفته هستند. در ادامه مقاله با اجزای تشکیل‌دهنده و کاربردهای نفت آشنا خواهید شد.
نفت چگونه تشکیل می‌شود؟
در خصوص تعریف نفت باید گفت مایعی سیاه یا قهوه‌ای تیره است که از اجزای مختلفی تشکیل می‌شود. نفت به‌عنوان سوخت فسیلی شناخته می‌شود و حاصل تجزیه مواد آلی طی میلیون‌ها سال است. نفت خام مخلوطی از بقایای جانوران و گیاهان مانند جلبک‌ها و پلانکتون‌ها است که میلیون‌ها سال پیش در محیط‌های دریایی وجود داشتند. این بقایا با لایه‌هایی از سنگ و ماسه پوشانده شده‌اند. افزایش تعداد لایه‌ها باعث ایجاد گرما و فشار شدید در دریاچه‌ها و بستر دریا می‌شود. در نتیجه ماده‌ای به نام کروژن به وجود می‌آید و این ماده نیز تحت حرارت بیشتر تبدیل به هیدروکربن‌های مایع و گازی می‌شود. در اثر انواع واکنش‌ها هیدروکربن‌ها تجزیه و در نهایت نفت تشکیل می‌شود.
اجزای تشکیل‌دهنده نفت کدام‌اند؟
ترکیبات هیدروکربن مهم‌ترین اجزای تشکیل‌دهنده نفت هستند که از پارافین‌ها، ترکیبات آروماتیک و نفتن‌ها تشکیل شده‌اند. این ترکیبات دارای ویژگی‌های زیر هستند:
پارافین
پارافین‌ها یا آلکان‌ها در دو گروه نرمال و ایزو دسته‌بندی می‌شوند. به هیدروکربن‌های اشباع شده با زنجیر هیدروکربنی خطی پارافین‌های نرمال می‌گویند و به هیدروکربن‌های شاخه‌دار ایزو پارافین گفته می‌شوند. فرمول پارافین‌ها به شکل CnH2n+2 است. اعضای اولیه پارافین‌ها شامل متان، اتان، پروپان و بوتان هستند و به شکل گاز وجود دارند. باقی ترکیبات به دو صورت مایع و مومی‌شکل هستند.
ترکیبات آروماتیک
به هیدروکربن‌های غیراشباع و حلقوی گفته می‌شود که از پیوند دوگانه کربن-کربن تشکیل شده‌اند. از جمله این ترکیبات می‌توان بنزن، زایلین و تولوئن را نام برد که به شکل مایع هستند. در صورتی که این ترکیبات با کربن‌های بیشتری ترکیب شوند به شکل جامد در می‌آیند که از جمله آنها می‌توان نفتالین را نام برد. گوگرد، نیتروژن و اکسیژن از مهم‌ترین ترکیبات پلی آروماتیک در نفت خام هستند و وزن مولکولی بالایی دارند. نفت‌های سنگین در مقایسه با نفت‌های سبک ترکیبات آروماتیک بیشتری دارند.
نفتن
از دیگر اجزای تشکیل‌دهنده نفت خام به شمار می‌رود و از یک یا چند حلقه اشباع شده اتم‌های کربن تشکیل شده است. ویژگی مثبت این ترکیب تبدیل ساده آن به گازوئیل نسبت به پارافین است. در محصولات پالایشی نفت خام نقش مؤثری دارد.
اولفین
یکی دیگر از ترکیبات نفت اولفین‌ها هستند که البته به‌صورت طبیعی در نفت خام یافت نمی‌شوند. در واقع اولفین‌ها در پروسه فرایندهای پالایشی به وجود می‌آیند و ساختاری شبیه به پارافین‌ها دارند. تعداد و تنوع ترکیبات در نفت خام فراوان هستند و به همین دلیل در علوم مهندسی برای بررسی بهتر و راحتی کار آنها را دسته‌بندی می‌کنند.
مراحل پالایش نفت
قبل از آن که نفت در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار گیرد باید پالایش شود. برای همین نفت استخراج شده را از طریق سکوهای نفتی یا چاه‌های حفاری به پالایشگاه ارسال می‌کنند تا تصفیه شود. پالایش نفت تحت یک پروسه پیچیده صورت می‌گیرد که مراحل آن عبارت‌اند از:
نمک‌زدایی
نفت خام دارای ناخالصی‌هایی مانند پلیمر، نمک‌های معدنی، شن، گل حفاری و… است که به‌صورت کریستال یا حل شده وجود دارند. برای از بین بردن این ترکیبات از آب جهت شستشو استفاده می‌کنند. در غیر این صورت باعث گرفتگی و تشکیل رسوب در خطوط لوله و مبدل‌ها خواهند شد.
واحد تقطیر اتمسفری
پس از حذف ناخالصی‌ها نفت به واحد تقطیر اتمسفری وارد می‌شود و محصولات اصلی حاصل از آن شامل کروزن، نفتگاز سبک، نفتگاز سنگین، گاز+نفتا و باقیمانده اتمسفری است. محصولات دیگری شامل بنزین، سوخت جت و سوخت دیزل از برج تقطیر اتمسفری خارج می‌شوند. اختلاف دمای جوش مواد اساس کار برج تقطیر اتمسفری است.
واحد تقطیر خلا
باقی مانده اتمسفری که از مرحله قبل حاصل شده سنگین‌ترین اجزای نفت خام را درون خود دارند و در این مرحله در فشار پایین تقطیر می‌شوند. باقیمانده اتمسفری در برج تقطیر خلا با فشار کمتر باعث کاهش دمای جوش هیدروکربن‌ها می‌شود و تقطیر صورت می‌گیرد. محصولاتی که از این برج خارج می‌شوند شامل نفتگاز سبک و نفتگاز سنگین هستند.
کراکینگ حرارتی
به فرایندی گفته می‌شود که طی آن محصولات از طریق اختلاف در دمای جوش به دست می‌آیند. این محصولات شامل نفتگاز، گاز+نفتا و باقیمانده‌های کراکینگ هستند.
تصفیه با هیدروژن
یکی از ترکیبات نفت خام گوگرد است که بسیار مضر است. می‌تواند تأثیر منفی در کیفیت محصولات تولیدی داشته باشد. به این ترتیب در برج‌های اتمسفری و خلا از هیدروژن استفاده می‌کنند تا گوگرد به شکل h2s خارج گردد.
کراکینگ کاتالیستی
در این مرحله مواد سنگین و کم‌ارزش نفتی ارتقا پیدا می‌کنند و از محصولات آن می‌توان به بنزین، گازوئیل سبک و سنگین، گازهای سبک و پروپیلن اشاره کرد.
ریفرمینگ کاتالیستی
فرایندی است که عدد اکتان نفت‌های عاری از گوگرد را ارتقا می‌دهد. همچنین ترکیبات پارافینی را به ترکیبات شاخه‌دار و حلقوی تبدیل می‌کند.
طبقه‌بندی برش‌های نفتی در برج تقطیر
در اثر تقطیر نفت خام فرآورده‌های حاصل از آن به سه دسته برش‌های سبک، متوسط و سنگین تقسیم می‌شوند و ویژگی‌های آنها عبارت‌اند از:
تقطیر سبک
از برش‌های مهم نفتی است و محصولات حاصل از آن شامل بنزین، نفت سفید، نفتا، پارافین و سوخت جت هستند. این محصولات از نقطه جوش بین ۷۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد برخوردارند.
تقطیر متوسط
محصولات این برش نفتی شامل سوخت دیزل و نفتگاز هستند و در تولید گاز شهری مورد استفاده قرار می‌گیرند. این محصولات از نقطه جوش بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد بهره‌مند هستند.
تقطیر سنگین
محصولات این نوع برش به شکل جامد و نیمه جامد هستند و باید از حرارت برای جاری شدن آنها استفاده نمود. دارای نقطه جوش بالای ۳۵۰ درجه سانتیگراد هستند و از جمله آنها می‌توان مازوت‌ها را نام برد.
معرفی فرآورده‌های نفتی
نفت خام پس از استخراج به پالایشگاه وارد می‌شود و طی فرایندهای مختلف از آن فرآورده‌های گوناگونی به دست می‌آورند. مشتقات نفتی به طور کلی به دو دسته سوخت یا محصولات اصلی پالایشگاه و محصولات غیر سوختی پالایشگاه تقسیم می‌شوند. برخی از مهم‌ترین فرآورده‌های نفتی عبارت‌اند از:
- بوتان:
از بوتان به‌عنوان سوخت گاز مایع-گاز ال پی جی و ماده اولیه کراکینگ اتیلن استفاده می‌شود.
- پروپان:
مانند بوتان به‌عنوان سوخت گاز مایع-گاز ال پی جی و ماده اولیه کراکینگ اتیلن مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- گاز سی‌ان‌جی:
در اثر فشرده سازی گاز متان با کمتر از یک درصد حجمی که دارد تولید می‌شود.
- بنزین:
به‌عنوان رایج‌ترین سوخت وسایل حمل‌ونقل شناخته می‌شود.
- نفت کوره:
سوخت خانگی محسوب می‌شود و کاربرد آن پخت‌وپز، گرمایش و روشنایی است.
- گازوئیل صنعتی:
برای سوخت کوره در صنایع و گرمایش ساختمان‌های تجاری و مسکونی به کار می‌رود.
- مازوت:
از مازوت برای تولید برق و سوخت انبار در کشتی‌های بزرگ اقیانوس‌پیما استفاده می‌کنند.
- قیر:
در ساخت مصالح ساختمانی و جاده‌ها مورد استفاده واقع می‌شود.
- پروپیلن:
در صنایع پتروشیمی استفاده می‌شود.
- گریس:
نوعی روغن روان‌کننده جامد است که در صنایع به کار می‌رود.
- گوگرد:
با عملیات جداسازی به‌عنوان ماده اولیه در صنایع پتروشیمی استفاده می‌شود.
- روغن پایه:
به‌عنوان روغن روان‌کننده جهت استفاده در موتورهای وسایل نقلیه و ماشین‌آلات صنعتی به کار می‌رود.
- روغن سفید:
به‌عنوان ماده اولیه در صنایع غذایی، دارویی، آرایشی و بهداشتی به کار می‌رود.
نفت چه کاربردهایی دارد؟
اکثر مردم نفت را به‌عنوان سوخت می‌شناسند و از کاربردهای گسترده آن اطلاعی ندارند. فرآورده‌های نفتی در بسیاری از صنایع بسیار اهمیت دارند و در تولید بسیاری از محصولات نقش دارند. از جمله کاربردهای نفت و فرآورده‌های آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
کاربرد نفت در صنعت کشاورزی
نفت در تولید آمونیاک به کار می‌رود که به تأمین نیتروژن موردنیاز کودها می‌پردازد. از دیگر کاربردهای نفت در صنعت کشاورزی می‌توان تولید سموم دفع آفات و سوخت ماشین‌آلات مزرعه را نام برد.
کاربرد نفت در روان‌کننده‌ها
برای ساخت روان‌کننده‌ها از نفت استفاده می‌شود و در بهبود عملکرد بسیاری از ماشین‌ها و دستگاه‌ها در صنایع گوناگون به کار می‌روند. مشتقات نفتی مانند روغن‌های پایه حدود ۹۰ درصد روان‌کننده‌ها را تشکیل می‌دهند. نقش روان‌کننده‌ها کاهش اصطکاک در ماشین‌های صنعتی و خودروها است. همچنین در حوزه پزشکی، کاربردهای زیستی و اولتراسوند به کار برده می‌شود.
استفاده از نفت در تولید برق
نیروگاه‌های سوخت فسیلی برای تولید برق ا نفت استفاده می‌کنند. بسیاری از کشورها برای تولید برق همواره از نفت استفاده می‌کنند که در آلودگی زیست‌محیطی نقش دارد.
کاربرد نفت در سیستم حمل‌ونقل
نفت در سیستم حمل‌ونقل به‌عنوان مهم‌ترین منبع به شمار می‌رود. بنزین، گازوئیل، گاز مایع، سوخت دریایی و سوخت جت از فرآورده‌های نفتی هستند که به‌عنوان سوخت‌های حمل‌ونقل از آنها استفاده می‌شود.
نفت و صنعت داروسازی و لوازم آرایشی
یکی از مشتقات نفتی روغن‌های معدنی است که در ساخت انواع دارو، مواد آرایشی روغنی، کرم‌ها و عطرها استفاده می‌شوند.
نفت و صنایع شیمیایی
نفت و فرآورده‌های آن به‌عنوان ماده اولیه در بسیاری از صنایع شیمیایی به کار می‌روند. از جمله محصولات این صنایع می‌توان به پلاستیک، نایلون، الیاف مصنوعی، لاستیک مصنوعی، کودهای شیمیایی، آفت‌کش‌ها، حشره‌کش‌ها، رنگ‌ها و عطرها اشاره کرد.
جمع‌بندی
نفت مهم‌ترین منبع انرژی در جهان شناخته می‌شود و فرآورده‌های حاصل از آن به‌صورت گسترده در صنایع مختلف کاربرد دارند. در این مقاله سعی نمودیم اطلاعات کاملی از ویژگی‌ها و کاربردهای نفت در اختیارتان قرار دهیم و بسیار سپاسگزاریم که ما را تا انتها همراهی کردید. مجموعه پارسیان تکنولوژی به‌عنوان تولیدکننده تجهیزات آزمایشگاهی نفت و پتروشیمی آماده ارائه محصولات و خدمات به مشتریان عزیز است.