تئوری تشکیل نفت
از هزاره های قبل میدانسته اند که در منطقه خلیج فارس نفت وجود دارد. پلوتارک
یکی از نویسندگان باستانی نوشته است که سرزمین که (( سرزمین بابل پر از آتش زیر
زمینی است )) و به نوشته دایره المعارف بزرگ لاروس (( نخستین چاه نفت به فرمان
داریوش شاهنشاه هخامنشی در استان شوش حفر شده است )).
در سال 1951 هنگامی که دکتر مصدق نخست وزیر گرامی ، صنعت نفت ایران را
ملی اعلام نمود و از شرکت ایران و انگلیس گذشت خلع ید کرد ومرحله قانونی آن در 29 اسفند
1329 ( مارس 1951) از تصویب مجلسین گذشت و به موجب
این قانون شرکت ملی نفت ایران تأسیس و وظایف مربوط به اکتشاف ، استخراج و تصفیه ، فروش
نفت و گاز و مشتقات آن در سراسر خاک کشور و آبهای آن به این شرکت محول گردید ،
شرکتهای امپریالیستی ضمن تعرضی وسیع و با بایکوت کردن اقدامات خرابکارانه خود را
علیه دولت ایران شروع نمودند به نحوی که شرکت ملی نفت ایران در زمینه فعالیتهای
یبین المللی فاقد هر گونه فعالیتی گردید، یعنی صدور نفت به خارج از کشور موقتاً
قطع شد . از اول پیدایش نفت تا تاریخ 29/اسفند /1329 کل استخراج نفت در ایران معادل 290 میلیون تن بوده است .
در شرایط کنونی ، صنایع نفت و گاز نقش ارزنده خود را در تامین بیش از
96 درصد انرژی کشور حفظ نموده است . افزون بسیار بالا نقش مضاعفی را به خود اختصاص
داده است . بالاخره با وجود منابع گازی فراوان ، پتانسیل عظیمی از انرژی در اختیار
کشور می باشد که با توجه به منابع کشف شده و باروند تولید فعلی پشتوانه مطمئنی تا
حدود 300 سال آینده برای تامین انرژی و درآمد کشور خواهد بود .
مقدمه
نفت (( پترول )) یا به اصطلاح روغنهای معدنی مخلوطی از هیدروکربورها
می باشند که منابع آن اغلب در اعماق زمین وجود دارد .
انگلیسیها کلمه لاتین آن (( پترولئوم ))1 را پذیرفته اند در صورتی که
آلمانیها آن را (( اردل ))2 به معنای روغن زمینی 3 می نامند .
این ماده از قرنها پیش بصورت گاز در آتشکده ها و یا به فرم قیر ( ماده
ای که پس تبخیر مواد فرار یا سبک نفت ، از آن باقی می ماند ) می شناخته اند بطوری که
در کتب مقدس و تاریخی اشاره شده است در ساختمان برج بابل از قیر استفاده گردیده و
کشتی نوح و گهوارة حضرت موسی نیز به قیر
اندود بوده است .
بابلی ها از قیر به عنوان ماده قابل احتراق در چراغها و تهیه ساروج
جهت غیر قابل نفوذ نمودن سدها و بالاخره جهت استحکام جاده ها استفاده می کرده اند
. مصریها در قدیم مردگانشان را مومیائی می نموده اند . مردم در ایران – رومانی –
باکو – هند قبل از میلاد مسیح بصورت گوناگون این ماده را مورد استعمال قرار داده
اند .
مدت زمان مدیدی مورد استعمال نفت برای مصارف خانگی و یا به عنوان چرب
کننده ها بود اما از آغاز قرن شانزدهم میلادی روز به روز موارد استعمال آن رو به افزایش
نهاد تا اینکه در سال 1854 میلادی ( در شهر گالیس 4 در اروپای مرکزی ) دو نفر
داروساز وجود یک فراکسیون سبک قابل اشتعال را در روغن زمینی تشخیص دادند و همچنین
به کمک تقطیر ،
مواد دیگری بدست آورده اند ، که برای ایجاد روشنائی به کار می رفت .
بر اساس این کار آزمایشگاهی بود که بعداً دستگاههای عظیم تصفیة نفت طرح ریزی و
مورد بهره برداری قرار گرفت
.
یکی از مناطق سرشار از ذخایر نفت و گاز ، منطقه خلیج فارس می باشد .
خلیج فارس . دریای کم
عمق و نیمه بسته ای در جنوب غربی آسیا با مساحت 251 هزار کیلومتر مربع است .
بسترهای نفتی خلیج فارس ، یکپارچه فلات قاره نامیده می شود . آب آن
شور و میزان نمک در آن 38 تا 70
بخش در هزار اندازه گیری شده است .
هئیت کشور ایران ، عراق ، کویت ، عربستان ،قطر ، امارات متحده عربی ،
بحرین و عمان به عنوان کشورهای ساحلی خلیج فارس حدود 65 درصد ذخایر نفت و 32 درصد ذخایر
گاز جهان را در اختیار دارند . آمار منتشره شرکت BP در زمینه ذخایر نفت و گاز نشان می دهد که در ابتدای سال 1994 میلادی
کل ذخایر نفت جهانی یک تریلیون بشکه و کل ذخایر گاز طبیعی جهان 142 تریلیون متر
مکعب است که با روند مصرف کنونی کفاف 9/64 سال مصرف جهانی را میدهند .
نفت ، منبع انرژی و سرچشمه مواد اولیه بسیاری از ترکیبات شیمیایی است
و این دو از عوامل اصلی اقتصاد مدرن به شمار می رود . در صنایع جدید از این اثرات بیکران
و تغییر و تبدیل مواد خام اولیة آن بی اندازه استفاده می شود . مواد حاصل از صنایع
نفتی امروزه به دو بخش تقسیم می گردد
.
1- فراورده های پالایشگاهها
2- فرآورده های صنایع پتروشیمی
پالایشگاهها و تاسیسات صنایع نفتی و پتروشیمی بطور مداوم ( یعنی شبانه
روزی ) کار
می نمایندو عملیات لازم در آن ها تحت نظر یک دسته از مهندسین متخصص-تکنسین ها
وکارگران که دارای منظور مشخص میباشند رهبری میگردد وهدف آنها منحصراً انجام
تعهدات کنترل پیش بینی های لازم ویا جلو گیری از حوادث میباشد باید توجه داشت که
این نظم وترتیب باعث رکود و بی حرکتی نمی گردد بلکه بلعکس موجب افزایش راندمان و
بهره صنعتی خواهد گردید . زیرا هر کار خانه دارای متقاضیان زیادی است ودر نتیجه
تقاضاهاو در خواستها ی متعددی به کارخانه
میرسد و تهیه محصولات جدیدی را سفارش می دهند که به ازاء هر در خواست و یا تقاضائی
باید اصلاحاتی از نظر کار دستگاها تصفیه ونوع پالایش به عمل آید.
با توجه به منابع سرشارنفت ومیزان مصرف بالای فرآورده های نفتی در بخش
های مختلف کشور ایجاد وتوسعة پالایشگاه ها از اولویت خاصی بر خوردار میباشد .
توسعة پالایشگاههای آبادان،باختران،تهران،شیراز،تبریز،اصفهان و همچنین راه اندازی پالایشگاه
بزرگ اراک در سال 1372باظرفیت 300هزار بشکه
در روز که مجهز به سیستم کنترل کامپیوتری است نشانه های
روشن از اجرای این سیاست می باشد
.
با بهره برداری از این پالایشگاه ظرفیت کشور به یک میلیون و 185هزار
بشکه در روز رسیده است.
تشکیل
نفت
نحوة پیدا یش نفت دقیقاًتشخیص داده نشده ودر این مورد فرضیات گوناگونی
پیشنهاد شده است برخی از این تئوریها مربوط به مواد معدنی وبعضی دیگر مربوط به تئوری
تشکیل نفت از مواد معدنیترکیبات آلی می باشد
اساس این فرضیه براین است که کربورهای فلزی تشکیل شده در اعماق زمین
در اثر تماس باآب هائی که در زمین نفوذ مینمایند ابتدا ایجاد کربورهای استیلینی با
رشته زنجیر کوتاه میکند سپس هیدروکربورهای حاصل در اثر تراکم و پلی مریزه شدن
ایجاد ترکیبات پیچیده و کمپلکسی را می نماید که اغلب آنها اشباع شده است.
یادآور می شویم که در اعماق زمین هرگز از کربورهای فلزی ، فلزات
قلیائی بصورت آزاد و کربورهای استیلنی یافت نشده است . اما برتوله ، مندلیف ، مو
آسان ، ساباتیه ساندرانس به طریق تجربی با انجام کارهای مشابهی توانسته اند
هیدروکربورهای سنگین و اشباع شده ای تهیه نمایند که مشابه با مواد موجود در اغلب
نفتهاست .
برخی برخورد نکردن به کربورهای فلزی در اعماق زمین را مبتنی بر پدیده
های آتشفشانی می دانند . زیرا این مواد در اثر بالا
رفتن درجه حرارت تجزیه می گردد و فقط در این شرایط هیدروکربورهای سبک پایدار
می ماند و به همین دلیل است که در سنگهای آتشفشانی هیچگونه اثری از کربورهای فلزی
پیدا ننموده اند ، در صورتی که بخارات حاصله از دهانه کوه اتشفشان دارای گاز متان
می باشد .
تئوری تشکیل نفت از مواد الی ×
بنابراین فرضیه ، تشکیل نفت را در اثر تجزیه بدن حیوانات در مجاروت آب
، و دور از هوا می دانند. زیرا در این شرایط قسمت اعظم
مواد ازته و گوگردی تخریب و مواد چرب باقیمانده در اثر آب هیدرولیز می گردد .
اسیدهای چرب حاصله تحت اثر فشار و درجه حرارت با از دست دادن عوامل اسیدی تولید
هیدروکربورهائی با یک اتم کربن کمتر می نماید .
بر اساس این فرضیه جهت ایجاد در یک ژیزمان یا منبع نفتی باید تودة
بزرگی از حیوانات دریائی یک مرتبه شرائط زندگانیشان عوض گردد . مثلاً یک سیل یا
تودة بزرگی از ماهیهائی که در آب شیرین زندگی می کنند به آب شور برسند و در نتیجه
حیاتشان را از دست بدهند . آنگلر1 از تقطیر حیوانات دریائی توانسته است مواد نفتی
را تهیه نماید و با توجه به خاصیت (( چرخش
نوری )) مواد
نفتی که علت آن وجود کلسترول است ( ماده ای که در بدن حیوانات وجود دارد ) این
فرضیه بیان و مورد تائید واقع شده است . در صورتی که فرضیه های دیگر که مبتنی بر
اساس مواد معدنی در تشکیل نفت می باشد هیچگونه توضیح و دلیل قانع کننده ای در مورد
این ویژگی نمی تواند بیان نماید . ضمناً در نفت خام اغلب به ذرات و خرده های
حیوانات دریائی برخورد می شود که دلیل دیگری بر تائید این فرضیه است .
همچنین نفت می تواند از تجزیة‌گیاهان تولید گردد . در این حالت خاصیت
چرخش نور را به علت وجود ترکیب مشابه کلسترین یعنی پلی استرولها میدانند . موزارک
اولین کسی که نقش میکروبها را نیز در این تغییر و تبدیل موثر می داند .
تئوری تشکیل نفت بر مبنای مواد آلی فعلاً بیشتر مورد قبول می باشد . و
اختلاف قابل ملاحظه ای را که بین ژیزمانهای نفتی مشاهده می گردد به علت شرایط و عوامل
مختلف تشکیل ژیزمان های میدانند.
ماهیت مواد خام نفتی×
دیر زمانی است که انسان از آتش به عنوان مولد انرژی مکانیکی استفاده
می نماید و یا به عبارت دیگر انرژی حرارتی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند .
مدت دو قرن از زغال به تنهایی ، سپس از نفت و بالاخره از انرژی
الکتریکی به عنوان مولد حرارت استفاده گردیده و امروزه در کشورهای مترقی استفاده
از انرژی اتمی معمول شده است.
از سوختن ناقص گیاهان زغال بدست می آید و طبق برخی از عقاید ، مواد
نفتی نیز منشاء گیاهی دارد و همانطوری که می دانید تمام گیاهان از نظر شیمیایی
ساختمان سلولزی دارد و این ترکیب را سابقاً هیدرات کربن می نامیده اند زیرا وضع ساختمانی
آن بصورت می باشد . در حین عمل فسیل شدن ، اکسیژن سلولز بوسیله میکروبها
، جذب شده بصورت گاز کربنیک خارج می گردد و در نتیجه جسمی سرشار از کربن و هیدرون
( هیدروکربور ) تولید می گردد . بنابراین سیکل کربن در طبیعت را بطور شماتیک می
توان در سه مرحله نشان داد
.
1-سنتز کلروفیلین که همان جذب گاز کربنیک هوا بوسیله گیاه می باشد ، و
واکنش کلی آن را میتوان بصورت زیر نوشت
:
2-تحولاتی که در اثر میکروبها هنگام فسیل شدن صورت می گیرد :
این تغییرات مربوط به سلولز موجود در گیاهان است که ابتدا اثر آمیلو
باکتریها هیدرولیز حاصل نموده آنگاه تولید قند ساده ای مانند گلوکز می نماید . از تخمیر
جسم اخیر ، ترکیبات مختلفی حاصل می گردد .
مواد
سازنده نفت خام : ×
مواد سازنده نفت از نظر نوع هیدروکربور و همچنین از نظر نوع ترکیبات
هترو اتم دار بستگی به محل و شرایط تشکیل آن دارد . بنابراین مقدار درصد مواد
سازنده نفت خام در یک ژیزمان نسبت به ژیزمان دیگر تغییر می کند.بطور کلی مواد سازنده
نفت شامل: هیدروکربورها ، ترکیبات اکسیژنه ، سولفوره ، ازته و مواد معدنی می گردد .
هیدروکربورها
هیدروکربورها از مولکولهای مختلف تشکیل گردیده است که ساده ترین و
سبکترین آنها ( متان )
گازی شکل است در حالیکه سنگین ترین آنها ( قیر و مازوت ) جامد می باشد .
هر چند که منشاء و مبدا تمام هیدروکربورهای یکی است اما نسبت درصد
آنها بسته به ساختمان منابع نفتی در حین فسیل شدن کاملاً تغییر و مختلف خواهد بود
. برای مثال ویرابیان و ساچانن به انالیز چندین منابع نفتی موجود در روسیه و آمریکا
پرداختند که ارقام بدست آمده در جدولی تنظیم شده است .
در میان هیدروکربورها، هیدروکربورهای سبک تر تشکیل یک فاز گازی را
میدهد در روی طبقه هیدروکربورهای مایع شناور است و قسمت اخیر به نوبة خود در روی
یک لایه آبی ( مائی ) قرار می گیرد و
بطور کلی در منابع طبیعی به سه صورت یافت می شود.
زمانی که هیدروکربورها بیشتر بصورت مایع باشد ایجاد یک منبع نفتی را
می کند و چنانچه این هیدرکربورها از نوع هیدروکربورهای سبک و تبخیر شونده باشد
یک منبع گاز طبیعی را بوجود می آورد . بالاخره هیدروکربورهای سنگین که در درجه حرارت
معمولی جامد هستند ، تشکیل منابع قیری یا آسفالتی را میدهند .
چون تعداد هیدروکربورهای موجود در نفت نامحدود و جدا کردن آنها بطور
کامل خیلی مشکل می باشد لذا آنها را بصورت کلی زیر تقسیم بندی می نمایند.
- پارافین نرمال یا الکان ها ( مثال : هپتان نرمال )
- ایزو پارافین ها ( مثال : متیل 2 – پنتان )
- نفتن یا سیکلانها ( مثال سیکلو هگزان )
- اولفین ها ( اتیلنی : بوتن 1 ، دی اتیلنی : بوتادین )
- آروماتیک ها ( مثال : بنزن و نفتالین )
- آلکیل آروماتیک ها ( مثال : اتیل بنزن )
ترکیبات
اکسیژنه
مقدار درصد اکسیژن در نفت ها از 3 درصد تجاوز نمی نماید و اغلب در
ساختمان مولکولهای سنگین به حالت ترکیب یافت می شود . ترکیبات اکسیژنه موجود در
نفت شامل اسیدها و فنل ها می باشد. فنل ها به
مقدار کم در روغنهای کالیفرنیا و رومانی وجود دارد .
اسیدهای موجود در نفت بیشتر بصورت مشتقات سیلکانی یا نفتی است ضمناً
اسیدهای غیر حلقوی نیز بصورت اترسل وجود دارد که در حین عمل تصفیه در فراکسیون
مربوط به پارافین جمع آوری می گردد .
مواد غیر اشباع و اکسیژنه روغنهای نفتی، اسفالت ها را تشکیل می دهد که
دارای مقداری گوگرد نیز میباشد و به طریقه زیر آنها را تقسیم بندی و مشخص می نمایند .
1- آسفالت سخت که غیر محلول در اتردو و پترول است .
2- آسفالت خمیری که غیر محلول در مخلوط اتر – الکل می باشد .
رزین نفت که به نسبت 70 ( هفتاد ) قسمت در 100 ( صد ) قسمت الکل حل می
گردد . این مواد
در اثر اکسیداسیون و پلیمرازسیون ترکیبات غیر اشباع بدست می آید . رزین و
آسفالت خمیری ترکیبات حد واسط بوده و تدریجاً به اسفالت سخت تبدیل می گردد .
هنگام تقطیر مواد نفتی در خلاء مقداری آسفالت هم تشکیل می شود .
ترکیبات
سولفوره
اغلب نفتها شامل گوگرد آزاد بصورت محلول است که در اثر تبخیر
کریستالیزه می گردد . گوگرد ممکن است بصورت هیدروژن – سولفوره – تیوفن – مرکاپتان – تیواتر –
دی سولفور – اسید سولفوریک – آلکیل – سولفات ها و یا الکیل سولفورها در نفت وجود
داشته باشد .
برخی از این ترکیبات گوگردی در نفت خام وجود ندارند اما در حین عملیات
تقطیر و یا در هنگام تصفیه از اثر دیگر ترکیبات بوجود می آیند . این ترکیبات
گوگردی به علت بوی نامطبوع و خاصیت خورندگی ، بسیار مشکل زا می باشند .
مثلاً گوگرد نفت ، بستگی به منطقه ای دارد که انجا نفت تشکیل گردیده
است . به عنوان مثال مقدار ان در مواد خام نفتی کویت 5/2 درصد و در نفت منطقه اقاجاری
ایران 36/1 درصد می باشد . در اینجا یاد آور
می شویم که خاصیت خورندگی نفت شرق و بوی نامطبوع آن به علت وجود این ترکیبات می
باشد .
ترکیبات ازته
روغنهای معدنی میتواند تا 5/1 درصد ازت بصورت ترکیبات آلی دارا باشد.
این ترکیبات از نظر عامل ازت به دو دسته تقسیم می گردد.
الف- ازت در حلقه بصورت
N-Hاست و می توان ترکیبات زیر را به عنوان مثال نام برد .
