#ثريد عن #البترول كيميائياً وبعض المعلومات البسيطة عنه 👨🏻🔬 .
#كيميائيون #أثبت_أنك_كيميائي #اثبت_انك_كيميائي #كيمياء #الكيمياء #النفط
#كيميائيون #أثبت_أنك_كيميائي #اثبت_انك_كيميائي #كيمياء #الكيمياء #النفط
ماهو ( البترول ) النفط ( Petroleum )؟
البترول مصطلح لاتيني مكون من ( petra ) بمعنى صخر ( rock ) و( oleum ) بمعنى زيت ( oil ) ويطلق على البترول أحياناً اسم ( الذهب الأسود ) وهو سائل ثقيل القوام ( ثخين كثافته عالية ) أسود اللون يميل إلى البني أو الأخضر .
البترول مصطلح لاتيني مكون من ( petra ) بمعنى صخر ( rock ) و( oleum ) بمعنى زيت ( oil ) ويطلق على البترول أحياناً اسم ( الذهب الأسود ) وهو سائل ثقيل القوام ( ثخين كثافته عالية ) أسود اللون يميل إلى البني أو الأخضر .
والبترول سائل قابل للاشتعال لاحتوائه على كثير من المواد المشتعلة ، يظهر أحياناً على سطح الأرض في بعض المناطق على شكل برك نفطية ، حيث عرفه القدماء في صورته الخام واستخدموه في بعض الاستخدامات الحياتية كالإضاءة ، البناء وطلاء السفن ، كما استخدم في علاج بعض الأمراض .
وام استخدامه أيضاً في تحنيط الموتى وفي بعض الصناعات البسيطة ، يعتبر النفط مصدر مهمّ للطاقة ومصدر غنيّ للعديد من المركبات والمنتجات الكيميائية ، كالمذيبات ، والأسمدة ، والمبيدات الحشرية ، والبلاستيك وغيرها .
النفط كمصدر للطاقة :
صورة ( ١ )
النفط يحتلّ المكانة الأولى عالمياً كمصدر للطاقة :
صورة ( ٢ )
النفط كمصدر للمركبات والمنتجات الكيميائية ( البتروكيميائية ) :
صورة ( ٣ )
صورة ( ١ )
النفط يحتلّ المكانة الأولى عالمياً كمصدر للطاقة :
صورة ( ٢ )
النفط كمصدر للمركبات والمنتجات الكيميائية ( البتروكيميائية ) :
صورة ( ٣ )
التركيب ( Composition) :
يتألف النفط من خليط معقّد من الهيدروكربونات والمركبات العضوية الأخرى ، يتفاوت تركيبه بشكلٍ كبير من نوع إلى اخر ، والمركبات العضوية كما هو معروف تتألّف من الكربون ، والهيدروجين ، وعناصر أخرى كالأكسجين ، والنيتروجين ، والكبريت .
يتألف النفط من خليط معقّد من الهيدروكربونات والمركبات العضوية الأخرى ، يتفاوت تركيبه بشكلٍ كبير من نوع إلى اخر ، والمركبات العضوية كما هو معروف تتألّف من الكربون ، والهيدروجين ، وعناصر أخرى كالأكسجين ، والنيتروجين ، والكبريت .
كما يحتوي النفط على آثار من بعض العناصر المعدنية ، كالحديد والفاناديوم والنيكل ، يشكّل الميثان CH4 ، والإيثان C2H6، والبروبان C3H8 ، والبيوتان C4H10 نسبة عالية من الهيدروكربونات المكوّنة للبترول .
أصل النفط ( Origin ) :
اختلف العلماء في أصل البترول ، فمنهم من يرى أنّ المادة غير العضوية متمثلّةً في الكربون ومركباته هي الأصل ، ومنهم من يرى أنّ أصل البترول هوالكائن الحيّ المؤلّف من المادة العضوية .
اختلف العلماء في أصل البترول ، فمنهم من يرى أنّ المادة غير العضوية متمثلّةً في الكربون ومركباته هي الأصل ، ومنهم من يرى أنّ أصل البترول هوالكائن الحيّ المؤلّف من المادة العضوية .
النظرية العضوية ( Biogenic theory ) :
يرى الكثير من علماء الجيولوجيا أنّ أصل البترول - وكذلك الفحم الحجري والغاز الطبيعي - هو بقايا الكائنات الحيّة القديمة من النباتات والحيوانات البحرية الصغيرة .
يرى الكثير من علماء الجيولوجيا أنّ أصل البترول - وكذلك الفحم الحجري والغاز الطبيعي - هو بقايا الكائنات الحيّة القديمة من النباتات والحيوانات البحرية الصغيرة .
حيث ترسبّت بقايا هذه الكائنات بكميات كبيرة في مناطق منخفضة من المحيطات وتغطّت بطبقات من الطين ، وتحت تأثير الضغط والحرارة وعامل الزمن تحلّلت بقايا هذه الكائنات وحدثت لها العديد من التحوّلات والتفاعلات الحيوية لينتج البترول .
النظريات البديلة ( Alternative theories ) :
يرى الكثير من العلماء أنّ أصل البترول ليس الكائن الحي ، إنّما أصله عنصر الكربون وبعض المركبات الكربونية غير العضوية كمركب كربيد الكالسيوم على سبيل المثال CaC2 حيث اعترى عنصر الكربون ومركباته والتي كانت تملاْ الأرض قديماً تغيرات كيميائية
يرى الكثير من العلماء أنّ أصل البترول ليس الكائن الحي ، إنّما أصله عنصر الكربون وبعض المركبات الكربونية غير العضوية كمركب كربيد الكالسيوم على سبيل المثال CaC2 حيث اعترى عنصر الكربون ومركباته والتي كانت تملاْ الأرض قديماً تغيرات كيميائية
نتج عنها هذا الخليط الهائل من الهيدروكربونات وبقية المركبات العضوية المكوّنة للبترول . ويُعتقد أنّ البداية كانت عبارة عن تفاعل من هذا النوع :
CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2
👨🏻🔬
CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2
👨🏻🔬
تاريخ البترول :
تم حفر أول بئر بترول في الصين في القرن الرابع الميلادي ، أما التاريخ الحديث للنفط فقد بدأ في بولندا في عام 1853 عندما اُكتشفت عمليات تقطير النفط الخام ، وفي الولايات المتحدة بدأت الصناعة النفطية باكتشاف ادوين درايك للنفط في عام 1859 قرب تيتوسفيل بولاية بنسلفانيا .
تم حفر أول بئر بترول في الصين في القرن الرابع الميلادي ، أما التاريخ الحديث للنفط فقد بدأ في بولندا في عام 1853 عندما اُكتشفت عمليات تقطير النفط الخام ، وفي الولايات المتحدة بدأت الصناعة النفطية باكتشاف ادوين درايك للنفط في عام 1859 قرب تيتوسفيل بولاية بنسلفانيا .
التنقيب عن النفط واستخراجه ( Extraction ) :
تمّكن الجيولوجيون عبر سنوات طويلة من تطوير وسائل وأدوات التنقيب عن البترول واستخراجه ، وبطبيعة الحال تعتبر الخطوة الأولى للاستفادة من هذا الكنز هي إخراجه من باطن الأرض .
تمّكن الجيولوجيون عبر سنوات طويلة من تطوير وسائل وأدوات التنقيب عن البترول واستخراجه ، وبطبيعة الحال تعتبر الخطوة الأولى للاستفادة من هذا الكنز هي إخراجه من باطن الأرض .
تبدأ عملية الاستخراج بالحفر إلى أعماق بعيدة ، وفي كثير من الحالات يندفع البترول إلى الأعلى تلقائياً بسبب وجود الغاز الطبيعي ووقوع البترول تحت ضغط عالي ، فطبقة البترول في العادة تكون محصورة بين طبقة الغاز التي تعلوها وطبقة الماء التي توجد أسفل منها .
في بعض الأحيان يضطر مهندسوا البترول إلى ضخ كميات كبيرة من الماء في داخل البئر ليصعد النفط .
مكامن البترول :
صورة ( ١ )
استخراج النفط قديماً :
صورة ( ٢ )
معدات حديثة لاستخراج البترول :
صورة ( ٣ )
صورة ( ١ )
استخراج النفط قديماً :
صورة ( ٢ )
معدات حديثة لاستخراج البترول :
صورة ( ٣ )
تكرير النفط ( Oil Refining ) :
البترول في صورته الخام ( crude oil )غير مفيد ، وللاستفادة منه تتم معالجته بمجموعة من العمليات ، ويطلق على هذه العمليات تكرير البترول والتي ينتج عنها مجموعة من المشتقات المفيدة ( Petroleum Products ) وتمرّ عملية تكرير النفط عادةً بالمراحل التالية :
البترول في صورته الخام ( crude oil )غير مفيد ، وللاستفادة منه تتم معالجته بمجموعة من العمليات ، ويطلق على هذه العمليات تكرير البترول والتي ينتج عنها مجموعة من المشتقات المفيدة ( Petroleum Products ) وتمرّ عملية تكرير النفط عادةً بالمراحل التالية :
المعالجة الأولية : تشمل التخلص من الماء والأملاح المصاحبة للنفط وهي خطوة تسبق عملية التقطير لكون وجود الماء والأملاح في برج التقطير يسبب مشاكل خطيرة فقد ينتج عن وجود الماء انفجار برج التقطير للضغط القوي الذي ينتج من تبخر الماء أما الأملاح فتسبب تآكل الحديد المصنوع منه مادة البرج
عملية التقطير ( Distillation ) :
وهي العملية المهمة والرئيسة والتي تتم في أبراج ضخمة ، وينتج عنها فصل البترول إلى مكوناته ،وبوجهِ عام فإن معظم المشتقات البترولية الناتجة من برج التقطير التجزيئي للنفط تكون على النحو التالي :
وهي العملية المهمة والرئيسة والتي تتم في أبراج ضخمة ، وينتج عنها فصل البترول إلى مكوناته ،وبوجهِ عام فإن معظم المشتقات البترولية الناتجة من برج التقطير التجزيئي للنفط تكون على النحو التالي :
الغازات ( petrol ether ) :
وهو منتج يتألف من عدد قليل من المركبات العضوية معظمها عبارة عن هيدروكربونات خفيفة مثل الميثان والايثان والايثلين والبروبان والبوتان وغيرها وفي الغالب تتراوح أعداد ذرات الكربون في المركبات المكونة لها من 1-4 وتتكثف عند درجات غليان أقل من 25 درجة م .
وهو منتج يتألف من عدد قليل من المركبات العضوية معظمها عبارة عن هيدروكربونات خفيفة مثل الميثان والايثان والايثلين والبروبان والبوتان وغيرها وفي الغالب تتراوح أعداد ذرات الكربون في المركبات المكونة لها من 1-4 وتتكثف عند درجات غليان أقل من 25 درجة م .
ويستخدم هذا المشتق في إنتاج غاز الطهي وإنتاج غازات أخرى مثل غاز الاسيتلين المستخدم في عمليات اللحام ، كما يعتبر هذا المشتق مادة تغذية هامة جداَ للصناعات البتروكيميائية .
السوائل الخفيفة ( light petrol ) :
وأهمها منتج الجازولين ( gasoline) ( وقود السيارات ) وتتراوح أعداد ذرات الكربون في مركباته من 5-9 ويتكثف عند درجات حرارة 35-150 ويعتبر هذا المنتج من أهم مشتقات البترول نظراً للإستخدام الواسع النطاق له في كل دول العالم .
وأهمها منتج الجازولين ( gasoline) ( وقود السيارات ) وتتراوح أعداد ذرات الكربون في مركباته من 5-9 ويتكثف عند درجات حرارة 35-150 ويعتبر هذا المنتج من أهم مشتقات البترول نظراً للإستخدام الواسع النطاق له في كل دول العالم .
الكيروسين ( kerosene ) :
تتراوح أعداد ذرات الكربون في هذا المشتق من 9-15 ذرة كربون ويتكاثف عند 150-250 ويستخدم كوقود للطائرات النفاثة (jet engine fuel) ، كما يستخدم نوع رديء منه كوقود رخيص الثمن في المنشآت الصناعية والمنازل .
تتراوح أعداد ذرات الكربون في هذا المشتق من 9-15 ذرة كربون ويتكاثف عند 150-250 ويستخدم كوقود للطائرات النفاثة (jet engine fuel) ، كما يستخدم نوع رديء منه كوقود رخيص الثمن في المنشآت الصناعية والمنازل .
الديزل أو السولار ( Diesel ) :
سائل أثقل من الكيروسين يستخدم كوقود في المصانع والمحركات الضخمة والشاحنات .
سائل أثقل من الكيروسين يستخدم كوقود في المصانع والمحركات الضخمة والشاحنات .
السوائل الثقيلة :
وهي تتألف من مركبات تتكاثف عند درجات حرارة أعلى من 300 درجة م ويتم انتاج زيوت التزييت المختلفة منها ، كما تعتبر مصدر مهم للصناعات البترولية حيث يمكن تحويل جزء منها إلى مشتقات خفيفة كالجازولين عن طريق عمليات بترولية معروفة مثل التكسير الحراري والتكسير الحفزي .
وهي تتألف من مركبات تتكاثف عند درجات حرارة أعلى من 300 درجة م ويتم انتاج زيوت التزييت المختلفة منها ، كما تعتبر مصدر مهم للصناعات البترولية حيث يمكن تحويل جزء منها إلى مشتقات خفيفة كالجازولين عن طريق عمليات بترولية معروفة مثل التكسير الحراري والتكسير الحفزي .
الزفت ( asphalt ) :
وهي البقايا المتجمعة في قاع البرج تتألف من مركبات عضوية ( هيدروكربونات وغيرها ) ذات وزن جزيئي عالي ودرجات غليان مرتفعة جداً وتستخدم في طلاء الانشاءآت الخرسانية وطلاء السفن وفي تزفييت الطرق وتعبيدها .
وهي البقايا المتجمعة في قاع البرج تتألف من مركبات عضوية ( هيدروكربونات وغيرها ) ذات وزن جزيئي عالي ودرجات غليان مرتفعة جداً وتستخدم في طلاء الانشاءآت الخرسانية وطلاء السفن وفي تزفييت الطرق وتعبيدها .
مصفاة تكرير النفط :
صورة ( ١ )
برج تقطير تجزيئي :
صورة ( ٢ )
مشتقات البترول :
صورة ( ٣ )
صورة ( ١ )
برج تقطير تجزيئي :
صورة ( ٢ )
مشتقات البترول :
صورة ( ٣ )
تحسين المواصفات :
بعد الحصول على هذه المشتقات فإنه لايتم تسويقها مباشرة لأنها في الحقيقة غير صالحة للاستخدام حتى الآن ، ولكي تكون صالحة للاستخدام لابد من إجراء بعض التحسينات عليها لتكون ملائمة للاستخدام المطلوب .
بعد الحصول على هذه المشتقات فإنه لايتم تسويقها مباشرة لأنها في الحقيقة غير صالحة للاستخدام حتى الآن ، ولكي تكون صالحة للاستخدام لابد من إجراء بعض التحسينات عليها لتكون ملائمة للاستخدام المطلوب .
الجازولين لو استخدم مباشرة من برج التقطير ووضع في سيارة فإن المحرك سوف يعمل مصحوباً بتخبط قوي وضوضاء ، ولو استخدم الكيروسين مباشرة كوقود للطائرة لسقطت الطائرة لاحتواء الكيروسين غير المعالج على مواد شمعية تتجمد في أنابيب التوصيل بالطائرة عند درجات حرارة منخفضة في الأجواء المرتفعة
اذا فلابد من القيام ببعض العمليات التي تجعل المشتق جاهزاً للاستخدام وهذا ما يعرف باسم ( تحسين المواصفات ) فالجازولين الناتج يتم له ما يعرف باسم رفع الاوكتان نمبر ( رقم الاوكتان ) ليعمل محرك السيارة في هدوء وسلاسه حيث وجد أن بعض المركبات المكونة للنفط تحترق بطريقة تسبب تخبط للمحرك
فيتم إزالتها والبعض الآخر يحترق بهدوء ورتابة ( مثل الاوكتان ) فيتم إضافة المزيد منها كما لوحظ أنه إذا أضيفت بعض المركبات غير الموجودة في النفط أصلاً فإن رقم الاوكتان يرتفع كثيراً ويعطي ( بنزين ممتاز ) مثل رباعي ايثيل الرصاص .
وقد تم التوقف عن اضافة هذا المركب للجازولين نظراً للتلوث البيئي الكبير الذي يحدثه ممثلاً في أكاسيد الرصاص السامة الناتجة من عملية الاحتراق .
أما الكيروسين المستخدم في الطائرات كوقود فيتم له ما يعرف بإسم عملية إزالة الشموع وهي المركبات ذات السلاسل الطويلة والتي يمكن أن تتجمد بسهولة داخل مواسير الطائرة الامر الذي يؤدي إلى سقوطها فيتم إزالة هذه المركبات لخفض درجة تجمد الوقود .
بحيث عندما تصعد الطائرة إلى طبقات الجو العليا فإن الوقود يقاوم عملية التجمد بسبب انخفاض درجة الحرارة .
وهكذا بالنسبة لبقية المشتقات فيتم لها عملية تحسين مواصفات مناسبة للاستخدام الذي سستستخدم فيه .
وهكذا بالنسبة لبقية المشتقات فيتم لها عملية تحسين مواصفات مناسبة للاستخدام الذي سستستخدم فيه .
التأثيرات البيئية ( Environmental effects ) :
يعتبر النفط من أهم الملوثات البيئية سواءاً في البر أو البحر ، ويصحب عملية استخراج النفط مخاطر تلوث في أغلب الأحيان ، وخاصةً عندما يستخرج من قاع البحر ، حيث تتأثر الكائنات الحية التي تعيش في تلك المناطق بشكل كبير .
يعتبر النفط من أهم الملوثات البيئية سواءاً في البر أو البحر ، ويصحب عملية استخراج النفط مخاطر تلوث في أغلب الأحيان ، وخاصةً عندما يستخرج من قاع البحر ، حيث تتأثر الكائنات الحية التي تعيش في تلك المناطق بشكل كبير .
هذا بالإضافة إلى الحوادث التي تتعرّض لها ناقلات النفط العملاقة والتي ينجم عنها تعرّض مناطق واسعة للتلوث النفطي ، لا ننسى أيضاً التلوّث النفطي الناتج عن الحروب وليست ببعيد عنّا التلوّث الهائل الذي شمل الخليج العربي والمناطق القريبة منه إبان حرب تحرير الكويت في عام 1991 م .
حرائق آبار البترول :
صورة ( ١ )
تلوّث الهواء الناجم عن احتراق آبار البترول :
صورة ( ٢ )
مصافي البترول :
صورة ( ٣ )
ناقلات البترول عبر البحار والمحيطات :
صورة ( ٤ )
صورة ( ١ )
تلوّث الهواء الناجم عن احتراق آبار البترول :
صورة ( ٢ )
مصافي البترول :
صورة ( ٣ )
ناقلات البترول عبر البحار والمحيطات :
صورة ( ٤ )
غرق ناقلات البترول :
صورة ( ١ )
الحياة البحرية أكثر البيئات تضرّراً من التلوث الناجم عن البترول :
صورة ( ٢ )
صورة ( ١ )
الحياة البحرية أكثر البيئات تضرّراً من التلوث الناجم عن البترول :
صورة ( ٢ )
أنواع النفط ( Classification ) :
يمكن تصنيف النفط حسب كثافته إلى نفط ثقيل ( heavy ) ونفط خفيف ( light ) ، وترجع خاصية اختلاف كثافة البترول إلى نسبة الهيدروكربونات الثقيلة فيه ، فكلّما زادت هذه النسبة زادت كثافة النفط .
يمكن تصنيف النفط حسب كثافته إلى نفط ثقيل ( heavy ) ونفط خفيف ( light ) ، وترجع خاصية اختلاف كثافة البترول إلى نسبة الهيدروكربونات الثقيلة فيه ، فكلّما زادت هذه النسبة زادت كثافة النفط .
لكن في الحقيقة النفط الخفيف أكثر طلباً في السوق وأغلى سعراً وذلك بسبب امكانية الحصول منه على كميات كبيرة من المشتقات البترولية وبالذات الجازولين ( gasoline ) والذي يعتبر المشتقّ البترولي الأكثر طلباً في العالم .
كما يمكن تصنيف البترول إلى بترول حلو sweet ( نسبة كبريت sulfur منخفضة ) ، وبترول حامض sour ( نسبة كبريت عالية ) ، وبالطبع فإنّ النفط الحلو أكثر طلباً في السوق العالمية .
أكبر الدول المنتجة للنفط ( Top petroleum producing countries ) :
المملكة العربية السعودية ( عضو اوبك )، الولايات المتحدة ، روسيا ، المكسيك الصين ، نوروي ، كندا ، الإمارات العربية المتحدة ( عضو اوبك ) ، فنزويلا ( عضو اوبك ) المملكة المتحدة ،الكويت ( عضو اوبك ) ، نيجيريا (عضو اوبك)
المملكة العربية السعودية ( عضو اوبك )، الولايات المتحدة ، روسيا ، المكسيك الصين ، نوروي ، كندا ، الإمارات العربية المتحدة ( عضو اوبك ) ، فنزويلا ( عضو اوبك ) المملكة المتحدة ،الكويت ( عضو اوبك ) ، نيجيريا (عضو اوبك)
في الختام أعتذر على الاطالة وأتمنى لكم الاستفادة من هذه المعلومات البسيطة 🌷 .
جاري تحميل الاقتراحات...