مراحل تكوين النفط ” بالتفصيل “
تعريف النفط
النفط الخام هو عبارة عن مزيج من الهيدروكربونات التي تم تكوينها من الدياتومات ، وهي بقايا النباتات جثث الحيوانات الميتة التي قد عاشت من ملايين السنين في البيئات البحرية قبل ظهور الديناصورات [1] .
وقد غطي هذه البقايا من النباتات والحيوانات بعدة طبقات من الطمي والرمل والصخور ، وبفعل الضغط والحرارة داخل الأرض تحولت هذه البقايا للنفط الخام أو البترول ولهذا يسمي بالوقود الاحفوري البترول .
وكلمة بترول في اللغة تغني الزيت الذي يخرج من الأرض أو الزيت الصخري ويوجد للنفط الخام و الهيدروكربونات الأخرى في البرك و الخزانات تحت الأرض على شكل غازي أو سائل ويوجد في مساحات صغيرة في الصخور الرسوبية .
وتوجد قريبه من سطح الأرض في رمال الزيت أو رمال القطران والمنتجات البترولية ،هي احد أنواع الوقود التي يتم صناعتها من الهيدروكربونات والنفط الخام التي يوجد في الغاز الطبيعي ، ويصنع من المنتجات البترولية الغاز الطبيعي والفحم والكتلة الحيوية .
المراحل التي يمر بها تكون النفط بالتفصيل
للبترول الخام أو النفط استخدامات عديدة جدا في السياقات ومنها تدفئة المباني وتشغيل المركبات وتصنيع البتروكيماويات وتعبيد الطرق وغيرها ، ولكن قبل استخدام البترول وبيعه كمنتج بترولي ويتم
طريقة تكوين النفط في الطبيعة
عن طريق ثلاث مراحل للتكرير وهي [2] :
-
المرحلة الأولى: الانفصال
يتم استخدام عملية التقطير الجوي فيها فصل للجزيئات تبعا للوزن وتبدأ هذه العملية بتسخين الزيت لدرجة حرارة حتى درجة 400 درجة مئوية ، ويتم ذلك داخل عمود تقطير ذات عمق 60 متر .
وهذا يساعد في تبخر الزيت وتصاعده إلى أعلى وتبقى المخلفات أو الجزيئات الثقيلة في قاع العمود ، المواد التي درجة لزوجتها عالية كالإسفلت وعندما يتبخر الزيت يرتفع لأعلى .
ويحدث عملية تكثف لهذه الجزيئات في سوائل ويحدث أن الغازات الخفيفة تصل إلى قمة العمود وتكون درجة الحرارة اقل من 150 درجة مئوية ، وبعدها يدخل الصواني على مختلف الارتفاعات وهي القطع البترولية التي تكون على طول العمود .
وتقوم بتجميع السوائل وبعد أن يكتمل التقطير الجوي ينقل المخلفات الأثقل لأعمدة أخرى لكي تخضع للعملية الثانية للتقطير لكي يتم استخدام الموارد كزيت الوقود الثقيل والديزل .
-
المرحلة الثانية: التحويل
كيف يتكون البترول
في المرحلة الثانية بعد انتهاء عملية الانفصال يتعرض الزيت لعملية تحويل جزيئات الهيدروكربونات الثقيلة ، ويتم إنشاء منها نتجات خفيفة وتتم هذه المرحلة عن طريق تسخين هذه الجزيئات الثقيلة إلى درجات حرارة 500 درجة مئوية .
وهذا يجعلها تتكسر إلى جزيئات خفيفة ويستخدم في ذلك محفز لكي يسرع من التفاعل الكيميائي ، وفي هذه العملية يتم تحويل 75 % من المنتجات الثقيلة لبنزين وديزل وغاز وفي اغلب الأوقات يزداد العائد الكلى .
ولهذه العملية عندما يضاف الهيدروجين للعملية وعندما تكون العمليات اكثر تعقيد يلزم ذلك زيادة للتكاليف ، وتبحث عملية التحرير للبترول من خلال تقليل النفقات وزيادة العائد بشكل مستمر .
-
المرحلة الثالثه : العلاج
يتم في هذه العملية معالجة البترول حيث تتم عمليات مصممة لكي تزيل الجزيئات التي تسبب الملوثات والتأكل من الزيت ومن هذه الجزيئات البترول يتم تحلية البيوتان والكيروسين والبروبان .
ويزال الثيول عن طريق غسول الصودا الكاوية ويعالج وقود السيارات باستخدام محفز ، لكي يحول الهيدروكربونات النفثينية لهيدروكربونات عطرية ويزيد من تصنيف الأوكتان .
أنواع خام البترول
أغلب الأحيان تسمي البترول الخام على حسب المصدر الجغرافي له مثل غرب تكساس الوسيط ، ويتم تصنيف البترول الخام تبعا لتركيب الكيميائي والخصائص الفيزيائية [3] .
وتوصف صفات البترول الخام بعدة مصطلحات كالحامض والخفيف والحلو والثقيل وسعر البترول الخام مختلفة وأيضا تأثيره وفائدته على البيئة ومن أنواع خام البترول :
-
البترول الخام الحلو الذي يقابل النفط الخام الحامض
البترول الخام الذي يوجد به نسبة من الكبريت منخفضة يصنف كانه حلو و البترول الخام الذي يوجد به نسبة من الكبريت عالية يصنف كأنه حامض ونسبة الكبريت .
هي خاصية لا تكون مرغوبه لمعالجة وأيضا جودة المنتج في النهائية والبترول الخام الحلو له قيمة من البترول الخام الحامض والبترول الخام الذي يوجد في غرب تكساس الوسيط WTI ، هو أفضل من البترول الخام الحلو ويوجد البترول الخام الحامض في ساحل الخليج الأمريكي وكندا .
-
البترول الخام الخفيف الذي يقابل البترول الخام الثقيل
يصنف البترول الخام على أساس الكثافة النسبية للبترول إلى خفيف وثقيل ، وهذا طبقا لجاذبية معهد البترول الأمريكي API ويعتبر هذا مقياس عن مدى ثقل أو خفة البترول الخام عند مقارنته بالماء .
فعندما يكون جاذبية API للبترول الخام اكبر من 10 وهي جاذبية الماء يكون البترول الخام اخف من الماء ويطفو البترول فوق الماء وعندما تكون جاذبية API للبترول الخام اقل من 1 يكون البترول الخام أثقل من الماء .
ويغوص البترول الخام تحت الماء وجاذبية API للبترول الخام في غرب تكساس الوسيط WTI هو 40 ، وهي خفيفة ولكن جاذبية API للبترول الخام في ألاسكا تكون من 8 إلى 14 ولهذا فهي ثقيلة .
البترول الخام تختلف جاذبية API له اختلاف كبير حيث يتراوح من 10 إلى 50 ، واغلب البترول الخام تكون جاذبية API له من 20 الي 45 .
تكلفة إنتاج البترول الخام الخفيف اقل من البترول الخام الثقيل ، ويوجد بالخاتم الخفيف نسبة من الهيدروكربونات الخفيفة عالية وهي يتم استعادتها عن طريق استخدام المصفاة والقيام بالتقطير البسيط .
لا تستخدم الطرف التقليدية في إنتاج البترول الخام الثقيل ونقله وتكريره ، وذلك لان البترول الخام الثقيل لا يوجد به الكبريت والكثير من المعادن مثل الفاناديوم والنيكل بتركيزات عالية .
وكثافة البترول الخام الثقيل قريبه من كثافة الماء أو تكون أكبر منها ، ويسمى البترول الخام الثقيل باسم رمال القطران لأنه يوجد به البيتومين بنسب عالية ويتم إنتاج الكثير من المنتجات القيمة المنخفضة من البترول الخام الثيل .
عن طريق التقطير البسيط عند مقارنته بالتقطير البسيط للبترول الخام الخفيف ، ويحتاج البترول الخام الثقيل إلى تكرير اكبر لكي يقوم بإنتاج منتجات لها قيمة كبيرة وزيادة في الطلب .
استخدامات النفط
كندا من الدول التي تقوم باستهلاك الكثير من المنتجات التي تصنع من النفط فقد استهلك الكنديون في عام 2018 م من المنتجات البترولية حوالي 110 مليار لتر ، حيث تستخدم كندا كل يوم 1.5 مليون برميل من البترول [4].
وهي تقدر بحوالي 2.5 ٪ نت الاستهلاك الكلى للعالم ويعتبر النفط مهم جدا في كندا ، وكافة أنحاء العالم في الحياة اليومية ف يستخدم في النقل وصنع البلاستيك التي تستخدم في الإلكترونيات والملابس وتدفئة المنازل .
ويعد البترول مصدر مهم للطاقة التي تساعد في حركة كل وسائل النقل وتدفئة المنازل ، ويستخدم النفط في صنع منتجات عديدة كالإسفلت والبروبان والمواد الأولية البتروكيماوية.
- يستخدم الزيت في وقود للنقل وهو له دور مهم في نقل الأشخاص والمنتجات والخدمات من مكان لآخر ، حيث تستخدم وسائل النقل البنزين والغاز الطبيعي والديزل ووقود الطائرات التي يتم إنتاجها من النفط الخام .
-
يصنع البلاستيك من الزيوت الخام بعد تصفيتها لكي تصبح مادة أولية وتستخدم المادة الأولية في صناعة البتروكيماويات والتي تتحول إلى بلاستيك لكي تستخدم في صنع المنتجات الرئيسية التي تستخدم في الحياة اليومية ويصنع حوالي 6000 منتج من الزيت كل يوم ومنها الألواح الشمسية ، وغسل الأطباق والنظارات والمواد التي تحفظ الأطعمة ولعب الأطفال وأقراص DVD وصمامات القلب والإطارات وهناك منتجات بترولية منتشرة بكثره منها:
- الإلكترونيات ومنها الكاميرات وهواتف المحمول ومكبرات الصوت وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون ، حيث يوجد في أغلب الأجهزة الإلكترونية مكونات تم اشتقاقها من الزيت .
- المنسوجات حيث يتم استخدام الألياف البترولية في صناعة الملابس ومن هذه المنسوجات الجلود النباتية والإكريليك والبوليستر والحرير الصناعي وألياف لدنة والنايلون ويدخل في صناعة الحقائب والأحذية البتروكيماويات لان وزنها خفيف ومتينه ولها خصائص مقاومة للماء .
- بضائع رياضيه تصنع من البترول مثل حقائب وكرات الجولف وكرات السلة والرياح التزلج على المياه وخوذات كرة القدم ومضارب التنس والزلاجات وقضبان الصيد .
- منتجات الصحة والجمال مثل الأساس واحمر الشفاه والماسكارا وكحل العين وظلال العيون والصابون ومعجون الأسنان ومزيل العرق والشامبو وغسول اليد وصبغات الشعر والعطور والعدسات اللاصقة والأمشاط والنظارات.
- الإمدادات الطبية حيث تستخدم من البلاستيك الذي يصنع من البتروكيماويات في صنع معدات المستشفيات ومستحضرات الصيدلانية والأسبرين ومضادات الهيستامين وأكياس الحقن الوريدي وأطقم الأسنان والأطراف الاصطناعية وصمامات القلب والمعينات السمعية.
- المنتجات المنزلية تستخدم من البترول مثل الديكور و الأجهزة والأثاث المنزلي والأسقف والأرضيات المشمع وعزل المساكن السجاد ويستخدم الزيت فص صنع الأكواب والأطباق ومنظفات الأطباق والمقالي الغير لاصقة.