نفت خام ( Crude OIL )
تعريف :
نفت خام متشكل از مواد آلي است كه قسمت اعظم آن كربن و
هيدروژن همراه با مقادير كم گوگرد ، ازت، اكسيژن و مقادير جزئي فلزات از
جمله واناديم ، نيكل و ... مي باشد.
|
عنصر |
حداقل درصد وزنی |
حداکثر درصد وزنی |
|
کربن |
82.2 |
87.1 |
|
هیدروژن |
11.8 |
14.7 |
|
گوگرد |
0.1 |
5.5 |
|
اکسیژن |
0.1 |
4.5 |
|
نیتروژن |
0.1 |
1.5 |
اجزاء تشکیل دهنده نفت خام
1- Hemogenous Hydrocarbons : ترکیباتي كه در ساختار آنها فقط هیدروژن و کربن وجود دارد كه شامل هیدروکربنهای پارافینی ، الفيني ، نفتنی و آروماتیكي مي باشند.
2- Hetergenous Hydrocarbons: ترکیباتی كه در ساختار آنها علاوه بر هیدروژن و کربن عناصری از قبیل اکسیژن ، نیتروژن ،گوگرد و يا فلزاتي نظیر واناديم ، نيكل و … وجود دارد.
ارزيابي نفت خام
جهت مقايسه انواع نفت خام نمي توان از آناليز تركيبات تشكيل
دهنده آن استفاده نمود. بدين منظور از آزمايشات استانداردي استفاده مي گردد
كه تعيين كننده قيمت نفت خام خواهد بود.
پالايشگاه ها بر اساس محدوده معين خواص نفت خام طراحي مي شوند
و نمي توان از هر نفت خامي جهت پالايش در آنها استفاده نمود. به مجموعه
اين تست ها كه شناسه نفت خام را مشخص مي كنند Crude Assay گفته مي شود.
مهمترين اين خواص عبارتند از : اندازه گيري وزن مخصوص ، گوگرد ، نمك ، آب و
مواد رسوبي ، گرانروي ، نقطه ريزش ، ناخالصي هاي هاي فلزي، محدوده تقطير و
كربن باقيمانده.
مشخصات نفت خام
1- تقطير نفت خام DISTILLATION ) ) ASTM D-86 , D-1160
نخستین گام در پالایش نفت خام عمل تقطیر است. تقطير نفت خام
در دو حالت تقطير در جو و تقطير در خلاء انجام مي گيرد. تقطير جوي نفت خام
عبات است از فرايند پالايش و جدا سازي تركيبات نفت خام در فشار اتمسفر به
وسيله حرارت دادن تا دماي 750 ◦F تا 600 ( كه اين بستگي به نوع نفت خام دارد ) و سپس ميعان نمودن آن بوسيله خنك كردن .
تقطير نفت خام محدوده وسيعي از نقطه جوش را نشان مي دهد .
آزمايش تقطير در جو بر مبناي استاندارد ASTM D-86 توسط دستگاه اتوماتيك
تقطير در فشار جو و آزمايش تقطير در خلاء بر مبناي استاندارد ASTM D-1160
توسط دستگاه اتوماتيك تقطير در فشار پايين انجام مي گيرد. از تقطير ،
تصفيه و پالایش نفت خام در پالايشگاه میتوان فرآوردههای متنوعي بدست آورد
که قابل فروش در بازار باشند نظير گاز مايع ، بنزين ، نفت سفيد ، سوخت
هاي هواپيما ، گازوئيل ، نفت كوره ، روغن ، قير ، آسفالت و ...
2- وزن مخصوص ( Specific Gravity ) ASTM D-1298
يكي از خواص فیزیکی نفت خام که ارزش اقتصادی نفت خام بر مبنای
آن سنجیده میشود ، وزن مخصوص آن میباشد. لذا سنجش و نحوه محاسبه آن مهم
است ، نسبت جرم حجمي ماده نفتي به جرم حجمي آب در دماي 60 درجه فارنهايت
سنجيده مي شود و به وسيله هايدرومتر اندازه گيري مي شود.
3- درجه API American Petroleum Institute ) )
سنجش وزن مخصوص نفت خام مانند سایر مایعات بر مبنای قانون کلی که همان وزن واحد حجم مایع است ، در شرایط دمايي 60 ºF و فشار 1 Atm سنجیده میشود . نفت خام را بر حسب درجه API تقسيم بندي مي كنند.
° API = ( 141.5 / SP.GR.@ 60 °F ) - 131.5
درجهAPI در اكثر نفت خام بين 10 تا 45مي باشد و بندرت از 10 كمتر يا از 50 بالاتر مي باشد.
· نفت خام سنگین با درجه A.P.I 10 الی 20
· نفت خام متوسط با درجه A.P.I 20 الی 30
· نفت خام سبک با درجه A.P.I بيش از 30
4- گوگرد ( Total Sulphur ) ASTM D-1552
نفت خام را بر اساس ميزان تركيبات گوگردي موجود در آن به دو
دسته شيرين و ترش تقسيم بندي مي كنند. نفت خام ترش به نفت خامي گفته مي شود
كه حاوي H2S به صورت محلول در آن باشد يا تركيبات گوگردي آن بالاتر از 0.5 %
باشد. اگر مقدار گوگرد ( حتي به مقدار جزئي ) موجود در نفت خام از حد مجاز
تجاوز كند ، در قيمت گذاري آن و همچنين محيط زيست اثرات منفي بسزايي دارد
.
5- مقدار نمك ( Salt in Crude ) IP-77
نمك موجود در نفت خام به صورت محلول آب نمك در آن مي باشد و
منشا آن ذخائر نفتي است. ذخائر نفت خام به صورت سه لايه مي باشند : لايه
اول ( رويين ) گاز ، لايه دوم ( مياني ) نفت خام و لايه سوم ( زيرين ) آب
نمك. در هنگام استخراج نفت ، آب نمك همراه با نفت از چاه بيرون مي آيد .
اين نمك همراه ، باعث تشديد خوردگي در لوله هاي انتقال و ظروف پالايشگاه
مي گردد. لذا ميزان نمك همراه نفت خام بر كيفيت آن تاثير مي گذارد.
واحد اندازه گيري نمك در نفت خام PTB lb salt / 1000 barrel crude ) ) مي باشد. . روش هاي كاهش مقدار نمك در نفت خام عبارتند از : عمل ته نشين كردن ، تصفيه شيميايي ، ايجاد حوزه الكتريكي قوي
5- آب و مواد رسوبي ( Water & Sediment ) ASTM D-2709
آب موجود در نفت خام به صورت قطرات يا امولسيون مي باشد كه
باعث مشكلات عمده اي از جمله خوردگي و گرم شدن غير يكنواخت مبدل هاي
حرارتي و كوره ها مي گردد. همچنين اثرات منفي روي كيفيت فرآورده دارد.
كاربرد نفت خام
نفت خام در گذشته به صورت مستقيم دركوره ها به عنوان سوخت
مصرف مي شد . امروزه با گسترش تكنولوژي و ساخت ماشين آلات جديد نياز هاي
جديدي به وجود آمده است .
در يك دسته بندي كلي محصولات حاصل از نفت خام عبارتند از :
1- سوخت هاي گرمايشي
2- سوخت ماشين هاي درون سوز
3- حلال ها
4- روغن هاي روان ساز
5- مواد اوليه صنايع شيميايي و پتروشيمي
6- آسفالت و قير
در اين راستا مي توان سوخت هاي توليدي پالايشگاه را به شرح ذيل دسته بندي نمود:
1- برش هاي انرژي زا ( سوخت ) : فرآورده هايي كه براي توليد انرژي حرارتي يا نور يا نيروي محركه در اتومبيل ها مصرف مي گردد .
2- برش هاي غير انرژي زا : فرآورده هايي كه مصارف صنعتي دارند و خواص غير حرارتي آنها مورد نظر است .
|
نوع برش |
مقدار كربن |
|
گاز مايع |
C1-C4 |
|
بنزين |
C4-C10 |
|
سوخت جت |
C6-C13 |
|
نفت سفيد |
C10-C15 |
|
نفت گاز |
C11-C20 |
|
مازوت خانگي |
C12-C24 |
|
مازوت سبك |
C13-C40 |
|
مازوت سنگين |
C40 به بالا |
انرژي زا غير انرژي زا
|
گازهاي غيرقابل تراكم |
C1-C2 |
|
حلال ها |
C5-C9 |
|
بنزين سفيد |
C8-C11 |
|
نفت چراغ |
C10-C15 |
|
روغن هاي روان ساز |
C20-C40 |
|
پارافين ها (واكس ها) |
C20-C30 |
|
موم ها (صمغ ها) |
C30-C40 |
|
قير ها |
بزرگتر از C40 |