مكونات البترول وكذلك مشتقات البترول، كما سنقوم بذكر استخدامات البترول، وكذلك سنوضح تكرير البترول، وكل هذا من خلال مقالنا هذا تابعونا.
مكونات البترول
يُعدّ البترول نوع من أنواع الوقود الأحفوري، وهو عبارة عن مجموعة من الغازات والسوائل العضوية التي نتجت عن تسخين الكيروجين وضغطه لفترات زمنية طويلة، ويتكون البترول من مكوّنين رئيسيين وهما: المكوّن الغازي وهو الغاز الطبيعي الذي يتكون معظمه من الميثان، والمكوّن السائل وهو النفط الخام الذي يتكون من خليط معقد من الهيدروكربونات.
1- مكوّنات البترول الكيميائية:
– الكربون:
بنسبة تتراوح من 83% إلى 87%.
– الهيدروجين:
بنسبة تتراوح من 10% إلى 14%.
– النيتروجين:
بنسبة تتراوح من 0.1% إلى 2%.
– الأكسجين:
بنسبة تتراوح من 0.05% إلى 1.5%.
– الكبريت:
بنسبة تتراوح من 0.05% إلى 6%.
– معادن:
بنسبة أقل من 0.1%، ومن المعادن الأكثر شيوعاً في البترول الفاناديوم، والحديد، والنحاس، والنيكل.
2- مكوّنات النفط الخام:
يحتوي النفط الخام على أربعة أنواع رئيسية من الهيدروكربونات التي هي عبارة عن سيكلو ألكان، وألكانات، وهيدروكربونات عطرية، وهذه الأنواع هي، البارافينات: بنسبة تتراوح من 15% إلى 60%، ونفتثينس: بنسبة تتراوح من 30% إلى 60% والعطريات: بنسبة تتراوح من 3% إلى 30% والأسفلت: يُمثل النسب المتبقية.
مشتقات البترول
1- الجازولين (بالإنجليزيّة: Gasoline):
سائل شفاف ينفصل عن النّفط الخام عند درجة غليان تتراوح ما بين 40-205 درجة مئويّة، وهو من المشتقات التي تُستخدم على نطاق واسع كوقود للسيارات، والمولدات الكهربائيّة، والضاغطات.
2- الكيروسين (بالإنجليزيّة: Kerosene):
سائل هيدروكربونيّ قابل للاحتراق، تتراوح درجة غليانه ما بين 150-275 درجة مئويّة، ويستخدم للتدفئة، والطّبخ، والإضاءة، كما يُستخدَم كوقود لمحركات الطّائرات، ولصناعة مواد التّشحيم، ومبيدات الآفات، والمذيبات.
3- زيوت التّشحيم (بالإنجليزيّة: Lubricating Oils):
تنفصل عن النّفط عند درجة غليان تتراوح بين 300-370 درجة مئويّة، وتتكوّن من زيت أساسيّ بنسبة 90%، بينما تُشكّل المواد المضافة لتحسين خواصها، مثل المنظفات، ومضادات التّأكسد نسبة الـ 10% الباقية. تتميّز زيوت التّشحيم بلزوجتها المناسبة، واستقرارها حرارياً، وهيدروليكياََ، وانخفاض نقطة تجمدها، وتُستخدم للحد من الاحتكاك بين السطوح المتصلة ببعضها البعض، وكزيت للمحركات لمنع تآكلها، ولتعزيز قدرة المحرك على نقل الحرارة والطّاقة.
4- شمع البرافين (بالإنجليزيّة: Paraffin Wax):
يكون شمع البرافين صلباََ في درجة الحرارة العاديّة، ويغلي عند درجة حرارة تزيد عن 370 درجة مئويّة. يُستخدَم شمع البرافين كمادة تشحيم، ويدخل في تصنيع الكثير من المواد مثل، المواد المانعة للتسرّب، والأقلام الشّمعيّة، والشّموع، ومستحضرات التّجميل، ولتشميع الأرضيات، وألواح التّزلج.
5- الدّيزل، أو السّولار (بالإنجليزيّة: Diesel):
يُستخرَج الديزل من النّفط الخام بواسطة التّقطير التّجزيئي عند درجة غليان تتراوح بين 250-350 درجة مئويّة، وهو من المشتقات النّفطية التي تحتوي نسبة منخفضة من الكبريت، يُستخدَم الدّيزل كوقود في بعض أنواع السّيارات، والحافلات، والشّاحنات، والقاطرات، ولتشغيل التّوربينات الغازيّة، ومحرّكات الاحتراق الخارجيّة، وتُقاس جودة الدّيزل بالرقم السّيتاني؛ وهو مؤشّر لسرعة احتراق وقود الدّيزل.
الأسفلت (بالإنجليزيّة: Asphalt): يُسمّى أيضاََ القار، والزّفت، وهو منتج نفطيّ أسود اللّون، عالي الكثافة. ينفصل الأسفلت عن النّفط الخام أثناء التّقطير التّجزيئي عندما تصل الحرارة إلى 525 درجة مئويّة، ويُستخدَم لتعبيد الطُّرُق، وطلاء أسطح المنازل؛ لمنع تسرُّب المياه.
6- قطران الفحم (بالإنجليزيّة: Coal Tar):
يُستخرَج قطران الفحم من بعض المواد العضويّة مثل البترول، أو الفحم، أو الخشب، أو الخث، بواسطة عملية تُسمى التُقطير الهدام، أو التّقطير التّفكيكي، ويستخدم القطران كمطهر، وكمادة عازلة للسفن، والأسطح.
7- البتروكيماويات (بالإنجليزيّة: Petrochemicals):
هي منتجات كيميائيّة يمكن استخراجها من النّفط الخام، أو الغاز الطّبيعي بواسطة التّقطير التّجزيئي، كما يمكن الحصول عليها من المشتقات النّفطيّة الأخرى بعملية تُسمى التّكسير التّحفيزي، وتتراوح درجة غليان البتروكيماويات من 30-200 درجة مئويّة، وتُصنَّف إلى مجموعتين: الأوليفينات، والمركبات العطريّة. تُستعمل المواد البتروكيمياويّة لصناعة العديد من المنتجات، ومن أهمّها: الأسمدة، والأحذية، والشّمع، والمضافات الغذائيّة، والقواوير البلاستيكيّة، والمنظفات، وغيرها.
8- غاز النّفط المُسال (بالإنجليزيّة: Liquefied Petroleum Gas):
هو مزيج من المركبات الهيدروكربونيّة التي تتحول إلى سائل عند درجة حرارة أقل من 25 درجة مئويّة، ومن أشكاله البروبان، والبيوتان. يُستخدَم غاز النّفط المُسال كوقود في أجهزة التّدفئة والمَرْكبات، وكمادة تبريد، ولأغراض الطّبخ.
9- زيت الوقود (بالإنجليزيّة: Fuel Oils):
يُستخرَج زيت الوقود من النّفط الخام بالتقطير التجزيئي عند درجة حرارة تتراوح بين 370-600 درجة مئويّة، ويُستخدَم لتشغيل مولدات الكهرباء الاحتياطيّة في المكاتب، بالإضافة إلى محطات توليد الكهرباء، ولتدفئة المنازل، وكوقود للسفن، والشّاحنات، ولبعض أنواع السّيارات.
10- نافاثا (بالإنجليزيّة: Naphtha):
هي أحد مشتقات البترول غير النقية؛ إذ تتكوّن من مزيج من الجزيئات التي يتراوح عدد ذرات الكربون فيها من 5-9، ويمكن تحويلها إلى جازولين، كما تُستخدَم كمذيب في صناعة الطّلاء، وملمّعات الخشب.
استخدامات البترول
– البترول يعمل على تشغيل السيارات حيث يتم استخدامه كوقود.
– يستخدم البترول أيضًا في تشغيل الآلات الموجودة بالمصانع.
– يستخدم البترول في صنع المواد البلاستيكية.
– كما يستخدم البترول في التدفئة وكذلك توليد الكهرباء كوقود أيضًا.
– يستخدم البترول في تمهيد الطرق عن طريق الأسفلت وهو أحد مشتقاته.
– يتم استخدام البترول في صنع مستحضرات التجميل مثل أحمر الشفاه والفازلين.
– يستخدم البترول في صنع الأسبرين المستخدم للصداع.
– يستخدم في صناعة الشموع عن طريق إحدى مشتقاته والتي يطلق عليها “شمع البرافين”.
– كما يستخدم البترول في صناعة الأسمدة التي تستخدم في التربة الزراعية لتحسين الخصوبة.
– يستخدم في صناعة الملابس التي تحتوي على مواد بوليستر.
– يتم استخدام البترول في صنع الأحذية.
– يستخدم البترول في صنع إطار السيارات والحافلات.
– يستخدم البترول في صناعة الصابون ومواد التنظيف.
تكرير البترول
1- إعداد النفط الخام للتكرير:
يتم إعداد النفط الخام من خلال طرد الغازات المصاحبة للنفط أثناء خروجه من البئر، ونزع المياه والأملاح والرمال والطين المصاحبة للنفط عند استخراجه أيضاً.
2- التقطير:
تعتمد هذه الخطوة على فصل المكوّنات البترولية بالاعتماد على درجة غليان معينة، ويتم من خلالها فصل الجزيئات الأخف ذات درجة الغليان المنخفضة بواسطة عملية الغليان والتكثيف، وتتم هذه العملية بالأساليب التالية : التقطير الابتدائي أو تحت الضغط الجوي، والتقطير تحت الضغط التفريغي، أو الضغط المنخفض، وتقطير الزيت المخفف، والتقطير الآيزوتروبي، والتقطير الاستخلاصي.
3- الاستخلاص بالمذيبات:
يتم فصل المكوّنات بحسب النوع الكيميائي للجزيئات، ويجب أن تتوفر فيها مجموعة من المواصفات القياسية العالمية لأنّ دورها خطير جداً، حيث يتم معالجة المقطرات الناتجة من الخطوة السابقة لإنتاج زيوت التزييت.
4- التنقية:
هي عبارة عن مجموعة من العمليات الفيزيائية التي تهدف إلى استخراج منتجات ذات جودة عالية، وتتم التنقية بالمذيبات أو الإدمصاص الذي يعتمد على بعض جزيئات المادة داخل البنية الشبكية لطرد الجزيئات التي يريدها الإنسان إلى الخارج.
5- التبريد:
تشمل هذه العملية سلسلة من الخطوات هي: فصل فرز الغازات، وتثبيت البنزين، والعدد الأوكتاني للبنزين الذي يُستخدم كوقود للسيارات، وتثبيت العدد السيتاني لوقود البنزين.
6- التكسير الحراري:
عبارة عن عملية كيميائية تخضع لتأثير درجات حرارة عالية وضغط مرتفع بهدف تكسير المواد البترولية الخام، والمواد المتبقية من عملية التقطير.
7- التكسير التحفيزي:
هي عملية تتم بوجود مواد محفزة، ويتم تنفيذها عند درجات حرارة مرتفعة باستخدام مواد محفزة من السيليكا أو الأمونيا أو المغنيسيا بهدف تكسير روابط كربون – كربون في المركبات الهيدروكربونية وتحويلها إلى بارفينات ذات ذرات كربونية أقل، أو تحويلها إلى أوليفينات ونزع الذرات الهيدروجينية منها.
8- التكسير المهدرج:
هي عملية تتم بوجود هيدروجين، بهدف إنتاج نوعيات مناسبة من النفثا ووقود الطائرات وزيوت التزييت، وإنتاج مركبات هيدروكربونية مشبعة لها أوزان جزيئية ودرجات غليان منخفضة.
9- إعادة التشكيل الحفزي:
تستخدم هذه الطريقة بهدف استخراج وقود السيارات بعدد أوكتان المرتفع، أو إنتاج مركبات عطرية هيدروكربونية مثل: البنزين والتولوين، وتعتمد نوعية المواد السائلة والغازية في هذه العملية على نوع العامل المستخدم خلال التشكيل الحفزي وظروف تشغيله وعمله.
