دبیرخانه دائمی طرح دانش آموزی «با کیمیا»

تلفن دفتر روابط عمومی تهران: 66515514 / info@bakimia.ir

برچسب: نفت خام

زغال‌سنگ و نفت چگونه به وجود می‌آیند؟
زغال‌سنگ و نفت چگونه به وجود می‌آیند؟

مراحل تشکیل انوع زغال‌سنگ

زغال سنگ نام یک کانی سیاه رنگ و پر انرژی است ، که از بقایای درختان ، بوته‌ها و سایر گیاهان زنده‌ی سال به وجود می‌آید. نشو و نمای این گیاهان در دوره‌هایی که آب و هوای زمین ملایم و مرطوب زغال سنگ ، یک سنگ رسوبی بود ، صورت گرفت.
اگر چه برخی از معادن زغال‌سنگ ۴۰۰ میلیون سال قبل و در دوره انسان سیلوری  تشکیل یافته است ، اما قسمت اعظم این ذخایر تقریبا ۲۵۰ میلیون سال پیش  پایان دوران اول  پدید آمدند. سپس اوضاع برای رشد سرخس‌های دانه‌دار گرمسیری بسیار عظیم و درختان بدون گل غول پیکر ، در باتلاق‌های وسیع فراهم شد.
این گیاهان بعد از خشک شدن و از بین رفتن به داخل باتلاق‌ها می‌افتادند و بر اثر خروج اکسیژن ، فساد بی‌هوازی تسریع می‌شد. پوشش گیاهی به ماده‌ای لجن مانند ، به نام پیت تبدیل شد. پیت‌ها بسته به درجه فساد ، برخی قهوه‌ای و اسفنجی و بعضی سیاه و فشرده بودند. دریا بر روی چنین ته‌نشست‌هایی پیشروی کرد و رسوبات معدنی بر روی آنها فرو نشست. پیت در زیر فشار خشک و سخت شد و به زغال‌سنگ پیت (لنیت یا لیگنیت ، که به زغال‌سنگ قهوه‌ای نیز موسوم است) تبدیل شد.
فشار بیشتر و گذشت زمان ، زغال‌سنگ قیردار را به وجود آورد ، که هر ۶ متر ضخامت رسوب گیاهان نخستین به ۰.۳ متر زغال سنگ تبدیل شده بود. فشارهای زیادتر که ناشی از چین‌خوردگی پوسته زمین ، به صورت رشته کوههای عظیم بود ، سخت‌ترین و مرغوب‌ترین نوع زغال سنگ ، یعنی آنتراسیت را به وجود آورد. کیفیت زغال‌سنگ از روی نسبت مقدار کربن تثبیت شده ، به مقادیر رطوبت و ماده‌ی فرار (ماده‌ای که بر اثر حرارت به گاز تبدیل می‌شود) تعیین می‌گردد.

منشأ نفت و گاز طبیعی

با همه تلاش گسترده و صرف وقت فراوانی که برای یافتن و استخراج نفت و گاز طبیعی صورت گرفته است ، انسان هنوز درباره منشأ این مواد به نحو شگفتی بی‌اطلاع است. پاره‌‌ای واقعیت‌های پذیرفته شده در این مورد عبارتند از :

۱- نفت و گاز از ترکیباتی با منشأ زیست شناختی (بیولوژیکی) تشکیل شده‌اند.

۲- قسمت اعظم انواع نفت محتوی پورفیرین (مجموعه‌ای از ترکیبات هیدروکربن‌دار) است ، که یا از کلروفیل و یا از « همین »  – ماده قرمز کننده‌ی خون – مشتق شده‌اند.

۳- قسمت‌های لیپیدی موجودات (چربی‌ها و مومها) ، منبع سرشاری برای تشکیل نفت و گاز فراهم آورده‌اند.

۴- امکان دارد که در اوضاع فعلی بتوان هیدروکربن‌های نفت‌مانند را در رسوب‌های جوان دریایی پیدا کرد.

* باید توجه داشت که : نفت معمولا با سنگ‌های رسوبی که بر اثر فعالیت‌های دریایی ته‌نشین شده‌اند ، توأم است.

دیاژنز

دیاژنز به مجموعه اعمالی گفته می‌شود که در ضمن آن ، تغییرات شیمیایی ، رسوبات سست را به صخره تبدیل می‌کند. این پدیده با حرارت و فشار نسبتا پایین صورت می‌گیرد. دیاژنز از این واقعیت ناشی می‌شود که نفت را می‌توان به مقادیری که از نظر تجاری مقرون به صرفه باشد ، در اعماق بین ۳۰ تا ۷۵۰۰ متر پیدا کرد. این تفاوت عمیق معرف آن است که برای تشکیل نفت ، وجود فشار یک ضرورت اجتناب‌ناپذیر نیست. دمای زیاد (یعنی بالاتر از ۶۰۰ درجه سانتیگراد) نیز ضرورتی ندارد.

ترکیبات نفت خام

نفت خام مایعی تیره رنگ است و بوی مخصوصی دارد. این مایع ترکیبی از هزاران ماده شیمیایی مختلف بوده ، که از گازهای بسیار سبک تا مواد نیمه جامدی مانند قیر ، موم یا پارافین در آن یافت می‌شود. تقریبا ۸ درصد نفت موجود در سنگ‌های دوران اول زمین‌شناسی و ۶۳ درصد آن در سنگ‌های دوران سوم زمین‌شناسی و ۲۹ درصد در سنگ‌های دوره‌ی اول از دوران چهارم زمین‌شناسی تا عصر یخچال‌ها یافت می‌شود.

پالایش نفت

نفت خام حاصل از چاه دارای مواد ناخواسته از قبیل آب و جامداتی مانند :
شن ، قیر و گازهای متان و اتان می‌باشد. برای جداسازی اینگونه عوامل ، آن را وارد مخازنی می‌کنند ، تا جامدات موجود در آن ته‌نشین شده و گازهای آن خارج شود. سپس وارد جداساز سانتریفوژی می‌شود ، که نقش آن جدا کردن تتمه آب ، گاز و جامدات معلق در آن می‌باشد. برای حذف نمک‌های معدنی ، نفت را با آب ولرم می‌شویند. آنگاه قسمتی از نفت توسط لوله به پالایشگاه فرستاده شده و قسمتی جهت صدور به بنادر تلمبه می‌شود.

انواع تقطیر

۱- تقطیر در فشار محیط : در این روش ، فرآیند تقطیر در فشار محیط صورت می‌گیرد.

۲- تقطیر با بخار آب : وقتی که تقطیر در مجاورت بخار ماده‌ی مخلوط نشدنی صورت می‌گیرد ، فشار بخار یکی از مواد ، تحت تأثیر دیگری قرار نگرفته و مخلوط در دمایی که مجموع فشارهای جزئی آنها برابر فشار محیط گردد ، تقطیر می‌شود.

۳- تقطیر در خلأ : در این روش ، فرآیند تقطیر در خلأ (در فشار ۴۰ میلیمتر جیوه) صورت می‌گیرد.

۴- تقطیر در خلأ و بخار : این روش با انتقال گرما توسط بخار آب و با استفــاده‌ی همزمـــان از پمپ خلأ ، جهت کاهش فشار کلی صورت می‌گیرد. به طور کلی این روش دارای اشکالاتی بوده و از آن زیاد استفاده نمی‌شود.

۵- تقطیر در فشار : این روش برعکس تقطیر در خلأ بوده و باعث می‌شود که فرآیند تقطیر ، در دمای بیشتری نسبت به آن در فشار محیط صورت گیرد و دمای بالاتر باعث گسسته شدن مولکول‌های نفت گردیده و ترکیب آنها را تغییر می‌دهد.

۶- روش‌های جدید تقطیر : این روش‌ها شامل یک یا دو مرحله تقطیر در فشار محیط بوده ، که توسط تقطیر با بخار همراه می‌شود.

 

نفت را برای چه چیزی استفاده می‌کنیم؟
نفت را برای چه چیزی استفاده می‌کنیم؟

کودکان غالباً یک سؤال دارند: نفت را برای چه چیزی استفاده می‌کنیم؟ استفاده‌های زیادی برای نفت وجود دارد و مردم در حال یافتنِ موارد مصرفِ بیشتری برای آن هستند. اگر شما نیز کنجکاو هستید که بدانید نفت برای چه چیزی استفاده می‌شود، پس به خواندن ادامه دهید.

چرا به نفت نیاز داریم؟

همان‌طور که پیش از این می‌دانستید، دو سومِ نفت در آمریکا برای حمل و نقل استفاده می‌شود. سؤال این است که به غیر از حمل و نقل، نفت برای چه چیزی استفاده می‌شود؟
نفت برای تولید محصولات قابل استفاده در صنعت و مصارف مسکونی، به کار گرفته می‌شود. نفت در ساختِ روغن‌های مبتنی بر نفت نیز که در خانه‌ و صنعت مصرف می‌شوند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. نفت، هم چنین برای تولیدِ برق استفاده می‌شود. در بعضی نواحی، نفت برای گرما کردنِ خانه‌ها و مناطق مسکونی در آب و هوای سرد استفاده می‌شود.

آیا این‌ها تنها مواردِ استفاده‌ی نفت هستند؟
نه، روش‌های دیگری هم برای استفاده‌ی نفت وجود دارد. رایج‌ترین چیز در زندگی ما پلاستیک است. بدونِ پلاستیک احتمالاً زنده نخواهیم ماند.خودکاری که در دست دارید  تا ژاکت پلاستیکی که برای پوشاندن خودتان از باران‌ دیوانه وار استفاده می‌کنید، پلاستیک است. اگر بخواهیم از شر تمام این پلاستیک‌ها در جهان خلاص شویم، هنوز هم باید در مورد استفاده‌های نفت بحث کنیم.

به جز پلاستیک، چیزهای بسیار زیادی در اطراف خانه‌ی خود دارید که در آن‌ها از نفت استفاده شده است. فقط به عنوان یک مثال ساده، خمیر دندانی که هر روز استفاده می‌کنید از نوعی ترکیبِ نفت خام ساخته شده است. نه تنها خمیر دندان شما، بلکه شامپو، صابون، کرم ریش تراش،  عطرها، لاکِ ناخن و پاک کننده‌ی لاک ناخن، همه شاملِ مقداری نفت یا نوع دیگری از ترکیباتِ نفت سفید مانند نفت خام یا گاز طبیعی در مواد تشکیل دهنده‌ی خود هستند.

غیر از این، نیازمندِ نفت هستیم تا داروهایی را بسازیم که به نجات زندگی افراد کمک می‌کند. هم چنین از نفت در تولیدِ کود، آفت ‌کش‌ها و غیره استفاده می‌کنیم. و سپس به خانه‌ی اول بر می‌گردیم. تمام این کالاهای اساسی هزاران مایل با هلی‌ کوپتر، کامیون‌، ماشین‌، کشتی‌ و غیره حمل می‌شوند. همه‌ی این حالت‌های حمل و نقل، همان طور که به درستی حدس زدید، بر اساس نفت کار می‌کنند.
دیگر موارد مصرفِ نفت، شاملِ استفاده به عنوان سوخت به شکل گازِ مایع ، بنزین، سوخت دیزل، نفت سفید، سوخت جت و روغن‌های سوخت می‌باشد. نفت به صورت روغن برای روغنِ موتور، گریس، روغنِ ماشین و غیره استفاده می‌‌شود. قیر حجیم، آسفالت، پارافینِ شمع ، زغال سنگِ نفتی، فرآورده‌های نفتی خوش بو و غیره نیز محصولات ساخته شده از نفت هستند.

تاریخچه‌ی نفت

نفت یا محصولات نفت خام از زمان‌های قدیم، توسطِ انسان استفاده می‌شده است. با این حال، چون انسان به دنبالِ سبک زندگی آسان بود، موارد استفاده‌ی نفت نیز به چیزهای ساده محدود می‌شد. آسفالت، بیش از ۴۰۰۰ سال پیش برای ساختنِ دیوارها و برج‌ها در شهرهای بابل مورد استفاده قرار می‌گرفت. تصور می‌شود ایرانیان از نفت برای دارو سازی و روشنایی استفاده می‌کرده‌اند. هم چنین به عنوان یک ماده‌ی ضد آب برای کشتی‌ها نیز مورد استفاده قرار می‌گرفت.
لاکزی وزکز، با استفاده از تقطیرِ نفت خام در سال ۱۸۵۰، نفت سفید را اختراع کرد. این محصول، پس از آن به عنوانِ یک جای گزین برای روغنِ نهنگ استفاده شد. با پیدایشِ موتور احتراق داخلی، پلاستیک و حمل و نقل هوایی تجاری، موارد استفاده‌ی‌ نفت بیشتر و بیشتر پیچیده شد. امروزه، مصرفِ نفت در آمریکا توسط بخش‌های مختلف به صورتِ زیر است:
حمل و نقل: ۶۶%
صنعتی: ۲۵%
مسکونی: ۴%
تجاری: ۲%
نیروی برق: ۳%
این، همه چیز در موردِ تاریخچه‌ی نفت بود و این که نفت را برای چه چیزی نیاز داریم. با پیش رفت در فن‌ آوری، افزایشِ قابل توجهی نیز در استفاده‌ از نفت به وجود آمد. با این حال، دانشمندان جهتِ یافتنِ یک جای گزین برای استفاده‌ از نفت، در حال تلاش هستند، و این به دو دلیلِ اصلی است:
کاهشِ ذخایرِ نفت در سراسر جهان و گرم شدن زمین.
امید داریم که پاراگراف‌های بالا در موردِ این که نفت برای چه استفاده‌ می‌شود، به شما کمک کرده باشد تا استفاده‌های مختلفِ نفت و فرآورده‌های نفتی را درک کنید.