البترول (النفط الخام)

 

 الوقود الاحفوري

وقود كربوني تكون تحت الارض نتيجة تحلل مواد عضوية كانت حيه في السابق

بتاثير درجة الحرارة والضغط المرتفعين وبغياب الأكسجين على مدى اطوار (أزمنة) جيولوجية.

 

رابط تحميل الفيديو

انواع الوقود الاحفوري

توجد ثلاث انواع من الوقود الاحفوري ( الفحم  و  البترول ( النفط )  و  الغاز الطبيعي )

يوجد الوقود الاحفوري والغاز الطبيعي معا

 لانهما تكونا من اجسام كائنات بحرية دقيقة .

تنتشر مكامنها عبر صخور مسامية مثل 

الحجر الرملي والحجر الجيري 

ولكنها محتجزة تحت طبقة من الصخور غير المسامية.

تبنى منصات النفط فوق مكامن لاستخراج 

النفط والغاز الطبيعي من الحقل النفطي.

 تكونت حقول النفط في الخليج وشمال افريقيا و خليج المكسيك 

في العصر الطباشيري والذي يمتد من 120 مليون سنه الى 75 مليون سنه ، 

تحتوي هذه الحقول على نصف احتياطيات العالم من النفط.

استخدام الوقود الاحفوري

يستخدم كوقود لإنتاج الحرارة وتزويد المركبات بالطاقة.

عندما يحترق ينتج ثاني اكسيد الكربون والماء وتنطلق طاقة لانه يتكون من مركبات الهيدروكربونات.

المعادلة العامة لاحتراق الوقود الاحفوري

ماء  +  ثاني اكسيد الكربون -----------   اكسجين  +  بيوتان

(g)2C4H10(g) + 13O2(g)  ----------  8CO2(g)  + 10H2O

التقطير التجزيئي 

- تتم عملية فصل الهيدروكربونات بواسطة التقطير التجزيئي ب

استخدام عمود التجزئة ( برج التجزئة) الموجود في مصفاة تكرير النفط.

 

-التقطير التجزيئي :-

هو عملية فصل للمركبات عن طريق تبخيرها 

ثم تكثيفها ثم تجمع المواد المقطرة في هيئة مشتقات. 

- تعتمد عملية التقطير التجزيئي على : اختلاف نطاق درجات الحرارة 

باختلاف الأجزاء حيث ترتبط بعدد ذرات الكربون الموجودة في الهيدروكربونات .

-  كل مشتق مستخرج من النفط يحتوي على مجموعات 

من الهيدروكربونات التي تمتلك درجات غليان تقع ضمن نطاق محدد.

كيف تجري عملية التقطير التجزيئي

- في بداية عملية التقطير: يسخن النفط إلى درجات حرارة

 تتراوح ما بين  300-400درجة سيليزية ثم يضخ إلى

 قاعدة عمود التقطير وبما أن النفط يغلي ،

 فإن البخار يتصاعد عبر عمود التجزئة .

فيمر عبر سلسلة من كبسولات التبخير « قبعات الفقاعات» 

حيث يبرد البخار تدريجياً كلما ارتفع أكثر نحو أعلى العمود . 

- تبرد المشتقات المختلفة وتتكثف عند درجات حرارة مختلفة ،

 على ارتفاعات مختلفة من عمود التجزئة. 

ثم تجمع تلك المشتقات المتكثفة في أوعية .

تسمى المشتقات التي تخرج من قمة العمود

« بالخفيفة» والتي تخرج من قاعدته تسمى« بالثقيلة»

يمكن الحصول على هيدروكربونات منفردة بإجراء تقطير إضافي.

معلومه

- في حالة مشتقات البترول:

لن تكون لدينا درجات غليان محددة بل مدى من درجات الغليان.

سبب ذلك أن المشتق الناتج من التقطير التجزيئي هو مخلوط من الهيدروكربونات وليس مادة نقية.

اثر السلسلة الكربونية على خصائص الهيدروكربون

1- درجة غليان الهيدروكربون ترتفع دائماً مع ازدياد طول السلسلة الكربونية. 

لأنه عندما يزداد عدد ذرات الكربون ، تزداد قوة التجاذب بين الجزيئات.

 وهذا يعني أن هناك حاجة إلى طاقة أكبر لفصل  الجزيئات.

2- يؤثر طول السلسلة الكربونية على اللزوجة. 

فكلما أصبحت السلاسل أطول، 

تصبح مشتقات النفط أكثر لزوجة(أقل ميوعة).التفسير: 

بسبب ازدياد القوى الجزيئية الموجودة بين الجزيئات الكبيرة 

وتكون الجزيئات أكثر تشابكاً فتمنع بعضها بعضاً من التحرك بحرية.

3- يؤثر طول السلسلة الكربونية على قابلية التطاير ، 

فازدياد طول السلسلة الكربونية يؤدي الى انخفاض قابلية التطاير. 

مما يؤدي إلى جعل مشتقات النفط أقل قابلية للاشتعال. 

تفسير ذلك انه كلما ازداد عدد ذرات الكربون في السلسلة الكربونية ، 

يقل تبخر الجزيئات الموجودة في المشتق 

وبالتالي يقل البخار الهيدروكربوني الذي سيختلط بأكسجين الهواء.

معلومة

- الجازولين يكَون بخاراً سريع الاحتراق لذلك تمنع 

جميع أنواع اللهب المكشوف في محطات الوقود

- غازات مصفاة التكرير تكون أكثر

 قابلية للاشتعال. لأن هذه المشتقات في الحالة الغازية

- الأسفلت غير متطاير ومن الصعب جداً أن يشتعل. 

وعندما يحترق فإنه يشتعل مع لهب دخاني كثيف جداً ،

لأن هذا النوع من الهيدروكربونات لا يحترق بسهولة أو بشكل كامل.

   -  يتدفق الجازولين ( بنزين السيارات) بسهولة كبيرة 

من المضخة في محطة تعبئة الوقود إلى خزان السيارة 

لأنه أقل لزوجة حيث طول السلسلة الكربونية أقصر 

وبالتالي حجم جزيئاته أصغر بينما الأسفلت يكون 

كالقطران وهو يتدفق ببطء شديد لأنه أكثر لزوجة 

حيث طول السلسلة الكربونية فيه كبير وبالتالي حجم جزيئاته كبير .

- يعد الجازولين ( بنزين السيارات )

 مثالياً كوقود للسيارات 

لأنه سائل يمكن تخزينه و صبه بسهولة وإشعاله بسرعة وسهولة.

- يستخدم الأسفلت في تعبيد الطرق لأنه لزج جداً ومن الصعب إشعاله.

التكسير الحراري

تفكك هيدروكربونات ذات سلاسل طويلة 

إلى الكانات و الكينات ذات سلاسل اقصر او هيدروجين.

ينتج عن تفاعلات التكسير الحراري جميعها 

ألكان له سلسلة اقصر من سلسلة الكان الاصلي والكين له سلسله قصيرة.

او الكين واحد أو اكثر و هيدروجين.

- تتم عملية التكسير الحراري عند درجات حرارة مرتفعة 

لأن الطاقة ضرورية لتكسير الروابط ،فيمكن تكسير 

جزيئات كبيرة إلى جزيئات أصغر وأكثر قيمة اقتصادية.

مثال : 

هيدروجين + ايثين ----800C-بخار------ ايثان

يمكن خفض درجة الحرارة اللازمة للتكسير الحراري باستخدام

 عامل حفاز مثل السيلكا والالومينا و الزيولايت مع درجة حرارة 500C .

في المفاعل الضخم

مثال :

جزيء الديكان لاينكسر في الموقع نفسه من السلسلة الكربونية.

ايثين + بروبين + بنتان ----500C وعامل حفاز الزيولايت------- ديكان

بيوتين + هكسان ---500C و عامل حفازالزيولايت--- ديكان