مراحل تكوين النفط ” بالتفصيل “
تعريف النفط
النفط الخام هو مزيج من المركبات الهيدروكربونية التي تشكلت من بقايا النباتات وجثث الحيوانات الميتة المعروفة بالدياتومات، والتي عاشت في البيئات البحرية لملايين السنين قبل ظهور الديناصورات .
تحولت بقايا النباتات والحيوانات التي غُطيت بعدة طبقات من الطمي والرمل والصخور، بفعل الضغط والحرارة داخل الأرض، إلى النفط الخام أو البترول، ولهذا يُسمى بالوقود الأحفوري البترول .
وفي اللغة، تعني كلمة بترول الزيت الذي يستخرج من الأرض أو الزيت الصخري، ويتواجد النفط الخام والهيدروكربونات الأخرى في البرك والخزانات تحت الأرض على شكل غازي أو سائل، ويتواجد في الصخور الرسوبية بكميات صغيرة .
توجد بالقرب من سطح الأرض، في رمال الزيت أو رمال القطران والمنتجات البترولية، أحد أنواع الوقود التي يتم صناعتها من الهيدروكربونات والنفط الخام الموجود في الغاز الطبيعي، ويتم إنتاج من المنتجات البترولية صناعة الغاز الطبيعي والفحم والكتلة الحيوية .
المراحل التي يمر بها تكون النفط بالتفصيل
للبترول الخام أو النفط استخدامات متعددة جدا في سياقات مختلفة، مثل تدفئة المباني وتشغيل المركبات وتصنيع البتروكيماويات وتعبيد الطرق وغيرها، ولكن قبل استخدام البترول وبيعه كمنتج بترولي، يتم تكوين النفط في الطبيعة عن طريق ثلاث مراحل للتكرير وهي:
- المرحلة الأولى: الانفصال
يتم استخدام عملية التقطير الجوي لفصل الجزيئات حسب الوزن، وتبدأ هذه العملية بتسخين الزيت لدرجة حرارة تصل إلى 400 درجة مئوية داخل عمود تقطير ذو عمق 60 مترًا .
يساعد ذلك في تبخر الزيت وصعوده إلى الأعلى، بينما تترك المخلفات أو الجزيئات الثقيلة في قاع العمود، وتتضمن هذه المواد الإسفلت الذي يتميز بدرجة لزوجة عالية، وعندما يتبخر الزيت فإنه يصعد للأعلى .
تحدث عملية التكثف لهذه الجزيئات في السوائل، حيث تصل الغازات الخفيفة إلى أعلى العمود وتتجمع عند درجة حرارة لا تتعدى 150 درجة مئوية، ثم يتم إدخال الصواني على مختلف الارتفاعات، وهي قطع بترولية مختلفة الأنواع على طول العمود .
تقوم بتجميع السوائل وعند الانتهاء من التقطير الجوي، يتم نقل المخلفات الأثقل إلى أعمدة أخرى للخضوع للعملية الثانية من التقطير، حيث يمكن استخدام الموارد الناتجة كزيت وقود ثقيل وديزل .
- المرحلة الثانية: التحويل
كيف يتكون البترول في المرحلة الثانية بعد انتهاء عملية الانفصال؟ يتعرض الزيت لعملية تحويل جزيئات الهيدروكربونات الثقيلة، ويتم إنتاج منتجات خفيفة منه، ويتم هذا الأمر عن طريق تسخين هذه الجزيئات الثقيلة إلى درجات حرارة تصل إلى 500 درجة مئوية .
وبالتالي، يتم تفتيتها إلى جزيئات صغيرة وخفيفة، ويتم استخدامها كمحفز لتسريع التفاعل الكيميائي. وخلال هذه العملية، يتم تحويل 75% من المنتجات الثقيلة إلى بنزين وديزل وغاز، وغالبًا ما يزداد العائد الإجمالي .
عند إضافة الهيدروجين لعملية التحرير، وعندما تكون العمليات أكثر تعقيدًا، يزيد ذلك من التكاليف، وتسعى عملية تحرير النفط إلى تقليل النفقات وزيادة العوائد بشكل مستمر .
- المرحلة الثالثه : العلاج
تُستخدم في هذه العملية عمليات مصممة لمعالجة البترول وإزالة الجزيئات الملوثة والتي تتسبب في التآكل وتُحلّى من خلالها البيوتان والكيروسين والبروبان .
يزال الثيول عن طريق غسيلها بالصودا الكاوية ويتم علاج وقود السيارات باستخدام محفزٍ، لتحويل الهيدروكربونات النفطية إلى هيدروكربوناتٍ عطريةٍ وزيادة تقييم الأوكتان .
أنواع خام البترول
عادة ما يطلق على البترول الخام اسما يعكس مصدره الجغرافي، مثل غرب تكساس الوسيط، ويتم تصنيف البترول الخام استنادا إلى تركيبه الكيميائي وخصائصه الفيزيائية .
“تُصف خصائص البترول الخام باستخدام مصطلحات مختلفة مثل الحموضية والخفة والحلاوة والثقل، وتختلف أسعار البترول الخام وكذلك تأثيره وفوائده على البيئة، وتشمل أنواع خام البترول:
- البترول الخام الحلو الذي يقابل النفط الخام الحامض
يُصنّف النفط الخام الذي يحتوي على نسبة كبريت منخفضة بأنه “حلو”، والنفط الخام الذي يحتوي على نسبة كبريت عالية بأنه “حامض”، ويتم تحديد نسبة الكبريت في النفط .
هذه الخاصية غير مرغوبة في معالجة المنتج وتؤثر على جودته في النهاية، وقيمة البترول الخام الحلو تختلف عن البترول الخام الحامض، والبترول الخام الموجود في غرب تكساس الوسطى (WTI) هو أفضل من البترول الخام الحلو، والبترول الخام الحامض يتواجد في ساحل الخليج الأمريكي وكندا .
- البترول الخام الخفيف هو الذي يقابل البترول الخام الثقيل
يتم تصنيف البترول الخام إلى خفيف وثقيل على أساس الكثافة النسبية للبترول وفقًا لمعهد البترول الأمريكي API، وهذا يعتبر مؤشرًا لمدى ثقل أو خفة البترول الخام بالمقارنة مع الماء .
عندما تكون جاذبية API للبترول الخام أكبر من 10، وهي جاذبية الماء، يكون البترول الخام أخف من الماء ويطفو على سطح الماء، وعندما تكون جاذبية API للبترول الخام أقل من 1، يكون البترول الخام أثقل من الماء .
يتم استخراج النفط الخام تحت الماء، وجاذبية API للنفط الخام في غرب تكساس الوسيط WTI هي 40، وهي نفط خفيف، بينما جاذبية API للنفط الخام في ألاسكا تتراوح بين 8 إلى 14، مما يجعله نفطًا ثقيلًا .
يختلف جاذبية API للبترول الخام بشكل كبير حيث تتراوح بين 10 و50، وغالباً ما يكون للبترول الخام جاذبية API بين 20 و45 .
تكلفة إنتاج النفط الخام الخفيف أقل من تكلفة إنتاج النفط الخام الثقيل، ويوجد في النفط الخفيف نسبة عالية من الهيدروكربونات الخفيفة، ويتم استخراجها عن طريق استخدام المصفاة والتقطير البسيط .
لا ينبغي استخدام الطرق التقليدية في إنتاج ونقل وتكرير البترول الخام الثقيل، وذلك لأن البترول الخام الثقيل لا يحتوي على الكبريت والعديد من المعادن مثل الفاناديوم والنيكل بتركيزات عالية .
يكون كثافة البترول الخام الثقيل قريبة من كثافة الماء أو تكون أكبر منها، ويُطلق على البترول الخام الثقيل اسم رمال القطران لأنه يحتوي على البيتومين بنسب عالية، ويتم إنتاج العديد من المنتجات القيمة المنخفضة من البترول الخام الثقيل .
: “يتم الحصول على البترول الخام الثقيل بطريقة التقطير البسيط، ولكنه يحتاج إلى تكرير أكثر لإنتاج منتجات ذات قيمة وزيادة الطلب عليها، بالمقارنة مع التقطير البسيط للبترول الخام الخفيف .
استخدامات النفط
تعتبر كندا من الدول التي تستهلك الكثير من المنتجات التي تصنع من النفط، حيث استهلك الكنديون في عام 2018 حوالي 110 مليار لتر من المنتجات البترولية، وتستخدم كندا يوميًا 1.5 مليون برميل من البترول .
يبلغ النفط حوالي 2.5٪ من إجمالي استهلاك العالم، ويعد النفط مهمًا جدًا في كندا وفي جميع أنحاء العالم في الحياة اليومية، حيث يستخدم في النقل وصنع البلاستيك، والذي يستخدم في الإلكترونيات والملابس وتدفئة المنازل .
يعد البترول مصدرا هاما للطاقة، حيث يساعد في تشغيل وسائل النقل وتدفئة المنازل، ويستخدم النفط في صناعة منتجات متنوعة مثل الإسفلت والبروبان والمواد الأولية للصناعات البتروكيماوية.
- يستخدم الزيت كوقود للنقل، ويؤدي دورًا مهمًا في نقل الأشخاص والمنتجات والخدمات من مكان لآخر، حيث يستخدم وقود البنزين والغاز الطبيعي والديزل ووقود الطائرات التي تُنتج من النفط الخام .
- يتم تصنيع البلاستيك من الزيوت الخام بعد تنقيتها لتصبح مادة خام، وتستخدم هذه المادة الخام في صناعة البتروكيماويات التي تتحول بعدها إلى البلاستيك لاستخدامه في صناعة المنتجات الرئيسية التي تستخدم في الحياة اليومية. يتم تصنيع حوالي 6000 منتج يوميا من الزيت، ومن بين هذه المنتجات الألواح الشمسية، وأدوات غسيل الأطباق، والنظارات، ومواد حفظ الأطعمة، وألعاب الأطفال، وأقراص DVD، وصمامات القلب، والإطارات، وهناك العديد من المنتجات البترولية المنتشرة بكثرة
- تشمل الأجهزة الإلكترونية مثل الكاميرات والهواتف المحمولة ومكبرات الصوت وأجهزةالكمبيوتر وأجهزة التلفزيون مكونات تم اشتقاقها من الزيت، وهذا ينطبق على أغلب الأجهزة الإلكترونية .
- تستخدم الألياف البترولية في صناعة الملابس، وهناك العديد من المنسوجات التي تصنع منها، مثل الجلود النباتية والإكريليك والبوليستر والحرير الصناعي وألياف اللدنة والنايلون وتستخدم هذه المنسوجات في صناعة الحقائب والأحذية والبتروكيماويات، وذلك لأنها خفيفة الوزن ومتينة وتتمتع بخصائص مقاومة للماء .
- تُصنع بعض السلع الرياضية من البترول، مثل الحقائب وكرات الجولف وكرات السلة ورياح التزلج على الماء وخوذات كرة القدم ومضارب التنس والزلاجات وقضبان الصيد .
- تشمل منتجات الصحة والجمال الأساس وأحمر الشفاه والماسكارا وكحل العين وظلال العيون والصابون ومعجون الأسنان ومزيل العرق والشامبو وغسول اليد وصبغات الشعر والعطور والعدسات اللاصقة والأمشاط والنظارات.
- تستخدم البتروكيماويات في تصنيع المعدات الطبية التي تتضمن مستحضرات صيدلانية وأكياس حقن وأطقم أسنان وأطراف اصطناعية وصمامات قلب ومعينات سمعية.
- يتم استخدام المنتجات المنزلية المصنوعة من البترول، مثل الديكور والأجهزة والأثاث المنزلي والأسقف والأرضيات المشمعة وعزل المساكن والسجاد وصنع الأكواب والأطباق ومنظفات الأطباق والمقالي غير اللاصقة بالزيت.