تعرف على علم الكيمياء
تعريف البترول Petroleum
– البترول سائل زيتي القوام يكون لونه بين الأصفر والبني وأحياناً أسود – مخضر وحسب نسبة الكبريت فيه.
– كثافة البترول أقل من كثافة الماء لذا يطفو فوقه.
– يعتبر البترول الخام مزيج من المئات من المركبات العضوية سواءاً الهيدروكربونات الأليفاتية أو الآروماتية أو المركبات الحلقية غير المتجانسة إضافة إلى نسب مختلفة من الأملاح وبعض المعادن.
نظرة تاريخية على استخدام البترول الخام
مكونات البترول وأماكن تواجده في العالم
– المصادر الرئيسية للبترول الخام تقع في:
(1) منطقة الشرق الأوسط (السعودية والعراق والكويت والبحرين وعمان وإيران).
(2) أمريكا الشمالية (ولايات بنسلفانيا وكاليفورنيا وتكساس وكندا).
(3) الاتحاد السوفيتي (القوقاز وباكو).
(4) أمريكا الجنوبية (فنزويلا والأرجنتين وكولومبيا).
(5) أفريقيا ( ليبيا والجزائر ونيجيريا).
(6) اندونيسيا.
وهنالك بعض الدول الأخرى ولكن كميات الإنتاج فيها قليلة.
– يختلف تركيب البترول الخام حسب مناطق الإنتاج:
(1) البترول الأمريكي يتكون بشكل رئيسي من الهيدروكربونات ذات السلسة المستقيمة (straight-chain paraffines)
(2) البترول الروسي يتكون من 80% من المركبات الحلقية ذات الصيغة CnH2n (النافثينات) وأهمها البنتان الحلقي والهكسان الحلقى ومشتقاتهما.
(3) البترول الموجود في بورنيو (أندونسيا) فإنه يحتوى على كميات كبيرة من الهيدروكربونات الأروماتية.
(4) أما بقية أنواع البترول فأنها تحتوي على كلاً من النوعين الألكانات المشبعة الاعتيادية والحلقية.
– يحتوي البترول كذلك على كميات قليلة (0.1– 3 %) من المركبات الأوكسيجينية (الحوامض النافثينية). والتى تميز على أنها مشتقات البنتان الحلقي ومن المركبات النيتروجينية والكبريتية (مشتقات البيريدين والكوينولين والمركبتان والكبريتيدات والثايوفين وغيرها)
مصدر البترول The Origin of petroleum
– كان الاعتقاد السائد في الماضي أن البترول يتكون بفاعل الماء على بعض كربيدات الفلزات (العالم مندليف 1876) . إلا أن التحريات اللاحقة أشارت إلى أن مصدر البترول هو بيولوجي.
– يؤكد هذا الرأي وجود بعض المركبات النيتروجينية وبعض المركبات الفعالة ضوئياً. مثل بورفينات الكلوروفيل والهايمين إضافة إلى هرمونات الستيرويدات (العالمان لوبيمنكو وتربيس).
نظريات تكون البترول
أولاً: النظرية المعدنية
– صاحب هذه الفرضية العالم الروسي مندليف.
– أشار مندليف إلى أن البترول الخام بما يحويه من مركبات عضوية قد تكون في باطن الأرض من تفاعل بخار الماء الساخن مع كربيدات المعادن وهو ما يشابه بعض طرق تحضير الميثان من تفاعل كربيد الألمنيوم مع الماء.
الاسباب التى جعلت هذة النظرية غير مقبولة
(1) الندرة الشديدة لرواسب الكربيدات يصعب معها تصور أنها كانت موجودة بكميات هائلة وكافية لتكوين ما استخرج فعلا من زيت البترول وما لا يزال موجوداً في باطن الأرض.
(2) مثل هذه الكربيدات إن وجدت فلابد أن تكون في ثنايا الصخور البركانية، بدليل خروج غازات هيدروكربونية من فوهات البراكين بينما لا يوجد البترول إلا في طبقات الصخور الرسوبية.
ثانياً: النظرية العضوية
ثالثاً: النظرية الكيميائية
إن أكثر النظريات قبولاً هي النظرية العضوية وذلك للأسباب الاتية:
المكونات الكيميائية للبترول الخام وأهميتها
التقطير التجزيئي للبترول الخام
– يتم فصل المكونات الكيميائية للبترول الخام بواسطة التقطير التجزيئي إلى أربع أجزاء رئيسية:
(1) البترول (الجازولين) في حرارة 200 – 40مo
(2) زيت البارافين (الكيروسين) في حرارة250 – 40مo
(3) زيت الغاز (زيت الديزل ، زيت الوقود، الزيت الثقيل ) في حرارة300 – 250مo
(4) زيوت التشحيم، الشحوم، المشع البارافيني والجازولين أكثر من 300 مo
أما ما يترسب بعد ذلك فهي منتجات أسفلتية.
– عند إجراء تقطير جزيئي بكفاءة عالية لإجزاء البترول والتى تحتوي على نظائر الهيدروكربونات المشبعة المتضمنة من C5–C10 فأن النواتج تكون:
إيثر بترولي 70 – 40 مo
بترول خفيف 90 – 70مo
ليكروين 120 – 90 مo
بترول ثقيل 200 – 120 مo
– ومن الجدير بالذكر أن فصل النظائر(Isomers)للهيدروكربونات الحاوية على C6فما فوق يكون صعباً وذلك لكثرة أعداد هذه المركبات وتقارب درجة غليانها أما مكونات الجازولين فأنها تستخدم كمذيبات وعوامل استخلاص للزيوت والشحوم والاصماغ إضافة إلى استخدامها كوقود للسيارات والطائرات بينما تستخدم مكونات الكيروسين (C16 – C6)كمصدر للإضاءة والتدفئة.– يستخدم زيت الغاز الذي يحتوي على هيدروكربونات من (C18 – C12) في محركات الديزل وكمصدر للحرارة.
– أما الجزء الصلب من البترول فأنه يقطر في درجات قليلة للحصول على الهيدروكربونات ثم يعرض للتقطير تحت الضغط المختزل (Reduced Pressure)للحصول على مزيتات ذو جودة عالية (زيوت المحركات والفازلين) الحاوية على (C22 – C16)وهذه الزيوت تكون مضادة للأكسدة وذات ثبات عال تجاة الحرارة العالية والتآكل.
