تحقیق بررسی نفت و اهمیت آن در 56 صفحه ورد قابل ویرایش

مقدمه

نفت خام مایعی است که از تعدادی هیدروکربن و مقداری ترکییات گوگردی اکسیژن دار، ازته و مقدار کمی ترکیبات معدنی و فلزات تشکیل شده است . ترکیبات مختلف نفت خام بنا به موقعیت محلی میدان نفتی و زمان تشکیل آن و حتی بنا به ژرفای منبع مـتغیرند .

در یک جزوه نفتی همراه نفت خام همواره مقداری گاز ، آب و نمک و شن و ماسه وجود دارد که این مواد بر اساس چگالی روی هم انباشته می گردند . نحوة قرار گرفتن آنها بدین شکل است که در زیر یک لایة غیر قابل نفوذ ابتدا آب و نمک ، سپس نفت خان .و بر روی آن گازها قرار دارند .

نفت خام پس از استخراج به واحد بهره برداری انتقال داده شده که در این واحد نفت خام را با عبور از جدا کننده ها و کاهش تدریجی فشار ، از گاز همراه با آن عاری می سازند . سپس در واحد نمک زدایی ، آب و نمک ، شن و ماسة آن را جدا ساخته و در صورت ترش بودن نفت خام ( حاوی گازهای اسیدی مانند ، ، RSH و …. ) آن را در استریپرها [1] با یک گازشیرین تماس داده و را جدا می کند کلیة این اعمال بر ای جلوگیری از خوردگی تجهیزات پالایش می باشد.

طراحی پالایشگاه را بر اساس اجزاء تشکیل دهنده نفت خام مورد استفاده صورت می گیرد . در ضمن با افزایش مدت زمان استخراج از یک حوزة نفتی کیفیت نفت تغییر کرده و به طور معمول مقدار گوگود و آن افزایش می یابد . در نتیجه با تغییر خوراک پالایشگاه نیاز است که شرایط عملیاتی تغییر کند که این تغییرات بر اساس نتایج حاصل از ارزیابی نفت خام صورت می گیرد.
2 ـ واحد ارزیابی نفت خام

هدف از انجام کلیه آرمایشات در واحد ارزیابی نفت خام ، ارزیابی و تعیین مشخصات نقت خام های ایران و کشورهای همسایه که برای امور صادرات و طراحی پالایشگاهها مورد استفاده قرار می گیرد ، است .

از جمله کارهای این واحد ، تقطیر نفت خام و بدست آوردن فرآورده های سبک تا سنگین که به ترتیب حلالها و بنزین و نفت سفید و گازوئیل و روغنها می باشند که مشخصات فیزیکی و شیمیایی و ترمودینامیکی آنها مطابق روشهای استاندارد انجام می شود و همچنین حلالهای نفتی مورد نیاز صنایع در این واحد ساخته می شود.

تواناییهای این واحد علاوه بر موارد فوق در خصوص قسمتهای استاندارد به شرح زیر می باشد:

1. تقطیرهای ASTM و IP جهت تهیة برشهای کوتاه و تعیین نقاط جوش و تحت خلاء تا 001/0 میلی باد و تا نفاط جوش حدود 800 .
2. تعیین دانسیته ، وزن مخصوص ، گوگرد ، اسیدیته و گرانروی مایعات ، گازها و جامدات.
3. تعیین مقدار هیدروکربنتهای آروماتیکی ، نفتینکی، الفینی و پارافینی ( نرمال رایزو)
4. تعیین وزن مولکولی ،‌ فشار بخار ، باقیمانده ، کربن ، مقدار واکس و نقطة ذوب آن و خاکستر در نفت خام و فرآوردها
5. تعیین مقدار نمک، آب و رسوبات در نفت خام .
6. تعیین اندازه ذرات جامد معلق در مایعات و غلظت آنها.
7. تعیین ضریب رسانش ، PH‌ ، ارزش حرارتی ، مقاومت اکسیداسیون مایعات .
8. تصفیه روغن های خام و تعیین پارامترهای کنترل کیفیت بخصوص اندیس گرانروی ، قسمت رنگ فرآورده ها و نمرة برومین .
9. تعیین عددستان ، اندیش دیزل ، نقطة آنیلین ، نقطة آتش گیری ،‌ نقطة اشتعال ، نقطة ابری شدن ، نقطه انجماد ، نقطة ریزش و دمای بسته شدن فیلتر گازوئیل بر روی سوختهای نفت سفید و دیزل.
10. تست نوار خوردگی مس ، نقره ، خوردگی فلزات بر روی سوختها و ضدیخ.

معمولاً هر پالایشگاه دارای یک آزمایشگاه کنترل کیفیت است که در آنها آزمایشهایی بر روی فرآورده های مختلف میانی یا نهایی به دو منظور انجام می شود:

تشخیص صحت کار واحدهای تولید به طور سریع
اطمینان از مطابقت فرآورده های نهایی با استانداردهای مربرطه

برای انجام این آزمایشها ، دستگاهها و روشهای استاندارد بکار می رود . بطوریکه نتایج به راحتی قابل تکرار و مقایسه باشند . عمدتاً از روشهای ASTM و در مواردی IP ، BP ، DIM و …. استفاده می شود.

در این گزارش به برخی از مهمترین آزمایشها اشاره می شود.
چگالی ( دانسیته )‌

دانسیته هیدروکربن ها همیشه کمتر از یک است و با افزایش تعداد کربن ، این مقدار در یک سری همولوگ افزایش می یابد . در صورتی که سیستم ها به ترتیب هیدورکربن های اشباع شدة غیر حلقوی ـ اشباع شده حلقوی ـ و آروماتیک باشد . به ازاء تعداد معین کربن دانسیته نیز افزایش می یابد.
مقایسه دانسیته هیدروکربتهای مختلف در درجه حرارت ثابت

دانسیته نفت که مخلوطی از هیدروکربن ها ست بستگی به مواد سازنده آن دارد و به همین لحاظ است که نفت کشورهای مختلف دارای دانسته های متفاوت است . . مثلاً دانسیته نفت آمریکا . 87/0 ـ 800/0 ، نفت ایران در 60 ، 836/0 و نفت و رسید 900/0 ـ 850/0 می باشد.

معمولاً دانسیته در دمای 60 اندازه گیری می شود . برای اندازه گیری SG معمولاً از هیدرومتر و پکنومتر و یا دانسیته مترهای اتوماتیک استفاده می شود. برای اندازه گیری SG معمولاً از هیدرومتر پیکنومتر و یا دانسیته مترهای اتوماتیک استفاده می شود . برای برش های نفتی چگالی به شکل کمیت API نیز بیان می شود : API بوسیله انستیتو نفت آمریکا پیشنهاد شده است و در کشورهای آمریکایی مقدار دانسیته بر حسب آن داده می شود.




روش ASTM

این آزمایش برای اندازه گیر یدانسیته تقطیبر شدههای نفتی در فاصلة دمایی 15 نت 35 درجه سانتیگراد مناسب می باشد . نمونة مورد استفاده باید مایع با فشار بخار کمتر از mmHg 600 و دیسکوزیته کمتر از 15000 در دمای مورد آزمایش باشد . در ضمن نمونه نباید خیلی تیره باشد . بنابراین این نمونه های نفت خام برای این آزمایش مناسب نیستند . این دستگاه دانسیته را با واحد نشان می دهد.
شرح آزمایش

پس از کالیبره کردن دستگاه توسط آب مقطر و هوا و تنظیم دمای 56/15‌، لوله خرطومی شکل داخل دستگاه با با بهترین شستشو می دهیم . و توسط پمپ هوا داخل آن را خشک می کنیم . لامپ دستگاه را روشن نموده و توسط سرنگ، نمونه را داخل لوله تزریق می کنیم . این عمل باید به گونه ای صورت گیرد که هیچ گونه حبابی داخل لوله تشکیل نشود . زیرا حبابهای هوا بر روی دانسیته تأثیر گذاشته و ایجاد خطا می کند . سپس لامپ دستگاه را خاموش می کنیم ( نور نیز در انجام آزمایش خطا ایجاد می کند .) بر اساس تغییر فرکانس موج وارد شده به نمونه نسبت به حالت مبنا ، تعداد دانسیته اندازه گیری می شود . هنگامی که این مقدار به یک حد ثابتی رسید .عدد نشان داده شده را یادداشت می کنیم .
روش

این تست برای اندازه گیری نقطة دود نفت سفید ، از روی ارتفاع شعله حاصل از سوختن آن قبل از ایجاد دوده ، بکار می رود.

شرح آزمایش فتیلة استاندارد این روش را در نفت سفید به خوبی تر می کنیم تا کاملاً ‎آغشته به آن گردد . سپس فتیله را از جایگاه فلزی ( لوله ای شکل ) مخصوص دستگاه عبور می دهیم . سر فتیله را به شکل نیم کره در آورده و به آن شعله می دهیم . توسط پیچ تنظیم شعله، می دهیم . توسط پیچ تنظیم شعله ، و ارتفاع شعله را افزایش می دهیم . آخرین ارتفاعی از شعله که دود از روی دودکش دستگاه بر نمی خیزد ، را به عنوان نقطه‌ دود گزارش می کنیم . این ارتفاع را از روی صفحة درجة بندی شده موجود درشت شعله می خوانیم .
نقطه ریزش

هر گاه برش نقتی بدون تکان دادن سرد گردد به درجه حرارتی که در آن میکرو کریستال ها تشکیل یا کدروتی در برش مشاهده شود ، « نقطه کدری » گفته می شود . اگر عمل سرد نمودن ادامه یا به زمانی می رسد که اگر لوله آزمون را به حالت افقی قرار دهیم برش دیگر در آن جابجا نشده و نمی ریزد ( نقطه انجماد ). حال اگر لوله آزمون را به ملایمت گرم نمائیم لحظه ای می رسد که برش در لوله سیالیت خود را باز می یابد . درجه حرارت مربوط به این تغییر حالت : نقطه ریزش گفته می شود ، درجه حرارت نقطه جرای شدن ( ریزش ) معمولاً چند درجه بالاتر از درجه حرارت نقطه انجماد برش است دانایی این نقطه کمک به شناسایی نسبت درصد هیدروکربنهای با نقطه انجماد بالا را در برش مربوطه می نماید . با اطلاع از مقادیر دو نقطه فوق ، حدود استفاده برش ها ( بخصوص هنگام پمپاژ زمستان ) تعیین می گردد.
روش ASTM D97

این تست برای تعیین نقطة ریزش ، بر روی کلیة محصولات نفتی قابل اجرا است . با این روش پایین ترین دمایی که محصول جامد نشده و قابل استفاه است را تخمین می زنیم . یکی دیگر از کاربردهای این روش ، یافتن میزان قابلیت جریان نه مانده های نفتی در دماهای خاص می باشد.
شرح آزمایش

ابتدا نمونه رادر یک بشر ریخته و در یک حمام تا دمای 45 گرم می کنیم تا تمام اجزای سنگین واکسی و … ذوب شده و نمونه هموژن شود . سپس داخل آن یک دماسنج گذاشته و در حمام آب سرد ( حدود 4 و 2- ) قرار می دهیم . تا وقتی روی آن ببندد و سخت شود و حالت سیالیت خود را از دست بدهد . این دما را از روی
دماسنج می خوانیم و 3 به آن می افزاییم و به عنوان نقطه ریزش این دما را گزارش می کنیم.
نقطه انجماد

تعیین نقطة جوش فرآورده های نفتی بسته به نوع کاربرد آنها مهم می باشد . به عنوان مثال در مورد بنزین هواپیما ، نقطة انجماد نباید بالاتر از 60- باشد زیرا در فضای بالای اتمسفر که درجه حرارت به این حدود می رسد حتی تشکیل بلورهای خیلی ریز می تواند موجب بسته شدن راه عبور بنزین از فیلترها گردد و اختلالاتی بوجود آورد . لذا بنزین هواپیما باید عاری از هیدرو کربنهایی باشد که قبل از این درجه حرارت متبلور می گردند و به همین علت مقدار بنزین در بنزین هواپیما محدود است.
روش

هدف بدست آوردن نقطة انجماد بنزین هواپیما و سوخت جت مانند نفت سفید که حاوی مقدار کمی آب است می باشد.
روش آزمایش

مقدار cc25 از نمونه را داخل لوله آزمایش دو جداره مخصوص ریخته و همزن برونزی فنر مانند را که توسط یک اهرم حرکت بالا پایین دارد ، داخل آن قرار می دهیم . دماسنجی نیز در ان می گذاریم . سپس در جدارة خارجی لوله آزمایش ،‌ هوا مایع می ریزیم و جهت جلوگیری از تأخیر در انجماد مرتباً نمونه را بوسیله همزن برونزی هم می زنیم . ابتدا یک حالت ابری در نمونه ایجاد می شود که به آن cloud point گوییم . ولی دمایی که اولین کریستال بر روی همزن بوجود می آید را یادداشت می کنیم . سپس نمونه یخ زده را از ظرف هوا مایع خارج کرده و می گذاریم تا به آرامی گرم شود .درجه حرارتی که آخرین ذره نور تشکیل شده بر روی همزن ناپدید گردید را نیز یادداشت می کنیم.

این دو دما را مقایسه می کنیم اگر به اندازه 5/0 یا کمتر با هم اختلاف داشته باشند ، درجه حرارتی را که اولی یادداشت کردیم را به عنوان نقطة انجماد گزارش می کنیم . اگر این اختلاف بیشتر از 5/0 باشد باید آزمایش را دوباره تکرار کنیم.
ترکیبات گوگرد دار
مقدمه

توزیع گوگرد در قسمتهای مختلف نفت خام اول بار توسط Mabery در سال 1891 مورد مطالعه قرار گرفت . به طور کلی درصد گوگرد با افزایش نقطة جوش بالا می رود یعنی قسمتهای با نقطة جوش بالاتر دارای نسبت درصد بیشتری گوگرد است . نفت ثابت شده است که در موقع تجزیه مولکولها در عمل تقطیر ( که معمولاً اتفاق می افتد ) اجزاء با درون مولولی متوط بیش از قسمت سنگین تر گوگرد را نگه می دارد . این موضوع مخلف توزیع عادی گوگرد در نفت خام است . معمولاً بیش از 90 % گوگرد در قسمت نفت گاز و باقیمانده جمع شده است .

نسبت درصد گوگرد زیاد در اکثر فرآورده های نفتی مضر است و یا تبدیل آنها به مواد بی ضرر ، قسمت مهم کار پالایشگاه را تشکیل می دهد . وجود ترکیبات گوگردی در بنزین به علت خورندگی که در قسمتهای موتر ایجاد می نماید مضر تشخیص داده شده و مخصوصاً در شرایط زمستانی به علت جمع شدن محلول در آب که در نتیجة احتراق بدست می آید در محوطة میل لنگ موجب خورندگی بسیار می شود . به علاوه مرکایتانهای محلول در مواد نفتی مستقیماً در مجاورت و موجب خورندگی مس و برنج می شود.
مقدمه

آسفالتین هیدروکربن های بسیار سنگین چند حلقه ای ـ تشکیل از حلقه های آروماتیکی و نفتنیکی ـ هستند که حاوی مقداری گوگرد ، نیتروژن ، اکسیژن و فلزاتی چون سدیم ، کلسیم ، آهن ، نیکل و وانادیم می باشند.

آسفالتین ها سیاه رنگ و شکننده هستند و نسبت کربن و هیدروژن آنها بالاست ( حدود %6 ـ 5 وزن مولکولی آنها را هیدروژن تشکیل می دهد در حالی که در دیگر هیدروکربن ها حدود 14% وزن آنها معمولاً از هیدروژن است . چون نمی توان این مواد را از طریق تقطیر از سایر هیدروکربن ها جدا کرد ، بنابراین از روش استخراج با حلال استفاده می شود . آسفالتین ها در حلالهای آروماتیکی به خوبی حل می شوند ولی در حلالهای آلیفاتیکی حل نمی شوند بنابراین برای جداسازی آنها می توان از پردیان تاهپتان استفاده کرد . البته هر چه وزن مولکولی حلال کمتر باشد حلالیت آسفالین در آن کمتر است . به طوریکه حلالیت آسفالتین در اتان از همه کمتر است ولی از آنجا که در برشهای روغنی به غیر از آسفالتین مواد دیگری نیر رسوب می کنند ، اتان ماده مناسبی برای جداسازی آسفالتین از برشهای روغنی نیست . در صنعت از پروپان استفاده می شود و در آزمایشگاه از پنتان و هگزان و هپتان . در ضمن آسفالتین ها در تولوئن داغ و بترن نیز محلولند.

رابطة میان قدرت رسوب دهندگی آسفالتین و جرم مولکولی حلالهای هیدروکربنی
روش IP

این تست برای گازوئیل ، سوخت دیزل ، ته مانده های سوختهای نفتی ، نفتیهای روغنی و قیر که به دمای 260 رسیده اند ، می باشد . در این روش از حلال هپتان استفاده می شود .
شرح آزمایش

ابتدا تقطیر نفت خام تا دمای 260 صورت می گیرد . سپس مقدار باقی مانده جمع آوری شده و وزن می شوند . زیرا مرحلة اول تخمین میزان آسفالتین موجود در نمونه و یا دانستن مقدار ته مانده های نفت برای تخمین حجم تخمین حجم فلاسک و مقدار هپتان لازم از روی جداول داده شده می باشد . اگر مقدار آسفالتین تخمینی در نمونه بیشتر از 25/0 باشد حداقل ml 25 هپتان لازم است . هر چه مقدار آسفالتین کمتر باشد حجم هپتان لازم کمتر است . به طوریکه به ازای هر 1 گرم از نمونه ml 30 هپتان لازم است .

پس از افزودن هپتان نمونه را به مدت 60 دقیقه می جوشانیم سپس سرد کرده و به مدت 150 ـ 90 دقیقه در یک فضای تاریک نگه می داریم . سپس مخلوط حاصله را فیلتر می کنیم . به جز آسفالتین بقیة اجزاء نمونه در هپتان حل می شوند و از فیلتر عبور می کنند .

و این بار آن را در مجاورت هپتان ( بخارات هپتان ) قرار می دهیم تا جدا سازی کاملتری صورت گیرد . وقتی حلال خروجی از یک بی رنگ شد مطمئن می شویم جداسازی کاملاً انجام گرفته است . سپس به جای هپتان این بار از تولوئین داغ استفاده می کنیم . تولوئین آسفالتینها را می شوید . در ظرفی آسفالتینها را می شوید . در ظرفی آسفالتینهای شسته شده با تولوئن را جمع می کنیم . این محلول را به قدری حرارت می دهیم تا تمام تولوئین تبخیر شده و تنها آسفالتین بماند .