(021) 4453 0300 | 09121001056
 اردبیل- شهرک صنعتی2- آروین آدلی

هیدروکربن

یکی از سوختهای میان تقطیری پالایشگاه که دامنه تقطیری آن از حدود 150 درجه سانتیگراد تا 385 سانتیگراد بوده و دارای عملکرد مناسبی در مشعل های خانگی وصنعتی موتورهای درون سوز دیزلی دارد، هیدروکربن سنگین نامیده می شود.

هیدروکربن ها شامل ترکیبات آلی مختلف هستند که بطور عمده از Hو C ساخته شده اند. در این مولکول ها پیوند هیدروژن کربن، پیوند کوالانسی است.(پیوند یونی وجود ندارد).

اتم های گوگرد(S)، نیتروژن (N)و اکسیژن (O) معمولا در هیدروکربن ها به شکل جایگزین کربن می باشند. هرچه مقدار گوگرد در ترکیبات هیدروکربنی بیشتر باشد، باعث تغییر رفتار فیزیکی می شود وحالت خورندگی ایجاد می کند. ترکیبات سنگین تر می شوند و پالایش نفت سخت تر می شود. هرچه عناصرجایگزین در هیدروکربن ها کمتر باشد، نفت خام سبک تر وخالص تر است.

انواع هیدروکربن های سازنده نفت:

1-هیدروکربن های پارافینی(آلکان ها)

آلکان ها ساده ترین وسبک ترین مولوکول سری پارافین ها هستند، پیوند ساده دارند، هیدروکربن اشباع شده، مولکول های زنجیره ای یا خطی اند، می توانند شاخه ی جانبی داشته یا بدون شاخه باشند. پارافین های سبک مختص گازهای طبیعی هستند و انواع سنگین تر در نفت خام یافت می شود. ساده ترین آن متان (CH4) است.

معمولا مقدار 5 کربن برای گاز ها اما کربن 10 تا 15 حالت مایع به خود می گیرند.

2- هیدروکربن های نفتن ها (سیکلو آلکان ها یا سیکلو پارافینی)

ساده ترین هیدروکربن های حلقوی هستند، پیوند ساده، اشباع، می توانند شاخه ی جانبی داشته باشند، تفتن ها در گازها کمیاب بوده ولی در نفت های خام بیشتر است. هرچه نفت خام دارای ترکیب خالص تر می باشد، مقدار نفتن ها بیشتر است.

3- هیدروکربن های آروماتیک (معطر)

هیدروکربن های حلقوی با پیوند دوگانه وساده، دارای واحد ساختمانی بنزینی اند وغیر اشباع اند.

4- هیدروکربن های آسفالتیک

شامل ترکیبی از مولوکول های حلقوی آروماتیک به تعداد زیاد، همراه با عناصرS،  N، O که در مجموع بسیار سنگین بوده و غیر اشباع هستند و فرمول عمومی مشخصی ندارند. بیشتر در نفت های خام سنگین کم کیفیت وغلیظ هستند یا در نفت های جامد (آسفالت طبیعی )یافت می شوند.

انواع عمده نفت خام:

نفت خام عمدتا شامل هیدروژن و کربن است، ولی علاوه بر آن مقادیر کمی O، S،N و مقادیر بسیارکمتری فلزات غیر معمول، مانند وانادیوم (V)  و نیکل (N) می باشد. اگرچه ترکیب نفت خام نسبتا ساده است اما تعداد ترکیبات هیدروکربنی که در نفت ممکن است موجود باشد، بسیار زیاد است.

عموما چهار گروه ترکیبات عمده در نفت خام وجود دارند که شامل پارافین ها، نفتن ها، آروماتیک ها ورزین ها- آسفالتین ها می باشند. رزین ها و آسفالتین ها، هیدروکربن خالص نیستند ودارای عناصر دیگری علاوه بر H و  C می باشند. پارافین ها، نفتن ها و آروماتیک ها هیدروکربن های واقعی هستند. در مجموع پارافین ها ونفتن ها هیدروکربن های اشباع شده هستند، بطوریکه هیدروژن کافی برای اشباع کردن ظرفیت الکترونی اتم های کربن دارند. هیدروکربن های آروماتیک از نظر هیدروژن غیر اشباع هستند. 

1-پارافین ها(paraffins) یاآلکان ها: (Alkanes)

اولین نوع عمده ی نفت خام، پارافین ها هستند. ساده ترین وسبک ترین مولکول سری پارافین ها، متان با فرمول CH4 است. پارافین ها با کمتر از پنج اتم کربن، در فشار وحرارت ادی به شکل گازی هستند. علاوه بر متان، دیگر پارافین های گازی عبارتند از اتان، پروپان وبوتان.

دونوع اساسی از مولکول های پارافینی وجود دارد که هردوی آنها دارای ترکیب یکسانی هستند و در طول یک سری با افزایش یک اتم کربن و دو اتم هیدروژن پدید می آیند. یک سری از آنها سامل مولکول بازنجیره مستقیم یا عادی بوده (n-paraffin) و دیگری مولکول های با زنجیره ی شاخه دار است که ایزوپارافین (iso-paraffin) نامیده می شوند.

در نفت های خام، انواع نرمال پارافین ها از نوع شاخه دار معمول تر می باشند. اگرچه از نظر شیمیایی این دو کاملا یکسانند، ولی شکل ساختمانی آنها بر روی ویژگی های فیزیکی تاثیر می گذارد. برای مثال، پارافین های نرمال با زنجیره ی مستقیم، نقطه جوش بالاتری نسبت به ایزوپارافین های شاخه دار معادل خود دارند.

پارافین ها تشکیل دهنده ی اصلی هیدروکربن های گازی هستند. آنها همچنین در نفت سفید (kerosene oils) و گازولین (gasoline) که بیش از 30% نفت خام را تشکیل می دهند فراوانند.

2- نفتن ها: (Naphthenes)

دومین هیدروکربن عمده در نفت خام، نفتن ها هستند که گاهی اوقات cyclocalkanes نیز نامیده می شوند. فرمول عمومی نفتن ها؟ است. مانند پارافین ها، نفتن ها نیز هیدروکربن های اشباع شده هستند، ولی نفتن ها دارای ساختمان مولوکولی حلقوی بسته می باشند.نفتن ها از حداقل 3 تا بیش از 30 اتم کربن را در حلقه هایشان قرارداده اند. سیکلوپنتان با یک حلقه پنج اتم بسته می باشند. نفتن ها از حداقل 3 تا بیش از 30 اتم کربن را در حلقه هایشان قرار داده اند. سیکلوپنتان با یک حلقه پنج اتم کربنی و سیکلوهگزان با یک حلقه شش اتم کربنی، نفتن های متداول در نفت های خام هستند. 

بیشتر نفت های خام، مقادیر مشابهی از نفتن ها وپارافین ها را دارا هستند. مجموعا هیدروکربن های اشباع شده 60% اغلب نفت های خام را تشکیل می دهند.

3- آروماتیک ها: (Aromatics)

 سومین گروه اصلی ترکیبات هیدروکربنی موجود در نفت های خام، آروماتیک ها هستند. برخلاف نفتن ها وپارافین ها، آروماتیک ها نسبت به هیدروژن غیر اشباع هستند. ساختمان آنها بر پایه ی یک حلقه شش اتم کربی است که با توجه به ساده ترین عضو این خانواده یعنی بنزین، حلقه بنزینی نامیده می شود. در بنزین، تنها اتم اتصال یافته به حلقه کربن، هیدروژن است. گروه عمده آروماتیک ها از جانشین شدن مولوکول های پارافینی به جای اتم هیدروژن در حلقه ی بنزینی بدست می آیند. این سری ها شامل تولوئن واتیل بنزین، نافالن وآنتراسن می باشند.

هیدروکربن های آروماتیک در فشار و حرارت عادی مایع هستند. آنها در نفت سبک نسبتا به مقدار کمتری وجود دارند، ولی در نفت های سنگین فراوانند.تولوئن معمولی ترین آروماتیک ها در نفت خام می باشد. دیگر آروماتیک های مهم گزیلن و بنزین می باشند.

4- رزین ها- آسفالتینها: (Resins & Asphaltines)

 چهارمین گروه مهم ترکیبات نفت های خام، رزین ها و آسفالتین ها می باشند. رزین ها و آسفالتین ها وترکیبات پیچیده ای هستند. این هیدروکربن های ناخالص، اغلب به ترکیبات NSO معروفند زیرا حاوی اتم های N,S,O می باشند که بعضی از آنها جانشین کربن حلقه  آروماتیک ها می شوند. ترکیبات NSO بالاترین وزن مولکولی را دارند و سنگین ترین اجزای تشکیل دهنده ی نفت خام می باشند. عموما زرین وآسفالتین همراه با نفت خام های آروماتیک سنگین یافت می شوند.

هیدروکربن ها

هیدروکربن های به دو دسته سبک وسنگین تقسیم میگردد. هیدروکربن سبک: از ترکیب مواد قابل اشتعال مانند برش سبک نفت یا میعانات گازی وبوتیل استات با اکتانی نزدیک به بنزین حاصل می گردد. هیدروکربن سنگین: از ترکیب موادی که نقطه اشتعال بالای 40 درجه سانتیگراد مانندحلالهای خانواده400 ، رافینت با روغنهای صنعتی حاصل میگردد. ابتدا مواد اولیه از مبدا پالایشگاهی (حلالای غیر آتش زا یا رافینت، ایزوریسایکل HAB ، ....) توسط تانکر حمل ودر مخازن 300 هزار لیتری تخلیه می گردد سپس روغن مورد نیاز توسط خطوط از خط تولید به مخازن با نسبت فرمولهای تهیه شده در آزمایشگاه تزریق می گردد وتوسط پمپ های مخصوص سیر کوله کاملا ترکیب وپس از کنترل کیفیت توسط خطوط بارگیری در تانکر های حمل بارگیری می گردد.

باتوجه به ساختار، می توان هیدروکربن ها را به دو دسته اصلی آلیفاتیک و آروماتیک تقسیم نمود. هیدروکربن های آلیفاتیک خود به گروه های وسیع تری تقسیم می شوند: آلکانها (متان CH4) ، آلکانها (یا هیدروکربن های غیر اشباع )، آلکلین ها (یا ترکیبات استیلنی) وترکیبات حلقوی مشابه سیکلو آلکان ها وغیره. هیدروکربن های پارافینی سبک قسمت اعظم گازهای طبیعی و برش های سبک حاصل از تقطیر مواد نفتی را تشکیل می دهند که در بیشتر اوقات می توان آنها را بوسیله عمل تفکیک از سایر مواد جدا نمود. تولید هیدروکربن های پارافینی سنگین (روغن ها یا پارافین های با وزن مولکولی زیاد) به عنوان یک ماده فرعی به شمار می آید وبه علت پایین بودن عدد اکتان هیدروکربن های C10 به بالا نمیتوان از آنها به عنوان بنزین استفاده نمود، اما در مقابل به علت طویل بودن زنجیره هیدروکربنی، اهمیت زیادی در سنتز دترجنت ها دارا می باشند.

گازوئیل یا نفت گاز با محدوده هیدروکربن بین C14  تا C20 وحتی C25 ، کمی سنگین تر از بنزین است. گازوئیل بوی به خصوصی  دارد که پس از تبخیر شدن ازبین میرود. نفت گاز عمدتا از سه گروه پارافینیک، نفتنیک و آروماتیک تشکیل  شده، دارای دامنه جوشC385-250 º ، حداقل نقطه اشتعال C54 º  و حداکثر نقطه ریزش   ºC0میباشد. دانسیته آن در دمای 15.6ºC  برابر با 820-386 kg/m3   میباشد.

دانسیته متغیر گازوئیل معرف وجود درصد متفاوتی از هیدروکربورهای نفتی است وکیفیت آن بسته به نوع اجزا تشکیل دهنده و حدود نقطه جوش آن تغییر میکند. مهمترین مشخصه نفت گاز عدد ستان است که باید بیشتر از 50 باشد تا موتور نرم و بیصدا کار کند.گازوئیل که از آغاز پیدایش صنعت نفت تا  50 سال، از مهمترین فراورده های نفتی بود، امروزه با بازیافت فراورده های نفتی مانند لاستیک فرسوده نیز حاصل می شود. این محصول پرکاربرد برای سوخت تاسیسات حرارتی، موتورهای دیزلی، اغلب تراکتورها وماشین های کشاورزی، وهمچنین به عنوان منبع نیرو در برخی توربین ها وموتور های جت هواپیما ها مورد استفاده قرار

میگیرد. محصول جانبی دوده میباشد. دوده یا کربن سیاه ماده ای است که از سوختن ناقص هیدروکربن های سنگین تولید میشود. دوده عمدتا در محصولات لاستیکی، رنگدانه ها و جوهر چاپگر ها کاربرد دارد. کربن سیاه شکل آمورف کربن است که به صورت تجاری از تجزیه حرارتی یا اکسایشی هیدروکربن ها حاصل می شود.

دوده حاصل از این فرایند با گرید N-220  به خاطر داشتن خاصیت تقویت کنندگی، مقاومت بالا در مقابل پاره شدن و قابلیت  فرایندی خوب، در تایر های سواری می تواند مورد استفاده قرارگیرد.

به عنوان سوخت موتورهای دیزلی و تاسیسات حرارتی بکار می رود. سوخت دیزل به هر گونه سوخت مایع گفته می شود که در موتور های دیزلی بکار رود. این سوخت بیشتر از روش ویژه ای در تقطیر جز به جز نفت مازوت بدست می آید اما روش های دیگری نیز برای فراوری سوخت دیزل بدون بهره گیری نفت وجود دارد که ازجمله آنها میتوان بهزیست دیزل، زیست توده به مایع(BTL)  وگاز به مایع (GTL) اشاره داشت که بهره گیری جهانی از آنها بسرعت در حال افزایش است. برای ابهام زدایی میان گونه بدست آمده از نفت ودیگر گونه ها، گونه نفتی را نفت دیزل یا پترودیزل نامیده می شود. دیزل بسیار کم گوگرد گونه استانداردبرای تعریف دیزل می باشد که دارای گوگرد بسیار کم است. مطابق آمار سال 2007، نزدیک به همه سوخت دیزل بکار رونده در آمریکا و اروپا، از گونه بسیار کم گوگرد است.

 

نفت سفید

نفت سفید یا نفت چراغ که در ایران به طور معمول نفت می نامند و مایعی بیرنگ و کمی سنگین تر از بنزین هست که بوی ویژه آن بعد از تبخیر شدن ازبین می رود. نفت سفید از شروع پیداش صنعت نفت تا 50 سال ومهمترین فراورده نفتی بود. نخست بعنوان روغن چراغ بکار می رفت وهنوز در مسائل برای تولید روشنایی بکار می رود. چگالی نفت در حدود 0.780 هست که افزوده شده چگالی آن معرف وجود درصد زیادتری از هیدروکربورهای نفتنی ومعطر هست و کیفیت آن بستگی به نوع اجزاء تشکیل دهنده آن و حدود نقطه جوش آن دارد.

این سوخت از فراورده های میان تقطیر پالایشگاه می باشد که از هیدروکربورهای متوسط (C16-C10) تشکیل گردیده ودامنه  تقطیری از 150 تا 275 درجه سلسیوس را در بر میگیرد. رنگ طبیعی این فراورده بی رنگ بوده وبا توجه به تصفیه های ویژه ای که بر روی آن انجام می گیرد، فاقد هر گونه بوی تند و نامطبوع می باشد.

کابرد: در سوخت هواپیمای مسافربری وجت جنگنده و موتور های توربینی و تراکتورو.... کاربرد . همچنین جهت ایجاد روشنایی و تولید گرما وسوخت چراغ های خوراک پزی به استفاده می رسد.

بنزین

برشی از نفت است که بین 70 تا 175 درجه سانتی گراد تقطیر می شود و محتوی هیدروکربن های C5 تا C11 یا C12 می باشد. بنزین طبیعی که حدود 15 درصد از نفت خام را تشکیل می دهند، در موتور های احتراقی بکار می رود. بنزین معمولی مجموعه ای از هیدروکربن هایی مانند پارافین ها (آلکانها)، نفتن ها (سیکلوآلکان ها) واولفینها(آلکان ها)است؛ ولی می شود اکتان ها (C8H18)  را به عنوان یکی از ترکیبات مشخص در بنزین دانست.

این سوخت مخلوطی از آلکانها وسیکلوآلکانها است که از تقطیر نفت خام به دست می آید. طول زنجیره ی کربنی هر مولکول بنزین از 5 تا 12 متغیر است. بنزین عموما در موتور های احتراق داخلی(internal combustion engine) با هدف افزایش سرعت به کار می رود. این سوخت از گازوئیل سبکتر و از نظر تولید آلودگی بهتر است.

نقطه اشتعال (flash point) به کم ترین دمایی گفته می شود که سوخت در حالت بخار آماده ی احتراق است. در این نقطه حتما نیاز به یک شعله برای ایجاد اشتعال وجود دارد. این دما برای بنزین برابر با 430 درجه سانتیگراد وبرای گازوئیل برابر با 950-520 درجه سانتیگراد محاسبه می گردد.

نقطه‌ی اشتعال (Flash Point) به کم‌ترین دمایی گفته می‌شود که سوخت در حالت بخار آماده‌ی احتراق است. در این نقطه حتما نیاز به یک شعله برای ایجاد اشتعال وجود دارد. این دما برای بنزین برابر با 430 درجه‌ی سانتیگراد و برای گازوئیل برابر با 520-950 درجه‌ی سانتیگراد محاسبه می‌گردد.

بازگشت