مشتقات البترول و الغاز الطبيعي

مشتقات البترول و الغاز الطبيعي

ان أهمّ مصادر الطاقة المستخدمة حالياً، وتلك المتوقع أن يكون لها شأن في المستقبل لما لها من تأثير هي الغاز الطبيعي و البترول، و الدين يمكن الاستفادة منهما عن طريق عملية تحويلهما إلى عدة مواد أخرى سوف ندرسها في بحثنا هدا.
مشتقات البترول
البترول الخام يستخرج منه مايلي :
1- 10% (زيت البترول المسال) ويستخرج منه : ايثانول + غاز البروبين + غاز البوتان
وتستخدم في وقود التدفئه - الطبخ - كيميائيات - مزيج مع وقود السيارات

2- 35% (الخفيف) ويستخرج: منه نفط + جازولين (بنزين)
وتستخدم في صناعات البتروكيماويات وتحويلها الى وقود سيارات
3- 35% (الزيت المرشح) ويستخرج منه :كيروسين طائرات + ديزل + وقود تدفئه + زيت مضخات
وتستخدم في وقود الملاحه و وقود سيارات ووقود التدفئة المحلي
4- 20%(الزيت الزائد او الفضله) ويستخرج منه زيت الوقود المفلوق + الاسفلت + الزفت + الفحم الصناعي + الكبريت
وتستخدم في وقود السفن و تعبيد الطرق وصناعة الحديد والصناعة الكيميائية
-- والغاز الطبيعي المسال مثل البر وبان والبوتان ، التي تباع في شكل اسطوانات الضغط على حد سواء للاستخدام الصناعي والاستخدام المنزلي للتدفئة والطهي على وجه الخصوص ؛
-- البنزين ، وتستخدم كوقود في كل مكان ؛
-- وقود لتغذية محركات الطائرات ؛
-- وقود الديزل المستخدم كوقود للمحركات الديزل ؛
-- زيوت التشحيم ، وتستخدم لاغلاق الطرق والسطوح
والبترولية المشتقة أغراض الطاقة المستخدمة كوقود :
* زيت الوقود الثقيل المستخدم لتسيير السفن ، وبعض المركزية لتوليد الطاقة ؛
* وزيت التدفئة التي يستخدمها الجرارات الزراعية والدفع البحري ، والمولدات الكهربائية ؛
* البنزين المستخدم في السيارات الصغيرة والمجاري المائية ، وبعض المولدات الصغيرة ؛
* وقود الديزل الذي يستخدم في صناعة السيارات والنقل على الطرق ؛
* الكيروسين المستخدم في الطيران لمحركات الطائرات النفاثة ؛
* وغاز البترول المسال (غاز البوتان والبروبان) ، المستخدمة في السيارات.
البعض منهم أيضا استخدامه كوقود في المراجل والأفران ، أو لأغراض الطهي :
* لتسخين زيت التدفئة والمياه الساخنة ؛
* وغاز البترول المسال (غاز البوتان والبروبان) لأغراض التدفئة وتسخين المياه والطهي ؛
* البنزين عرضية في بعض المواقد

تكرير البترول :
النفط الخام (البترول) مزيج معقد من المواد الكيميائية العضوية، وبشكل أساسي الهيدروكربونات. يتم فصل الهيدروكربونات المختلفة (مشتقات البترول) من خلال التقطير في معمل التكرير. يتطلب هذا تسخين النفط حتى تتحول بعض أجزائه إلى بخار، ثم يتم تجميع البخار وتبريده.
المكونات الخفيفة تحترق أولاَ. عندما تزداد درجة الحرارة، تبدأ المكونات الأثقل بالغليان. وأخيراً، يبقى الكربون والقار فقط.
يتم نقل معظم النفط الخام من آبار النفط إلى معامل التكرير من خلال خط أنابيب أو بواسطة سفينة. وهذا سبب وجود معظم معامل التكرير قرب البحار أو الأنهار.

مشتقات الغز الطبيعي :

غاز البروبان أو البيوتال: المعبأ داخل الاسطوانة مصدرا معروفا من مصادر الطاقة .إذ يستخدم على نطاق واسع على مستوى العالم لآغراض الطهى والتدفئة. ومن المؤسف أن هذين الغازين يتصفان بالقابلية العالية للاشتعال .ولهذا من الضرورى اتخاذ بعض الاحتياطات الخاصة لاستخدام اسطوانات الغاز وتخزينها والمحافظة عليها بشكل مأمون.
البوتجاز أو الغاز البترولى المسال : هو خليط من الهيدروكربونات الخفيفة التي تحتوى أساسا على البروبان (C3H8) أوالبيوتان (C4H10)أو خليط منهما
ونسب ضئيلة من البنتانات، والأكثر شيوعا هو البوتجاز الذى يحتوى على النسب الآتية:
{C3 = 60%, C4 = 40%}
وفى المعتاد يتم تقليل نسبة البروبان فى فصل الصيف والعكس صحيح بالنسبة للشتاء.
تم انتاجه لاول مرة عام 1910 بواسطة د. والتر سينلنج واول انتاج تجارى له عام 1912
وهذا مثال لعينة من البوتجاز :
Volume % Components
0.00 C1
0.00 C2
35% C3
17.5% iC4
44.5% nC4
1.5% iC5
0.5% nC5
أحيانا يحتوى البوتجاز أيضا ان كان مصدره من عمليات التكسير(Cracking) أو التحسين(Reforming) على أوليفينات مثل:
Propylene (Propene), Butylene, Trans-2- Butene, Cis-2- Butene, Butene-1 (1-Butene), iso-Butene, 1, 3-Butadiene.
وتحتوى هذه الغازات أيضا على ملوثاتcontaminants مثل:
H2S, RSH, COS =Carbonyl sulfide, S (free Sulfur), water, CO2, NH3, organic Nickel compounds.
ويتم اضافة مادة ذات رائحة نفاذة للبوتجاز – حيث أنه عديم الرائحة واللون- لاعطاء مؤشر على تسرب الغاز(Gas leakage)، وهذه أمثلة لهذه المواد:
RSH (Mercaptan): R = CH3, CH3-CH2,…..etc, Ethanethiol.
والبوتجاز ليس ساما ولكنه يكون خانقا اذا تشبع بالهواء واذا خلا من المركبات الكبريتية

مصادره:
1- من تكرير زيت البترول الخام(من التقطير المباشر) ويتكون من غازات هيدروكربونية مشبعة saturated وهى الميثان والايثان والبروبان والبيوتان سواء أكانت سلسلة chain أو متفرعة branched .
2- من الغاز الطبيعى من خلال عمليات التقطير(fractionation) الخاصة به ، ويشترط أن يحتوى الغاز على كميات كبيرة من البروبان (C3) ويسمى Rich gas وعادة ما يكون نسبة الايثان فيه أعلى من 4% وبالتالى يعطى مؤشر لغناه بالبروبان والبيوتان ، ويتم بعد ذلك خلطهما ليتكون البوتجاز.
3- من عمليات التكسير للقطفات البترولية المتوسطة أو الثقيلةthermal or catalytic cracking ويتكون من غازات هيدروكربونية مشبعة وغير مشبعة (الأوليفينات) سلسلة أو متفرعة ويسمى L-R gas

استخداماته:
1- يدخل فى صناعة الوقودfuel ويميزه أنه ليس له مخلفت واضحة عند احتراقه فهو يحافظ على البيئة اضافة الى أنه يعطى قدرا كيرا من الطاقة الحرارية، وهو يستخدم فى المنازل لأغراض الطبخ والتدفئة كما يستخدم فى بعض الدول كوقود للسيارات .
2- يستخدم ايضا فى العلب المضغوطة (الايروسولات) للمبيدات الحشرية والمعطرات الجوية.
3- يدخل فى الAlkylation & polymerization .
4- صناعة الأمونيا.
5- يدخل فى صناعة ال Carbon black.
غاز البيوتان والبروبان غازان عديما اللّون، سريعا الالتهاب، يوجدان في الغاز الطبيعي، وخام النفط الخفيف، والغازات الناتجة عند تفكيك الزيت الثقيل كيميائيًا لإنتاج البترول.
ويتحول كلُّ من البيوتان والبروبان بسرعة إلى سائل تحت الضغط، عند درجات الحرارة العادية. ويُسمى المزيج المسال الناتج غاز النفط المُسال. ويُستخدم هذا المزيج المكون عادة، وبصفة رئيسية، من البروبان وقودًا للصناعة، وسيارات الشَّحن الكبيرة، والمنازل الموجودة بمناطق معزولة. ويضاف البيوتان إلى البترول، لزيادة تطايره (معدل تبخره) في الطقس البارد.
والآيسوبيوتان شكل من أشكال البيوتان، يستخدم في صناعة البترول العالي الأوكتان. ويُعد غاز البروبان مصدرًا مهمًا للإثيلين، وهو غاز عديم اللّون، سريع الالتهاب. ويغلي البروبان السائل عند درجة -42,1°م، والبيوتان السائل العادي عند درجة -0,5°م والآيسوبيوتان السائل عند درجة -11,7°م. والرمز الكيميائي للبروبان C3H8 والبيوتان C4H10.
و هناك عدة مشتقات اخرى منها السوائل النفطية.