تحقیق بررسی نفت و اهميت آن

دسته بندي : فنی و مهندسی » صنایع
تحقيق بررسي نفت و اهميت آن در 56 صفحه ورد قابل ويرايش

مقدمه

نفت خام مايعي است كه از تعدادي هيدروكربن و مقداري تركييات گوگردي اكسيژن دار، ازته و مقدار كمي تركيبات معدني و فلزات تشكيل شده است . تركيبات مختلف نفت خام بنا به موقعيت محلي ميدان نفتي و زمان تشكيل آن و حتي بنا به ژرفاي منبع مـتغيرند .

در يك جزوه نفتي همراه نفت خام همواره مقداري گاز ، آب و نمك و شن و ماسه وجود دارد كه اين مواد بر اساس چگالي روي هم انباشته مي گردند . نحوة قرار گرفتن آنها بدين شكل است كه در زير يك لاية غير قابل نفوذ ابتدا آب و نمك ، سپس نفت خان .و بر روي آن گازها قرار دارند .

نفت خام پس از استخراج به واحد بهره برداري انتقال داده شده كه در اين واحد نفت خام را با عبور از جدا كننده ها و كاهش تدريجي فشار ، از گاز همراه با آن عاري مي سازند . سپس در واحد نمك زدايي ، آب و نمك ، شن و ماسة آن را جدا ساخته و در صورت ترش بودن نفت خام ( حاوي گازهاي اسيدي مانند ، ، RSH و …. ) آن را در استريپرها [1] با يك گازشيرين تماس داده و را جدا مي كند كلية اين اعمال بر اي جلوگيري از خوردگي تجهيزات پالايش مي باشد.

طراحي پالايشگاه را بر اساس اجزاء تشكيل دهنده نفت خام مورد استفاده صورت مي گيرد . در ضمن با افزايش مدت زمان استخراج از يك حوزة نفتي كيفيت نفت تغيير كرده و به طور معمول مقدار گوگود و آن افزايش مي يابد . در نتيجه با تغيير خوراك پالايشگاه نياز است كه شرايط عملياتي تغيير كند كه اين تغييرات بر اساس نتايج حاصل از ارزيابي نفت خام صورت مي گيرد.
2 ـ واحد ارزيابي نفت خام

هدف از انجام كليه آرمايشات در واحد ارزيابي نفت خام ، ارزيابي و تعيين مشخصات نقت خام هاي ايران و كشورهاي همسايه كه براي امور صادرات و طراحي پالايشگاهها مورد استفاده قرار مي گيرد ، است .

از جمله كارهاي اين واحد ، تقطير نفت خام و بدست آوردن فرآورده هاي سبك تا سنگين كه به ترتيب حلالها و بنزين و نفت سفيد و گازوئيل و روغنها مي باشند كه مشخصات فيزيكي و شيميايي و ترموديناميكي آنها مطابق روشهاي استاندارد انجام مي شود و همچنين حلالهاي نفتي مورد نياز صنايع در اين واحد ساخته مي شود.

تواناييهاي اين واحد علاوه بر موارد فوق در خصوص قسمتهاي استاندارد به شرح زير مي باشد:

1. تقطيرهاي ASTM و IP جهت تهية برشهاي كوتاه و تعيين نقاط جوش و تحت خلاء تا 001/0 ميلي باد و تا نفاط جوش حدود 800 .
2. تعيين دانسيته ، وزن مخصوص ، گوگرد ، اسيديته و گرانروي مايعات ، گازها و جامدات.
3. تعيين مقدار هيدروكربنتهاي آروماتيكي ، نفتينكي، الفيني و پارافيني ( نرمال رايزو)
4. تعيين وزن مولكولي ،‌ فشار بخار ، باقيمانده ، كربن ، مقدار واكس و نقطة ذوب آن و خاكستر در نفت خام و فرآوردها
5. تعيين مقدار نمك، آب و رسوبات در نفت خام .
6. تعيين اندازه ذرات جامد معلق در مايعات و غلظت آنها.
7. تعيين ضريب رسانش ، PH‌ ، ارزش حرارتي ، مقاومت اكسيداسيون مايعات .
8. تصفيه روغن هاي خام و تعيين پارامترهاي كنترل كيفيت بخصوص انديس گرانروي ، قسمت رنگ فرآورده ها و نمرة برومين .
9. تعيين عددستان ، انديش ديزل ، نقطة آنيلين ، نقطة آتش گيري ،‌ نقطة اشتعال ، نقطة ابري شدن ، نقطه انجماد ، نقطة ريزش و دماي بسته شدن فيلتر گازوئيل بر روي سوختهاي نفت سفيد و ديزل.
10. تست نوار خوردگي مس ، نقره ، خوردگي فلزات بر روي سوختها و ضديخ.

معمولاً هر پالايشگاه داراي يك آزمايشگاه كنترل كيفيت است كه در آنها آزمايشهايي بر روي فرآورده هاي مختلف مياني يا نهايي به دو منظور انجام مي شود:

تشخيص صحت كار واحدهاي توليد به طور سريع
اطمينان از مطابقت فرآورده هاي نهايي با استانداردهاي مربرطه

براي انجام اين آزمايشها ، دستگاهها و روشهاي استاندارد بكار مي رود . بطوريكه نتايج به راحتي قابل تكرار و مقايسه باشند . عمدتاً از روشهاي ASTM و در مواردي IP ، BP ، DIM و …. استفاده مي شود.

در اين گزارش به برخي از مهمترين آزمايشها اشاره مي شود.
چگالي ( دانسيته )‌

دانسيته هيدروكربن ها هميشه كمتر از يك است و با افزايش تعداد كربن ، اين مقدار در يك سري همولوگ افزايش مي يابد . در صورتي كه سيستم ها به ترتيب هيدوركربن هاي اشباع شدة غير حلقوي ـ اشباع شده حلقوي ـ و آروماتيك باشد . به ازاء تعداد معين كربن دانسيته نيز افزايش مي يابد.
مقايسه دانسيته هيدروكربتهاي مختلف در درجه حرارت ثابت

دانسيته نفت كه مخلوطي از هيدروكربن ها ست بستگي به مواد سازنده آن دارد و به همين لحاظ است كه نفت كشورهاي مختلف داراي دانسته هاي متفاوت است . . مثلاً دانسيته نفت آمريكا . 87/0 ـ 800/0 ، نفت ايران در 60 ، 836/0 و نفت و رسيد 900/0 ـ 850/0 مي باشد.

معمولاً دانسيته در دماي 60 اندازه گيري مي شود . براي اندازه گيري SG معمولاً از هيدرومتر و پكنومتر و يا دانسيته مترهاي اتوماتيك استفاده مي شود. براي اندازه گيري SG معمولاً از هيدرومتر پيكنومتر و يا دانسيته مترهاي اتوماتيك استفاده مي شود . براي برش هاي نفتي چگالي به شكل كميت API نيز بيان مي شود : API بوسيله انستيتو نفت آمريكا پيشنهاد شده است و در كشورهاي آمريكايي مقدار دانسيته بر حسب آن داده مي شود.




روش ASTM

اين آزمايش براي اندازه گير يدانسيته تقطيبر شدههاي نفتي در فاصلة دمايي 15 نت 35 درجه سانتيگراد مناسب مي باشد . نمونة مورد استفاده بايد مايع با فشار بخار كمتر از mmHg 600 و ديسكوزيته كمتر از 15000 در دماي مورد آزمايش باشد . در ضمن نمونه نبايد خيلي تيره باشد . بنابراين اين نمونه هاي نفت خام براي اين آزمايش مناسب نيستند . اين دستگاه دانسيته را با واحد نشان مي دهد.
شرح آزمايش

پس از كاليبره كردن دستگاه توسط آب مقطر و هوا و تنظيم دماي 56/15‌، لوله خرطومي شكل داخل دستگاه با با بهترين شستشو مي دهيم . و توسط پمپ هوا داخل آن را خشك مي كنيم . لامپ دستگاه را روشن نموده و توسط سرنگ، نمونه را داخل لوله تزريق مي كنيم . اين عمل بايد به گونه اي صورت گيرد كه هيچ گونه حبابي داخل لوله تشكيل نشود . زيرا حبابهاي هوا بر روي دانسيته تأثير گذاشته و ايجاد خطا مي كند . سپس لامپ دستگاه را خاموش مي كنيم ( نور نيز در انجام آزمايش خطا ايجاد مي كند .) بر اساس تغيير فركانس موج وارد شده به نمونه نسبت به حالت مبنا ، تعداد دانسيته اندازه گيري مي شود . هنگامي كه اين مقدار به يك حد ثابتي رسيد .عدد نشان داده شده را يادداشت مي كنيم .
روش

اين تست براي اندازه گيري نقطة دود نفت سفيد ، از روي ارتفاع شعله حاصل از سوختن آن قبل از ايجاد دوده ، بكار مي رود.

شرح آزمايش فتيلة استاندارد اين روش را در نفت سفيد به خوبي تر مي كنيم تا كاملاً ‎آغشته به آن گردد . سپس فتيله را از جايگاه فلزي ( لوله اي شكل ) مخصوص دستگاه عبور مي دهيم . سر فتيله را به شكل نيم كره در آورده و به آن شعله مي دهيم . توسط پيچ تنظيم شعله، مي دهيم . توسط پيچ تنظيم شعله ، و ارتفاع شعله را افزايش مي دهيم . آخرين ارتفاعي از شعله كه دود از روي دودكش دستگاه بر نمي خيزد ، را به عنوان نقطه‌ دود گزارش مي كنيم . اين ارتفاع را از روي صفحة درجة بندي شده موجود درشت شعله مي خوانيم .
نقطه ريزش

هر گاه برش نقتي بدون تكان دادن سرد گردد به درجه حرارتي كه در آن ميكرو كريستال ها تشكيل يا كدروتي در برش مشاهده شود ، « نقطه كدري » گفته مي شود . اگر عمل سرد نمودن ادامه يا به زماني مي رسد كه اگر لوله آزمون را به حالت افقي قرار دهيم برش ديگر در آن جابجا نشده و نمي ريزد ( نقطه انجماد ). حال اگر لوله آزمون را به ملايمت گرم نمائيم لحظه اي مي رسد كه برش در لوله سياليت خود را باز مي يابد . درجه حرارت مربوط به اين تغيير حالت : نقطه ريزش گفته مي شود ، درجه حرارت نقطه جراي شدن ( ريزش ) معمولاً چند درجه بالاتر از درجه حرارت نقطه انجماد برش است دانايي اين نقطه كمك به شناسايي نسبت درصد هيدروكربنهاي با نقطه انجماد بالا را در برش مربوطه مي نمايد . با اطلاع از مقادير دو نقطه فوق ، حدود استفاده برش ها ( بخصوص هنگام پمپاژ زمستان ) تعيين مي گردد.
روش ASTM D97

اين تست براي تعيين نقطة ريزش ، بر روي كلية محصولات نفتي قابل اجرا است . با اين روش پايين ترين دمايي كه محصول جامد نشده و قابل استفاه است را تخمين مي زنيم . يكي ديگر از كاربردهاي اين روش ، يافتن ميزان قابليت جريان نه مانده هاي نفتي در دماهاي خاص مي باشد.
شرح آزمايش

ابتدا نمونه رادر يك بشر ريخته و در يك حمام تا دماي 45 گرم مي كنيم تا تمام اجزاي سنگين واكسي و … ذوب شده و نمونه هموژن شود . سپس داخل آن يك دماسنج گذاشته و در حمام آب سرد ( حدود 4 و 2- ) قرار مي دهيم . تا وقتي روي آن ببندد و سخت شود و حالت سياليت خود را از دست بدهد . اين دما را از روي
دماسنج مي خوانيم و 3 به آن مي افزاييم و به عنوان نقطه ريزش اين دما را گزارش مي كنيم.
نقطه انجماد

تعيين نقطة جوش فرآورده هاي نفتي بسته به نوع كاربرد آنها مهم مي باشد . به عنوان مثال در مورد بنزين هواپيما ، نقطة انجماد نبايد بالاتر از 60- باشد زيرا در فضاي بالاي اتمسفر كه درجه حرارت به اين حدود مي رسد حتي تشكيل بلورهاي خيلي ريز مي تواند موجب بسته شدن راه عبور بنزين از فيلترها گردد و اختلالاتي بوجود آورد . لذا بنزين هواپيما بايد عاري از هيدرو كربنهايي باشد كه قبل از اين درجه حرارت متبلور مي گردند و به همين علت مقدار بنزين در بنزين هواپيما محدود است.
روش

هدف بدست آوردن نقطة انجماد بنزين هواپيما و سوخت جت مانند نفت سفيد كه حاوي مقدار كمي آب است مي باشد.
روش آزمايش

مقدار cc25 از نمونه را داخل لوله آزمايش دو جداره مخصوص ريخته و همزن برونزي فنر مانند را كه توسط يك اهرم حركت بالا پايين دارد ، داخل آن قرار مي دهيم . دماسنجي نيز در ان مي گذاريم . سپس در جدارة خارجي لوله آزمايش ،‌ هوا مايع مي ريزيم و جهت جلوگيري از تأخير در انجماد مرتباً نمونه را بوسيله همزن برونزي هم مي زنيم . ابتدا يك حالت ابري در نمونه ايجاد مي شود كه به آن cloud point گوييم . ولي دمايي كه اولين كريستال بر روي همزن بوجود مي آيد را يادداشت مي كنيم . سپس نمونه يخ زده را از ظرف هوا مايع خارج كرده و مي گذاريم تا به آرامي گرم شود .درجه حرارتي كه آخرين ذره نور تشكيل شده بر روي همزن ناپديد گرديد را نيز يادداشت مي كنيم.

اين دو دما را مقايسه مي كنيم اگر به اندازه 5/0 يا كمتر با هم اختلاف داشته باشند ، درجه حرارتي را كه اولي يادداشت كرديم را به عنوان نقطة انجماد گزارش مي كنيم . اگر اين اختلاف بيشتر از 5/0 باشد بايد آزمايش را دوباره تكرار كنيم.
تركيبات گوگرد دار
مقدمه

توزيع گوگرد در قسمتهاي مختلف نفت خام اول بار توسط Mabery در سال 1891 مورد مطالعه قرار گرفت . به طور كلي درصد گوگرد با افزايش نقطة جوش بالا مي رود يعني قسمتهاي با نقطة جوش بالاتر داراي نسبت درصد بيشتري گوگرد است . نفت ثابت شده است كه در موقع تجزيه مولكولها در عمل تقطير ( كه معمولاً اتفاق مي افتد ) اجزاء با درون مولولي متوط بيش از قسمت سنگين تر گوگرد را نگه مي دارد . اين موضوع مخلف توزيع عادي گوگرد در نفت خام است . معمولاً بيش از 90 % گوگرد در قسمت نفت گاز و باقيمانده جمع شده است .

نسبت درصد گوگرد زياد در اكثر فرآورده هاي نفتي مضر است و يا تبديل آنها به مواد بي ضرر ، قسمت مهم كار پالايشگاه را تشكيل مي دهد . وجود تركيبات گوگردي در بنزين به علت خورندگي كه در قسمتهاي موتر ايجاد مي نمايد مضر تشخيص داده شده و مخصوصاً در شرايط زمستاني به علت جمع شدن محلول در آب كه در نتيجة احتراق بدست مي آيد در محوطة ميل لنگ موجب خورندگي بسيار مي شود . به علاوه مركايتانهاي محلول در مواد نفتي مستقيماً در مجاورت و موجب خورندگي مس و برنج مي شود.
مقدمه

آسفالتين هيدروكربن هاي بسيار سنگين چند حلقه اي ـ تشكيل از حلقه هاي آروماتيكي و نفتنيكي ـ هستند كه حاوي مقداري گوگرد ، نيتروژن ، اكسيژن و فلزاتي چون سديم ، كلسيم ، آهن ، نيكل و واناديم مي باشند.

آسفالتين ها سياه رنگ و شكننده هستند و نسبت كربن و هيدروژن آنها بالاست ( حدود %6 ـ 5 وزن مولكولي آنها را هيدروژن تشكيل مي دهد در حالي كه در ديگر هيدروكربن ها حدود 14% وزن آنها معمولاً از هيدروژن است . چون نمي توان اين مواد را از طريق تقطير از ساير هيدروكربن ها جدا كرد ، بنابراين از روش استخراج با حلال استفاده مي شود . آسفالتين ها در حلالهاي آروماتيكي به خوبي حل مي شوند ولي در حلالهاي آليفاتيكي حل نمي شوند بنابراين براي جداسازي آنها مي توان از پرديان تاهپتان استفاده كرد . البته هر چه وزن مولكولي حلال كمتر باشد حلاليت آسفالين در آن كمتر است . به طوريكه حلاليت آسفالتين در اتان از همه كمتر است ولي از آنجا كه در برشهاي روغني به غير از آسفالتين مواد ديگري نير رسوب مي كنند ، اتان ماده مناسبي براي جداسازي آسفالتين از برشهاي روغني نيست . در صنعت از پروپان استفاده مي شود و در آزمايشگاه از پنتان و هگزان و هپتان . در ضمن آسفالتين ها در تولوئن داغ و بترن نيز محلولند.

رابطة ميان قدرت رسوب دهندگي آسفالتين و جرم مولكولي حلالهاي هيدروكربني
روش IP

اين تست براي گازوئيل ، سوخت ديزل ، ته مانده هاي سوختهاي نفتي ، نفتيهاي روغني و قير كه به دماي 260 رسيده اند ، مي باشد . در اين روش از حلال هپتان استفاده مي شود .
شرح آزمايش

ابتدا تقطير نفت خام تا دماي 260 صورت مي گيرد . سپس مقدار باقي مانده جمع آوري شده و وزن مي شوند . زيرا مرحلة اول تخمين ميزان آسفالتين موجود در نمونه و يا دانستن مقدار ته مانده هاي نفت براي تخمين حجم تخمين حجم فلاسك و مقدار هپتان لازم از روي جداول داده شده مي باشد . اگر مقدار آسفالتين تخميني در نمونه بيشتر از 25/0 باشد حداقل ml 25 هپتان لازم است . هر چه مقدار آسفالتين كمتر باشد حجم هپتان لازم كمتر است . به طوريكه به ازاي هر 1 گرم از نمونه ml 30 هپتان لازم است .

پس از افزودن هپتان نمونه را به مدت 60 دقيقه مي جوشانيم سپس سرد كرده و به مدت 150 ـ 90 دقيقه در يك فضاي تاريك نگه مي داريم . سپس مخلوط حاصله را فيلتر مي كنيم . به جز آسفالتين بقية اجزاء نمونه در هپتان حل مي شوند و از فيلتر عبور مي كنند .

و اين بار آن را در مجاورت هپتان ( بخارات هپتان ) قرار مي دهيم تا جدا سازي كاملتري صورت گيرد . وقتي حلال خروجي از يك بي رنگ شد مطمئن مي شويم جداسازي كاملاً انجام گرفته است . سپس به جاي هپتان اين بار از تولوئين داغ استفاده مي كنيم . تولوئين آسفالتينها را مي شويد . در ظرفي آسفالتينها را مي شويد . در ظرفي آسفالتينهاي شسته شده با تولوئن را جمع مي كنيم . اين محلول را به قدري حرارت مي دهيم تا تمام تولوئين تبخير شده و تنها آسفالتين بماند .