تتألف مكونات النفط الخام من مزيج معقد من 5 عناصر رئيسية تشمل الهيدروكربونات، والمركبات الكبريتية، والمركبات النيتروجينية، والمركبات الأكسجينية، والمعادن.
وتختلف نسب هذه المكونات تبعًا لمصدر النفط وبيئة تكوينه، مما ينعكس على جودته وقيمته الاقتصادية ومدى ملاءمته لعمليات التكرير والاستخدامات الصناعية المختلفة. فهم هذه المكونات ليس مجرد جانب نظري، بل هو عامل رئيسي في تطوير تقنيات التكرير وتحسين كفاءة استخراج المنتجات البترولية.
ويختلف التركيب الكيميائي للنفط الخام من حقل إلى آخر، مما يؤثر على خصائصه الفيزيائية والكيميائية وقدرته على التكرير والاستخدامات النهائية.. في هذا المقال، سنتناول بالتفصيل مكونات النفط الخام وتأثيرها على خصائصه واستخداماته.
التركيب الكيميائي للنفط الخام
1. الهيدروكربونات (Hydrocarbons)
تمثل الهيدروكربونات المكون الرئيسي للنفط الخام، حيث تشكل ما بين 50% إلى 98% من مكوناته. وهي مركبات عضوية تتكون من عنصري الكربون والهيدروجين، وتنقسم إلى ثلاث مجموعات رئيسية:
الألكانات (Alkanes) أو البارافينات:
تُعرف بالمركبات المشبعة، وهي سلاسل مستقيمة أو متفرعة من الكربون والهيدروجين. تمتاز بأنها مستقرة كيميائيًا وتستخدم في وقود الطائرات والبنزين.
الألكينات (Alkenes) والألكاينات (Alkynes):
رغم وجودها بكميات قليلة، إلا أنها تلعب دورًا مهمًا في صناعة البتروكيماويات.
الأروماتيات (Aromatics):
تحتوي على حلقات بنزينية، وتستخدم في صناعة البنزين عالي الأوكتان وبعض المركبات الكيميائية الأخرى مثل البنزين والتولوين.
النافثينات (Naphthenes) أو السيكلو ألكانات:
وهي هيدروكربونات حلقية مشبعة، وتوجد بكثرة في بعض أنواع النفط الثقيل، وتُستخدم في صناعة الزيوت.
2. المركبات غير الهيدروكربونية
بالإضافة إلى الهيدروكربونات، يحتوي النفط الخام على مركبات أخرى بكميات متفاوتة، تؤثر على خصائصه وجودته.
أ- المركبات الكبريتية (Sulfur Compounds)
• يمثل الكبريت نسبة تتراوح بين 0.05% إلى 5% من مكونات النفط الخام.
• يوجد على شكل كبريتيد الهيدروجين (H₂S)، ثيولات، أو مركبات عضوية أخرى.
• يؤثر على جودة النفط الخام ويجعل عملية تكريره أكثر تعقيدًا، كما يؤدي إلى تآكل المعدات ويزيد من الانبعاثات الضارة عند الاحتراق.
ب- المركبات النيتروجينية (Nitrogen Compounds)
• توجد بكميات أقل من الكبريت (عادة أقل من 1%).
• تؤثر على جودة الوقود وتقلل من كفاءة عمليات التكرير.
• يمكن أن تتسبب في تكون الملوثات مثل أكاسيد النيتروجين (NOx) عند الاحتراق.
ج- المركبات الأكسجينية (Oxygen Compounds)
• توجد بنسب قليلة، ولكنها تؤثر على استقرار النفط الخام.
• تشمل الأحماض العضوية والفينولات والإيثرات.
• قد تسبب مشاكل أثناء التكرير بسبب قابليتها للأكسدة.
د- المعادن (Metals)
• تحتوي بعض أنواع النفط الخام على كميات صغيرة من المعادن مثل الفاناديوم، والنيكل، والحديد.
• تؤثر هذه المعادن على عمليات التكرير وقد تسبب تآكل المعدات المستخدمة في المعالجة الحرارية والحفزية.
الخصائص الفيزيائية للنفط الخام
تعتمد خصائص النفط الخام على نسب مكوناته، ومن أهم هذه الخصائص:
الكثافة (Density):
تُقاس باستخدام مقياس الكثافة API، حيث تُصنَّف الزيوت إلى خفيفة (أكثر من 31.1 API)، ومتوسطة، وثقيلة (أقل من 22.3 API).
اللزوجة (Viscosity):
كلما زادت اللزوجة، كان تدفق النفط أبطأ، وهو ما يؤثر على عمليات نقله ومعالجته.
درجة الغليان (Boiling Point):
تتراوح بين درجات منخفضة جدًا (للغازات البترولية) إلى درجات مرتفعة (للزيوت الثقيلة).
اللون (Color):
يتراوح بين الشفاف والبني الداكن إلى الأسود، ويعتمد على محتواه من الكبريت والمعادن.
تأثير مكونات النفط الخام على عمليات التكرير
نظرًا لأن النفط الخام خليط معقد، فإنه يحتاج إلى عمليات تكرير متعددة لاستخراج المشتقات المطلوبة، تؤثر مكونات النفط الخام على هذه العمليات كما يلي:
1. الهيدروكربونات البسيطة مثل الألكانات، يسهل تكريرها وإنتاج وقود عالي الجودة منها.
2. المركبات الكبريتية والنيتروجينية تتطلب عمليات معالجة إضافية لإزالتها، مثل “الهدرجة”.
3. المعادن الثقيلة قد تعيق استخدام الحفازات في عمليات التكسير الحراري.
ما هي مكونات النفط الخام؟
مكونات النفط الخام أو مكونات البترول تتكون من مزيج معقد من الهيدروكربونات التي تشكل النسبة الأكبر من مكوناته، إلى جانب مركبات أخرى تؤثر على خصائصه وجودته.
تشمل هذه المكونات الهيدروكربونات، وهي مركبات عضوية تتكون من الكربون والهيدروجين وتنقسم إلى الألكانات، والألكينات، والأروماتيات، والنافثينات، بالإضافة إلى ذلك، يحتوي النفط الخام على مركبات غير هيدروكربونية مثل المركبات الكبريتية التي تؤثر على جودة الوقود وتزيد من انبعاثات الغازات الضارة، والمركبات النيتروجينية التي تقلل من كفاءة عمليات التكرير، والمركبات الأكسجينية التي تؤثر على استقرار النفط وقابليته للأكسدة، كما يحتوي على معادن ثقيلة مثل الفاناديوم والنيكل التي قد تسبب تآكل المعدات أثناء عمليات التكرير.
فيديو .. مكونات النفط الخام
ختامًا، يمثل النفط الخام مزيجًا معقدًا من الهيدروكربونات والمركبات الأخرى، مما يجعله مصدرًا متنوعًا للطاقة والمواد الخام. يعتمد نجاح عمليات التكرير والاستخدامات المختلفة على فهم مكونات النفط الخام وتأثيرها على الخصائص الفيزيائية والكيميائية، وبينما يظل النفط أحد أهم مصادر الطاقة عالميًا، فإن البحث عن بدائل مستدامة أصبح ضرورة لتقليل التأثير البيئي للاعتماد على الوقود الأحفوري.
مراجع:
- مكونات النفط الخام – (education.psu.edu)
- مكونات النفط الخام (arab-oil)
- النفط الخام ومكوناته – وكالة الطاقة الدولية
اقرأ أيضاً:
- أجود أنواع النفط الخام: أفضل 7 خامات في العالم وخصائصها المميزة
- 5 مراحل رئيسية في تكوين النفط الخام .. رحلة عبر الزمن الجيولوجي
