الهيدروكربونات المكوّنة للنفط الخام
يتكوّن النفط الخام من الهيدروكربونات، ومواد كيميائية أخرى، ويمكن تصنيف الهيدروكربونات الموجودة في النفط الخام إلى أربعة أنواع رئيسية هي:
- البارافينات (بالإنجليزية: paraffins )، والتي تشكّل ما نسبته 15-60%.
- النفتثينات (بالإنجليزية: naphthenes)، بنسبة حوالي 30-60%.
- العطريات (بالإنجليزية: aromatics)، والتي تشكّل حوالي 3-30%.
- الأسفلت (بالإنجليزية: asphaltics )، ويشكل الكمية المتبقية.
يمكن أن يحتوي النفط الخفيف على حوالي 97 % من الهيدروكربونات، أما النفط الثقيل، والبيتومين فيمكن أن يحتوي على حوالي 50% فقط من الهيدروكربونات، إلى جانب كميات أكبر من العناصر الأخرى.
العناصر الكيميائية المكوّنة للنفط
يتكوّن النفط من مجموعة من العناصر الكيميائية وهذه العناصر هي:
- الكربون بنسبة حوالي 85%.
- الهيدروجين بنسبة حوالي 13%.
- النيتروجين الذي يشكل ما نسبته 0.5%.
- الأكسجين، ويشكل حوالي 1%.
- المعادن؛ كالحديد، والنيكل، والنحاس بنسبة أقل من 0.1%.
لون النفط الخام
يكون النفط الخام عادة ذو لون أسود، أو بني داكن، كما يمكن أن يكون أصفر محمراً، أو ضارباً للسمرة، أو مخضّراً، وتشير هذه الاختلافات في اللون إلى التركيبات الكيميائية المميزة للمصادر المختلفة من النفط الخام؛ فمثلاً يميل البترول الذي يحتوي على كمية قليلة من المعادن، أو الكبريت إلى اللون الأفتح.
تشكّل النفط
ساهمت الظروف الجيولوجية منذ ملايين السنين في تكوّن النفط، وذلك عندما جُرفت النباتات، والطحالب، والعوالق إلى قاع المحيطات، والبحار الضحلة، ثم دُفنت، وتعرضت للضغط تحت ملايين الأطنان من الرواسب، وطبقات أخرى من بقايا النباتات، ثم جفّت هذه البحار، مخلّفةً وراءها الأحواض الرسوبيّة الجافة، وتعرضت هذه المواد العضوية في أعماق قاع الحوض، إلى الضغط بين وشاح الأرض، والطبقات التي تعلوها بوجود درجات حرارة عالية جداً، وفي ظروف شبه معدومة من الأكسجين، ممّا أدى إلى تحوّل المواد العضوية إلى مادة شمعيّة تُسمّى الكيروجين.
مع ازدياد الحرارة، والضغط مع مرور الوقت، يخضع الكيروجين لعملية تُسمى التفكك ليتحول إلى هيدروكربونات، وهي مواد كيميائية تتكوّن من الهيدروجين والكربون، ويمكن أن تؤدي المستويات المختلفة من الحرارة والضغط، إلى تكوين أشكال مختلفة من الهيدروكربونات.
تكرير النفط
يمر النفط بعدّة مراحل من أجل تكريره ، فتكون العملية الأولى هي التقطير، والتي يتم فيها تسخين النفط الخام، ثم إدخاله إلى عمود التقطير، ومع ارتفاع درجة حرارة النفط الخام في عمود التقطير، تنفصل مكونات النفط الخام إلى مكونات مختلفة تسمى "الكسور"، والتي يتم تجميعها بشكل منفصل، ويتطابق كل مكوّن من هذه المكونات مع نوع مختلف من المنتجات البترولية، وذلك بحسب درجة الحرارة التي يغلي فيها هذا المكون.
يمر النفط بمرحلة ثانية تُسمى التكسير والتهذيب؛ حيث تمر المكونات الثقيلة الناتجة من العملية السابقة بعملية تُسمى التكسير، وذلك لتفكيك هذه المكونات، وينتج من هذه العملية منتجات ذات قيمة أعلى من المكونات الثقيلة، وغالباً ما يتم استخدام هذه العملية لإنتاج البنزين ، ووقود الطائرات من المكونات النفطية الثقيلة.
عادةً يتم استخدام عملية المعالجة على الكسور الخفيفة ذات القيمة المنخفضة، وذلك لإنتاج المزيد من البنزين، وتحفّز مرحلة المعالجة التفاعلات الكيميائية بوجود الضغط، لتغيير تركيبة سلسلة الهيدروكربونات في النفط، ويختلف إنتاج المنتجات البترولية النهائية من مصفاة لأخرى، ولكن يتم تصميم مصافي النفط عادةً في الولايات المتحدة لإنتاج أكبر قدر ممكن من البنزين؛ وذلك بسبب الطلب المرتفع عليه من قطاع النقل.
