Transcript Chapter 1 and 2

‫الباب األول‬
‫البترول‬
‫الفصل األول‪ :‬أصل البترول وكيفية تكوينه‪:‬‬
‫أصل البترول وكيفية تكونه‪.‬‬
‫الصفات الفيزيائية والتركيب الكيميائي للبترول الخام‪.‬‬
‫تصنيف البترول الخام‪.‬‬
‫الزيت الخام البارافين األساس‪.‬‬
‫الزيت الخام النافثين األساس‪.‬‬
‫الزيت المختلط األساس‪.‬‬
‫الزيت الخام األسفلتي األساس‪.‬‬
‫تكرير البترول‪.‬‬
‫تكرير البترول لمقطرات مختلفة‪.‬‬
‫عدد األوكتان‪.‬‬
‫استخدامات المقطرات‪.‬‬
‫أصل البترول وكيفية تكونه‪:‬‬
‫منشـــــأ البترول ‪:‬‬
‫منشــأ حيوي‬
‫منشــأ غير حيوي‬
‫المنشأ الحيوي‪:‬‬
‫إستنادا لما أثبتته التحاليل الكيميائية بأن سائل البترول (النفط) يتألف من مزيج من‬
‫المواد العضوية‪ ،‬فقد سادت النظرية العضوية التي توضح أصله وكيفية تكوينه‪.‬‬
‫فالمرحلة األولى في تكوين النفط تتضمن تجمع بقايا الحيوانات‪ ،‬والنباتات‪،‬‬
‫المكونة أصل من بروتينات‪ ،‬كربوهيدريدات‪ ،‬دهون‪،‬‬
‫والطحالب‪ ،‬واألحياء الدقيقة ( ّ‬
‫والجانين) في قيعان البحار والمستنقعات‪ .‬وطمرت هذه البقايا بأثقال من األتربة‬
‫والرمال‪ .‬وتعرضت–عبر مليين السنين–إلى ضغط هائل تحولت األتربة والرمال إلى‬
‫صخور رملية مائية‪ ،‬بعد انحسار وتبخر مياه البحار والمستنقعات‪ ،‬مما شكل المزيد‬
‫من الضغط على تلك المواد الحيوية‪.‬‬
‫المرحلة الثانية نشطت عمليات التفكك الحيوي لهذه المواد العضوية‬
‫المتجمعة بفعل البكتريا‪ ،‬واألحياء الدقيقة األخرى‪ .‬فتفككت البروتينات إلى‬
‫أحماض أمينية‪ ،‬والكربوهيدريدات إلى سكريات أحادية‪ ،‬والدهون إلى‬
‫أحماض دهنية‪ .‬وتبع ذلك تكسر هذه النواتج إلى جزيئات هيدروكربونية–‬
‫أوكسجينه‪ ،‬ثم إلى هيدروكربونات مثل غاز الميثان‪ ،‬وثاني اكسيد الكربون‪،‬‬
‫وتصاعد بخار الماء‪ .‬ونتيجة للضغط الهائل والحرارة الشديدة‪ ،‬نشطت‬
‫التفاعلت الكيميائية بين هذه النواتج‪ ،‬فتحولت الى مادة كثيفة تعرف‬
‫بالكيروجين )‪ .(Kerogene‬وبمرور السنين‪ ،‬وبتزايد الضغط والحرارة‪،‬‬
‫تحولت مادة الكيروجين تدريجيا‪ ،‬خلل سلسة من التفاعلت الكيميائية‪ ،‬إلى‬
‫نفظ أو بترول‪.‬‬
‫المنشأ غير الحيوي ‪:‬‬
‫توماس جولد كان أكثر العلماء الغربيين تأييدا للنظرية‬
‫الروسية األوكرانية المنشأ الغير حيوي للبترول‪.‬‬
‫وهذه النظرية تفترض ان كميات ضخمة من الكربون الموجود طبيعيا على األرض‪,‬‬
‫بعضه فى شكل هيدروكربونات‪.‬‬
‫ونظرا ألن الهيدروكربونات أقل كثافة من الموائع المسامية‪,‬‬
‫فإنه يتجه لألعلى‪.‬‬
‫وتحوله أشكال الكائنات الدقيقة إلى ترسبات هيدروكربونية عديدة‪.‬‬
‫وأثبتت حسابات الديناميكا الحرارية والدراسات العملية أن األلكانات ال تنتج تلقائيا‬
‫من الميثان في الضغوط الموجودة في األحواض الرسوبية‪,‬‬
‫وعلى هذا فإن نظرية المنشأ الغيرحيوي للهيدروكربونات تفترض التكون العميق‪.‬‬
‫الصفات الفيزيائية والتركيب الكيميائي للبترول الخام‪.‬‬
‫الصفات الفيزيائية‪:‬‬
‫يعرف النفط بالبترول الخام )‪ ،(Crude petroleum‬أو الزيت الخام‬
‫)‪ (Crude Oil‬هو سائل داكن اللون يميل إلى السواد‪ ،‬يتميز بلزوجة ملحوظة‪،‬‬
‫ورائحة مقبولة إذا كان يحتوي على نسبة ضئيلة من مركبات الكبريت‬
‫والنيتروجين‪ ،‬ورائحة غير مقبولة إذا إحتوى على نسب عالية من مركبات هذين‬
‫العنصرين‪ ،‬أو أحدهما‪ .‬سائل البترول أخف من الماء‪ ،‬وتختلف كثافته باختلف‬
‫أنواعه‪ .‬وهو سائل قابل لإلحتراق‪.‬‬
‫وأهم المركبات الكبريتية التي يعم وجودها في البترول‪ ،‬هي مركبات‬
‫المركبتان والثيوفين‪ ،‬باإلضافة إلى غاز كبريتيد الهيدروجين )‪،)H2S‬‬
‫وبعض الكبريت‪.‬‬
‫‪SH‬‬
‫‪S‬‬
‫المركبتان‬
‫الثيـوفين‬
‫غالبا ً ما تخلو بعض أنواع البترول الخام من مركبات النيتروجين‪،‬‬
‫نظراً لتحللها في درجات الحرارة العالية‪ .‬وإن وجدت مثل هذه‬
‫المركبات‪ ،‬فإنها توجد على هيئة مشتقات البيريدين‪ ،‬والكونيولين‪،‬‬
‫والبيرول‪ ،‬واإلندول‪ .‬يؤدي وجود هذه المركبات في مقطرات البترول‪،‬‬
‫إلى تكوين مواد صمغية‪ ،‬وراتينجات‪.‬‬
‫‪N‬‬
‫‪N‬‬
‫‪H‬‬
‫‪N‬‬
‫كونيولين‬
‫إندول‬
‫‪N‬‬
‫‪H‬‬
‫بيريدين‬
‫بيرول‬
‫يحتوي البترول الخام أيضا‪ ،‬على كميات قليلة من الشوائب‪ ،‬وقد‬
‫توجد بعض المركبات العضو معدنية‪ ،‬التي تشكل ذرات الفناديوم‪،‬‬
‫والنيكل‪ ،‬العناصر المعدنية في جزيئاتها‪ .‬من أهم المركبات‬
‫األوكسجينية التي توجد في خام البترول ومقطراته الثقيلة‪ ،‬هي بعض‬
‫الفينوالت‪ ،‬وبعض األحماض النافثينية‪.‬‬
‫تصنيف البترول الخام‪:‬‬
‫يصعب تحديد التركيب الدقيق لمزيج النفط‪ ،‬بسبب العدد الكبير من المركبات التي‬
‫يحتويها‪ .‬فقد اتضح أن هذا المزيج يحتوي على‪:‬‬
‫‪ .1‬االلكانات "البرافينات ‪ "Parafins‬ذات السلسل الكربونية المتفرعة وغير‬
‫المتفرعة‪.‬‬
‫‪ .2‬األلكانات الحلقية‪.‬‬
‫‪ .3‬النافثينات )‪.)Naphthenes‬‬
‫‪ .4‬الهيدروكربونات األروماتية (‪.)Aromatic Hydrocarbons‬‬
‫وتختلف نسبة هذه األنواع الثلثة‪ ،‬باختلف نوع النفط‪ .‬فقد تسود كمية نوع‬
‫هيدروكربونات في زيت خام‪ ،‬على نسبة نوع آخر‪ .‬ولذلك تم تقسيم البترول الخام‪،‬‬
‫إلى أربعة أصناف حسب التركيبة الكيميائية السائدة‪ ،‬في كل صنف‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫الزيت الخام البارافيني األساس‪.‬‬
‫والزيت الخام النافثيني األساس‪.‬‬
‫والزيت الخام المختلط األساس‪.‬‬
‫والزيت الخام األسفلتي األساس‪.‬‬
‫تكرير البترول‬
‫‪Distillation and Refining of Crude Petrolum‬‬
‫أولى العمليات التي تجري في تكرير البترول الخام‪ ،‬هي تجزئته إلى‬
‫مقطرات تجمع في مجال واسع من درجة الغليان‪ ،‬وذلك من خلل عملية تعرف‬
‫بالتقطير التجزيئي )‪.(Fractional Distillation‬‬
‫بما أن كل جزء مقطر يفصل في مدى واسع من درجة الغليان‪.‬‬
‫فإن كل مقطر يحتوي على العديد من المركبات الهيدروكربونية‪ .‬تختلف من‬
‫مكونات مقطر آخر‪ ،‬تم فصله في مجال درجة غليان مختلف‪.‬‬
‫ّ‬
‫عملية التقطير التجزيئي‪:‬‬
‫تتضمن الصورة المصغرة (المخبرية) لعملية التقطير التجزيئي‪،‬‬
‫قارورة تقطير موصلة بعمود تجزئة )‪ (Fractionating Column‬يحمل‬
‫ثرمومتر في قمته‪ ،‬لقياس درجة حرارة األبخرة المتصاعدة‪ .‬يرتبط‬
‫عمود التجزئة في قمته أيضا‪ ،‬بمكثف جانبي‪ .‬عند تسخين خليط من‬
‫المركبات السائلة في قارورة التقطير‪ ،‬تتصاعد أبخرة المركب "أو‬
‫المركبات" األكثر تطايرا وتتخلل عمود التجزئة‪ ،‬إلى أعلى‪ .‬تبرد‬
‫المركبات األقل تطايرا في عمود التجزئة‪ ،‬وتتكثف وتتقطر راجعة‬
‫"تقطير راد" )‪(Reflux‬‬
‫جدول (‪ )1‬مجموعة المركبات الهيدروكربونية في األجزاء النفطية‬
‫المركبات‬
‫األجزاء‬
‫‪.‬‬
‫مدى درجة‬
‫الغليان (‪°‬م)‬
‫نظامي‬
‫وآيزو‬
‫البرافينات‬
‫احادي وثنائي‬
‫حلقي‬
‫البرافينات‬
‫متعدد حلقي‬
‫البرافينات‬
‫أحادي‬
‫العطريات‬
‫ثنائي‬
‫العطريات‬
‫متعدد‬
‫العطريات‬
‫‪-‬‬
‫‪+‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫كيروسين‬
‫‪180-35‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪-‬‬
‫‪+‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫مازوت‬
‫‪230-180‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪-‬‬
‫زيوت تزييت خفيفة‬
‫‪350-230‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫زيوت تزييت ثقيلة‬
‫‪405-305‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫بقايا التقطير‬
‫‪515-405‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪+‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-‬‬
‫غازات‪ ،‬جازولين‬
‫(‪ )+‬المركب موجود‪ )-( ،‬المركب غير موجود‪.‬‬
‫عدد األوكتان )‪(The Octane Number‬‬
‫الوقود (البنـزين الجازولين) الجيد هو الوقود الذي يحترق داخل‬
‫سة وال يحدث أي نوع من الخبط أو‬
‫سل ِ َ‬
‫المحرك بصورة منتظمة و َ‬
‫الفرقعة (‪)Knock Reaction‬‬
‫عدد ذرات الكربون‬
‫جدول (‪)2‬‬
‫المكونات‬
‫عدد أوكتان‬
‫ّ‬
‫الهيدروكربونية لعينة‬
‫جازولين‪.‬‬
‫الهيدروكربون‬
‫عدد األوكتان‬
‫‪5‬‬
‫بنتان‬
‫‪62‬‬
‫‪5‬‬
‫‪-2‬ميثيل بيونان‬
‫‪92‬‬
‫‪5‬‬
‫سيكلوبنتان‬
‫‪85‬‬
‫‪6‬‬
‫هكسان‬
‫‪25‬‬
‫‪6‬‬
‫‪-2‬ميثيل بنتان‬
‫‪73‬‬
‫‪6‬‬
‫‪-2 ، 2‬ثنائي ميثيل بيوتان‬
‫‪92‬‬
‫‪6‬‬
‫‪-1‬هكسين‬
‫‪76‬‬
‫‪6‬‬
‫‪-2‬هكسين‬
‫‪93‬‬
‫‪6‬‬
‫بنـزين‬
‫‪6‬‬
‫سيكلوهكسان‬
‫‪83‬‬
‫‪7‬‬
‫هبتان‬
‫‪0‬‬
‫‪7‬‬
‫‪-2‬ميثيل هكسان‬
‫‪7‬‬
‫‪-3 ،2 ،2‬ثالثي ميثيل بيوتان‬
‫>‪100‬‬
‫‪7‬‬
‫تولوين‬
‫>‪100‬‬
‫‪7‬‬
‫ميثيل سيكلوهكسان‬
‫‪75‬‬
‫‪8‬‬
‫أوكتان‬
‫‪0‬‬
‫‪8‬‬
‫‪-2‬ميثيل هبتان‬
‫‪22‬‬
‫‪8‬‬
‫‪-2،3،4‬ثالثي ميثييل بنتان‬
‫‪100‬‬
‫‪8‬‬
‫‪-1‬أوكتين‬
‫‪29‬‬
‫‪8‬‬
‫‪-2‬اوكتين‬
‫‪56‬‬
‫‪8‬‬
‫‪-3‬اوكتين‬
‫‪72‬‬
‫‪8‬‬
‫أرثو‪-‬ميتا اوبارازايلين‬
‫>‪100‬‬
‫‪8‬‬
‫إيثيل بنزين‬
‫>‪100‬‬
‫‪8‬‬
‫‪-1،2‬ثنائي ميثيل سيكلوهكسان‬
‫‪81‬‬
‫‪8‬‬
‫إيثيل سيكلوهكسان‬
‫‪46‬‬
‫>‪100‬‬
‫‪42‬‬
‫الفصل الثاني‪ :‬طرق التحليل وقياس الجودة‬
‫قياسات الجودة وطرق تحليل البترول‪:‬‬
‫‪‬القياسات األولية لجودة الخام وأجزاءه‬
‫‪‬قياس كثافة البترول الخام وأجزاءه‬
‫‪‬حساب الكثافة النوعية‪.‬‬
‫طرق تحليل البترول الخام وأجزاءه‪.‬‬
‫‪‬نقظة الوميض‪.‬‬
‫‪‬نقطة اإلحتراق‪.‬‬
‫‪‬منحنى الغليان‪.‬‬
‫‪ ‬محتوى الكبريت‪.‬‬
‫‪‬محتوى الماء والملح‪.‬‬
‫‪‬تعيين قيمة اليود‪.‬‬
‫‪‬قياس اللزوجة‪.‬‬
‫‪‬عدد االستر‪.‬‬
‫‪‬عدد التصبن‪.‬‬
‫‪‬نقطة التقتيم ونقطة‬
‫االنصباب‪.‬‬
‫‪‬عدد االوكتان‪.‬‬
‫‪‬عدد السيتات‪.‬‬
‫‪‬اللون‪.‬‬
‫‪‬تعيين الباقي الكربوني‪.‬‬
‫جدول (‪ )3‬تصنيف النفط تبعا ً لكثافة األجزاء الدالة‬
‫الكثافة‬
‫كثافة الجزء الدال األول‬
‫عند ‪°15‬م‪( .‬غ‪/‬مل)‬
‫كثافة الجزء الدال الثاني‬
‫عند ‪°15‬م‪( .‬غ‪/‬مل)‬
‫بارافيني األساس‬
‫‪ 0.8251‬أو اقل‬
‫‪ 0.8762‬أو أقل‬
‫بارافيني األساس مختلط‬
‫‪ 0.8251‬أو اقل‬
‫‪0.8762-0.9340‬‬
‫بارافيني األساس‪ -‬نفثيني األساس‬
‫‪ 0.8251‬أو اقل‬
‫‪ 0.9340‬أو أكثر‬
‫مختلط األساس‬
‫مختلط األساس‪-‬برافيني األساس‬
‫‪0.8602-0.8251‬‬
‫‪0.8602-0.8251‬‬
‫‪0.8762-0.9340‬‬
‫‪ 0.8762‬أو أقل‬
‫مختلط األساس–نفثيني األساس‬
‫‪0.8602-0.8251‬‬
‫‪ 0.9340‬أو أكثر‬
‫نافثيني األساس‬
‫‪ 0.8602‬أو أكثر‬
‫‪ 0.9340‬أو أكثر‬
‫نافثيني األساس–برافيني األساس‬
‫‪ 0.8602‬أو أكثر‬
‫‪ 0.8762‬أو أقل‬
‫نافثيني األساس–مختلط األساس‬
‫‪ 0.8602‬أو أكثر‬
‫‪0.8762-0.9340‬‬
‫الصنف‬
‫الكثافة النوعية‪:‬‬
‫تحسب الكثافة النوعية للبترول الخام أو ألجزاءه المستقطرة‪ ،‬باستعمال معادلة رياضية‪،‬‬
‫وضعت من قبل معهد البترول األمريكي )‪ .(American Petroleum Institute‬يتطلب إستخدام المعادلة‪،‬‬
‫قياس كثافة البترول الخام أو أجزاءه عند درجة حرارة ‪ْ 15.6‬م‪ ،‬وذلك باستخدام الجهاز الخاص بذلك‪.‬‬
‫تتضمن المعادلة بعض الثوابت الرقمية كما هو موضح‪:‬‬
‫‪141.5‬‬
‫ ‪131.5‬‬‫الكثافة النوعية )‪ = (API‬ــــــــــــ‬
‫كثافة عينة النفط (جم‪/‬سم‪3‬‬
‫عند درجة حرارة ‪ْ 15.6‬م)‬
‫يتضح من هذه المعادلة‪ ،‬أنه كلما كانت كثافة النفط منخفضة‪ ،‬كلما كانت كثافته النوعية عالية‪ ،‬بالتالي كلما كان‬
‫أكثر جودة وأعلى سعراً‪ .‬أستناداً لهذا المعيار الفيزيائي‪ ،‬تم تصنيف البترول الخام إلى األنواع اآلتية‪:‬‬
‫أ‪ -‬عربي خفيف )‪ (Arabian Light‬بوحدات كثافة نوعية ‪ API‬تعادل ‪ 34‬درجة‪.‬‬
‫ب‪ -‬عربي متوسط )‪ (Arabian Medium‬بوحدات كثافة نوعي ‪ API‬تعادل ‪ 31‬درجة‪.‬‬
‫ج‪ -‬عربي ثقيل )‪ (Arabian Heavy‬بوحدات كثافة نوعية ‪ API‬تعادل ‪ 27‬درجة‪.‬‬
‫طرق تحليل البترول الخام وأجزاءه‪:‬‬
‫عمليات تحليل البترول الخام أو أجزاءه عمليات ضرورية جدا للتعرف على نوعية البترول وذلك من‬
‫خلل إجراء طرق التحليل الكيميائي أو التحليل اآللي‪.‬‬
‫أجهزة كروماتوغرافيا الغاز(‪.(Gas Chromatography‬‬
‫اإلمتصاص الذري )‪.(Atomic Absorption‬‬
‫إمتصاص األشعة فوق البنفسجية )‪.(U.V-spectrophotometer‬‬
‫وأجهزة تحليل العناصر )‪.(Elemental analyzer‬‬
‫ويمكننا اآلن التعرف على نوعية البترول الخام أو أجزاءه من خلل إجراء التحاليل‬
‫القياسية اآلتية‪:‬‬
‫‪ 1‬نقطة الوميض )‪:(Flash-Point‬‬
‫نقطة الوميض‪ ،‬هي أقل درجة حرارة تجعل تركيز بخار العينة النفطية في الهواء يبلغ الحد‬
‫األدنى لإلنفجار‪ ،‬إذا قرب منه لهب‪ .‬يمكن تعيين نقطة الوميض بإحدى الطرق اآلتية‪:‬‬
‫أ ‪ -‬طريقة بنسكي–مارتنز المغلقة‪Closed Flash Point Pensky-Martens Method:‬‬
‫ب ‪ -‬طريقة بنسكي–مارتنز المفتوحة‪Open Flash Point Penskey-Martens Method :‬‬
‫‪-2‬نقطة االحتراق‪:‬‬
‫‪Burning Point‬‬
‫نقطة االحتراق هي درجة الحرارة‪ ،‬التي تنبعث عندها ابخرة عينة نفطية بسرعة كافية لجعل عملية‬
‫االحتراق مستمرة‪ .‬يتم ذلك من خلل الحصول على لهب ثابت‪ ،‬مع التسخين المستمر للعينة النفطية‪ .‬يمكن‬
‫إستخدام طريقة بنسكي–مارتنـز المفتوحة‪ ،‬لتعيين نقطة االحتراق‪.‬‬
‫منحنى الغليان‪Boiling curve :‬‬
‫منحنى الغليان هو الخط البياني الذي يظهر العلقة بين حجم مقطرات النفط الخام بداللة درجات الحرارة‪ .‬يعطي هذا‬
‫المنحنى فكرة أولية عن التركيز الكيميائي للنفط الخام‪ ،‬ونسب مختلف نواتج التقطير المتوقعة‪ .‬ويعتبر منحنى الغليان‬
‫من أهم القياسات المستخدمة‪ ،‬في وصف نوعية النفط‪ .‬يتم تعيين منحنى الغليان بطرق مختلفة‪ ،‬منها طريقة أنجلر‬
‫)‪ ،(Engler‬وطريقة نقطة الغليان الحقيقي‪.‬‬
‫أ‪ -‬طريقة أنجلر‪ :‬وتبدأ من درجة حرارة ‪°37‬م‪ .‬تتضمن تقطير عينة النفط الخام تحت الضغط الجوي وحتى درجة‬
‫‪°350‬م‪ .‬نحصل بهذه الطريقة على فكرة عن حجم الجازولين‪ ،‬والكيروسين‪ ،‬والمازوت في عينة النفط‪.‬‬
‫ب‪ -‬طريقة منحنى الغليان الحقيقي ‪The Actual Boiling Curve Process‬‬
‫تختلف طريقة منحنى الغليان الحقيقي عن سابقتها فقط في نقطة بداية المنحنى‪ ،‬والتي تبدأ من درجة الصفر المئوي‪،‬‬
‫حيث يغلي البيوتان‪ .‬يبين الشكل (‪ )2‬منحنى الغليان الحقيقي ألحد أنواع النفط الخام‪ ،‬مع رسم جانبي يوضح أنواع‬
‫األجزاء المستقطرة‪ ،‬ونسبتها في النفط الخام‪.‬‬
‫يمكن معرفة شدة الفصل في برج التقطير‪ ،‬من خلل منحنيات التقطير لألجزاء النفطية‪ .‬فلو حددنا على هذه المنحنيات‬
‫النقاط ‪ %5‬من الجزء الثقيل‪ ،‬و ‪ %95‬من الجزء األخف‪ ،‬الذي يليه مباشرة‪ ،‬فإننا نلحظ أن هناك تداخل ينتج عن‬
‫رداءة في عملية الفصل‪ ،‬أو أن هناك فجوة غليان تنتج عن فصل جيد لألجزاء كما في الشكل (‪.)2‬‬
‫‪ %‬ح جم اً‬
‫‪2.1‬‬
‫‪30.8‬‬
‫‪15‬‬
‫ال جازول ي ن ال كل ي ح ت ى‪º 1 9 0‬م‬
‫‪500‬‬
‫‪400‬‬
‫ك يرو سي ن ‪ º 2 4 5 - 1 8 0‬م‬
‫‪300‬‬
‫م ازوت خ في ف ‪º 3 1 5 - 2 4 5‬م‬
‫‪200‬‬
‫م ازوت م تو سط ‪º 3 6 0 - 3 1 5‬م‬
‫‪8.4‬‬
‫‪2.3‬‬
‫م ازوت ث قيل ‪ 3 8 0 - 3 6 0‬م‪º‬‬
‫‪27.4‬‬
‫ب قايا ال تقطيرت ح ت ال ضغط‬
‫ال عاد ي‬
‫‪100‬‬
‫‪0 .0‬‬
‫‪60 80‬‬
‫‪40‬‬
‫‪20‬‬
‫ن سبة م ختل ف ال مقطرات ( ‪ )%‬ح جم اً‬
‫شكل ( ‪ ) 2‬م نحن ى ال غليان ال حقيق ي ألح دأن واع ال نفط‪.‬‬
‫درج ات ال حرارة (م‪) º‬‬
‫‪14‬‬
‫غ ازات‬
‫‪600‬‬
‫محتوى الكبريت ‪Sulphur Content‬‬
‫يتم تعيين كمية الكبريت‪ ،‬الموجودة في عينة نفطية خام أو منتج نفطي‪ ،‬بطرق مختلفة‪ ،‬تبعا لنوع‬
‫العينة‪ ،‬منها على سبيل المثال‪ ،‬طريقة القنبلة‪ ،‬وطريقة اإلحتراق الدورقي‪ ،‬وطريقة ويكبولد‪.‬‬
‫أ‪ -‬طريقة القنبلة ‪Bomb Method‬‬
‫تطبيق هذه الطريقة ألي منتج نفطي قليل التطاير‪ .‬حيث يتم وزن العينة النفطية بدقة في حامل العينة المفتوح‬
‫الخاص‪ .‬تتم عملية أكسدة العينة‪ ،‬بحرقها في وعاء قنبلي‪ ،‬حاو على غاز األكسجين المضغوط‪ .‬يتم قياس كمية‬
‫الكبريت الموجودة في العينة‪ ،‬بعد تحويل الكبريت إلى كبريتات الباريوم )‪ .(BaSO4‬وتستخدم هذه الطريقة‬
‫للعينات التي ال تقل نسبة الكبريت فيها عن ‪ %5.1‬وزنا‪.‬‬
‫ب‪ -‬طريقة اإلحتراق الدورقي‬
‫طريقة اإلحتراق الدورقي‪ ،‬إمتصاص العينة النفطية بواسطة قرص مغلف بقصاصة من ورق الترشيح‪ .‬ثم تحرق‬
‫بسرعة وبشكل تام‪ ،‬في دورق مغلق مملوء باألكسجين تحت الضغط الجوي العادي‪ .‬يتم إمتصاص نواتج الحرق‪،‬‬
‫بواسطة محلول فوق أكسيد الهيدروجين ‪ .)Hydrogen Peroxide( H2O2‬تحدد كمية حمض الكبريتيك‬
‫)‪ (H2SO4‬الناتج‪ ،‬بمعايرته بمحلول قياسي من فوق كلورات الباريوم )‪ .(Ba(ClO4)2‬تستخدم هذه الطريقة عندما‬
‫تزيد كمية الكبريت الموجود في النفط عن ‪ %2‬وزنا‪.‬‬
‫ج‪ -‬طريقة ويكبولد )‪(Wickbold Oxy-Hydrogen Method‬‬
‫طريقة ويكبولد لتعيين نسبة الكبريت في النفط الخام او أجزاءه‪ ،‬إذابة العينة في مذيب مناسب‪ ،‬وحرقها بسرعة في‬
‫موقد )‪ .(Burner‬ثم تؤخذ نواتج الحرق بواسطة محلول ذو تركيز محدد من بيروكسيد الهيدروجين‪ ،‬حيث يتم‬
‫معرفة نسبة الكبريت‪ ،‬بمعايرة كمية حمض الكبريتيك الناتجة‪ ،‬مع محلول قياسي من فوق كلورات الباريوم‪.‬‬
‫تستخدم هذه الطريقة‪ ،‬لعينات نفط تقل فيها كمية الكبريت عن ‪.0.03%‬‬
‫محتوى الماء والملح ‪Water and Salt Contents‬‬
‫يستخدم جهاز دين–إستارك ‪ Dean-Stark Apparatus‬لتعيين محتوى الماء في عينة‬
‫نفط وذلك بتقطير الماء الممتزج بالعينة‪ ،‬ومن ثم جمعه وقياسه‪ .‬أما تعيين المحتوى الكلي‬
‫لألملح في النفط الخام‪ ،‬بطريقة التوصيل )‪ (Conductivity Method‬وذلك ضمن مجال‬
‫‪ % 0.03-0.0005‬وزنا‪ ،‬ويعبر عنها بكلوريد الصوديوم‪ .‬تذاب عينة النفط في مذيب‬
‫قطبي‪ ،‬ثم يقاس توصيل المحلول الناتج‪ ،‬بإستخدام جسر قياس التوصيل‪ .‬ويتم الحصول على‬
‫محتوى األملح‪ ،‬بإستخدام منحنى المعايرة )‪ ،(Calibration Curve‬الذي يمثل الناقلية‬
‫المأخوذة لمحاليل قياسية‪.‬‬
Dean-Stark Apparatus
D e a n -S ta rk tr ap
‫تعيين قيمة اليود وقيمة البروم ‪Iodine Value and Bromine Value‬‬
‫تعطي قيمة اليود‪ ،‬وقيمة البروم‪ ،‬مقدار عدم التشبع في العينة النفطية‪ .‬بعبارة أخرى‪ ،‬تعطي‬
‫فكرة عن نسبة المركبات غير المشبعة‪ ،‬في العينة النفطية‪ .‬حيث تحدد قيمة اليود مثل‪ ،‬إضافة كمية‬
‫معينة من محلول اليود إلى كمية محددة من العينة النفطية‪ ،‬حيث يتفاعل جزء من اليود مع المركبات‬
‫غير المشبعة في العينة‪ .‬ويتم حساب الكمية الفائضة من اليود‪ ،‬بمعايرتها مع محلول قياسي من‬
‫ثيوكيريتات الصوديوم )‪ ،(Na2S2O3‬بإستخدام محلول النشا كدليل‪ ،‬بالتالي يمكن حساب كمية اليود‬
‫المتفاعلة والمكافئة للمركبات غير المشبعة‪ ،‬في العينة‪ .‬لذا‪ ،‬يتم تحديد مقدار المركبات غير‬
‫المشبعة‪ ،‬في العينة النفطية‪.‬‬
‫قياس لزوجة النفط ‪:Viscosity Measurement‬‬
‫اللزوجة هي مقاومة السائل للتشوه والتدفق‪ .‬يعبر عن اللزوجة باللزوجة الديناميكية‪ ،‬أو اللزوجة‬
‫المطلقة )‪ ،(Dynamic Viscosity‬وتقاس بوحدات بوزات )‪ .(Poises‬وتستخدم هذه الوحدات في النموذج‬
‫)‪((C.G.S‬سنتيمتر‪ ،‬جرام ثانية "ابواز=‪ 1‬جرام‪/‬سم× الثانية)‪ .‬ويعبر عنها أيضا باللزوجة الكينماتيكية‬
‫)‪ ،(Kenematic Viscosity‬وهي حاصل قسمة اللزوجة الديناميكية على الكثافة في نفس درجة الحرارة ‪،‬‬
‫بذلك فإن سيولة المادة تتناسب عكسيا مع لزوجتها‪ .‬يتم تعيين اللزوجة الكينماتيكية من خلل جريان مادة بين‬
‫نقطتين في أنبوب شعري بإستخدام طريقة سايبولت )‪ (Saybolt‬العالمية لقياس اللزوجة‪ .‬يمكن حساب الزمن‬
‫(بالثواني) الذي يتطلبه جريان ‪ 60‬مل من زيت نفطي في أنبوب حامل‪ ،‬عند درجة حرارة ثابتة‪ ،‬عبر فتحة عيارية‬
‫موجودة في نهاية األنبوب‪.‬‬
‫عدد التعادل وعدد التصبن وعدد اإلستر ‪Neutralization, Saponification & Ester Numbers‬‬
‫يمكن تحديد نسبة األحماض المعدنية الحرة‪ ،‬واألحماض العضوية الحرة‪ ،‬واألحماض المرتبطة على هيئة‬
‫إسترات‪ ،‬بواسطة تعيين عدد التعادل‪ ،‬وعدد التصبن‪ ،‬وعدد اإلستر‪ ،‬على التوالي‪ ،‬وذلك عن طريق المعايرة‪ ،‬أو التحليل‬
‫الحجمي‪ .‬عدد التعادل ُيعرف بأنه عدد ميليجرامات هيدروكسيد البوتاسيوم )‪ ،(KOH‬اللزم لتعديل األحماض الحرة‪،‬‬
‫الموجودة في جرام واحد من العينة النفطية‪ .‬وعدد التصبن هو عدد مليجرامات هيدوكسيد البوتاسيوم‪ ،‬اللزم لتعديل‬
‫العينة النفطية‪.‬‬
‫عدد السيتان ‪Cetane Number‬‬
‫•‬
‫يشير عدد السيتان إلى النسبة المئوية للسيتان ‪ C16H34‬المحتواه في مزيج من النفط‪ ،‬وأيضا ميثيل‬
‫نفثالين )‪ .(Methylnaphthalene‬وعدد السيتان يتماثل‪ ،‬لحد ما‪ ،‬مع عدد األوكتان‪ .‬تتضمن عملية تعيين‬
‫عدد السيتان‪ ،‬قياس التأخر في عملية اإلحتراق لعينة وقود من لحظة دخولها لغرفة اإلحتراق في محرك ديزل‬
‫خاص‪ ،‬وحتى إحتراقه‪ .‬يحسب من هذه التجربة عدد السيتان المكافئ‪ ،‬لعدد سيتان مزيج قياسي (سيتان ‪ +‬ألفا‬
‫ميثيل نفثالين)‪ ،‬والذي له نفس خصائص اإلحتراق‪.‬‬
‫•‬
‫اللون ‪Colour Test‬‬
‫يستخدم اللون كوسيلة للتعرف على فعالية التجزئة والتقطير‪ .‬اللون األصفر المائل للحمرة‪ ،‬يدل‬
‫على أجزاء برافينيه‪ .‬اللون األزرق المخضر‪ ،‬يدل على األجزاء النفثينيه‪ .‬عند فقدان اللون لألجزاء المستقطرة‪،‬‬
‫يعني ذلك حدوث تفكك حراري‪ ،‬لمواد قاتمة اللون‪ ،‬ذات طبيعة قطرانية‪.‬‬
‫نقطة التغ ّيم ونقطة اإلنصباب ‪Cloud Point and Pour Point‬‬
‫نقطة التغ ّيم هي درجة الحرارة التي تتعكر عندها عينة نفطية‪ ،‬لدى تبريدها ببطء ودون‬
‫تحريك‪ .‬عند هذه الدرجة‪ ،‬يتبلر شمع البرافين مع مواد أخرى بالعينة النفطية‪ ،‬ثم ينفصل عن الزيت‬
‫بالتبريد‪ .‬أما نقطة اإلنصباب‪ ،‬فهي درجة الحرارة التي تتوقف عندها المادة النفطية عن السيلن‪ ،‬عند‬
‫تبريدها ببطء‪ .‬تعطي هذه اإلختبارات إشارات كمية‪ ،‬عن مقادير شمع البرافين الموجودة في النفط الخام‬
‫ومنتجاته‪.‬‬
‫عدد األوكتان ‪Octane Number‬‬
‫يتم تعيين عدد األوكتان لعينة الوقود "الجازولين عادة" بضغط مخلوط الوقود والهواء داخل‬
‫مكبس‪ .‬يحترق الوقود عند حدوث الشرارة الكهربائية‪ .‬إذا كان الوقود يحتوي على هيدروكربونات ذات‬
‫سلسل متفرعة‪ ،‬فإن إشتعاله بخلطة مع الهواء‪ ،‬يتم بصورة منتظمة‪ .‬أما إذا كان يحتوي على كمية‬
‫عالية من الهيدروكربونات ذات السلسل الكربونية المستقيمة‪ ،‬فإنه يحترق بشكل غير منتظم‪ ،‬وبالتالي‬
‫يكون مصحوبا بفرقعة‪ ،‬نتيجة لوجود موجة إحتراق معاكسة‪ .‬تسجل اآللة معدل حدوث الخبط‪ .‬بمقارنة‬
‫هذا المعدل مع ق ّيم مسجلة لعدة مخاليط من األيزوأوكتان والهبتان العادي (مخلوط قياسي)‪ ،‬يمكن‬
‫حساب عدد األوكتان لذلك الوقود‪ .‬يدل عدد األوكتان العالي‪ ،‬على جودة الوقود‪ .‬ويحسب عدد األوكتان‬
‫من ‪ 100-0‬وما فوق المائة‪ .‬اصطلح على أن الرقم صفر للهبتان العادي‪ ،‬والرقم ‪ 100‬لأليزوأوكتان‪.‬‬
‫تعيين الباقي الكربوني‪Determination of Carbon Residue:‬‬
‫يعتبر تعيين الباقي الكربوني من الفحوصات الهامة للنفظ الخام‪ ،‬وزيوت‬
‫التزييت‪ ،‬ووقود الديزل‪ .‬حيث يتم تقطير العينة لحد التبخير التام تقطير إتلفي‬
‫(‪ ،)Destructive Distillation‬ثم حساب النسبة الوزنية للكربون المتبقي‪ .‬من هذه‬
‫الطرق‪:‬‬
‫أ‪ -‬طريقة‬
‫كونرادسون ‪Conradson Method‬‬
‫تتضمن وضع العينة النفطية الموزونة في بوتقة‪ ،‬وإجراء عملية تقطير إتلفي‪ ،‬حتى يتفحم‬
‫النفط المتبقي تحت أثر التسخين الشديد‪ .‬تبرد البوتقة في مجفف‪ ،‬وتوزن‪ .‬ويتم حساب الكربون المتبقي‪،‬‬
‫كنسبة مئوية من العينة األصلية‪.‬‬
‫ب‪ -‬طريقة‬
‫رامسبوتوم ‪Ramsbottom Method‬‬
‫العينة األصلية‪ .‬توزن العينة النفطية داخل حبابة زجاجية )‪ (Glass-Bulb‬خاصة‪ ،‬ذات‬
‫فتحة شعرية‪ ،‬وتوضع الحبابة في فرن معدني في درجة حرارة ‪°550‬م‪ .‬تتبخر كل المواد الطيارة‪،‬‬
‫الموجودة في العينة إلى خارج الحبابة‪ ،‬خلل الفتحة الشعرية‪ .‬يتعرض المتبقي بأثر التسخين الشديد‪،‬‬
‫إلى عمليات تكسير وتفحم‪ .‬تبرد الحبابة في مجفف‪ ،‬ثم توزن ويحسب الكربون المتبقي‪ ،‬كنسبة مئوية‬
‫من‬
‫جدول (‪ )4‬بعض قياسات الجودة ألنواع مختلفة من النفط‪.‬‬
‫ليبي (برقه)‬
‫نيجيري‬
‫خفيف‬
‫إيراني‬
‫خفيف‬
‫إيراني‬
‫ثقيل‬
‫عراقي‬
‫(كركوك)‬
‫كويتي‬
‫فنزويلي‬
‫نوع النفط الخام حسب مصدره‬
‫الوزن النوعي ‪° 60‬ف‬
‫‪0.829‬‬
‫‪0.867‬‬
‫‪0.854‬‬
‫‪0.869‬‬
‫‪0.845‬‬
‫‪0.869‬‬
‫‪0.896‬‬
‫محتوى الكبريت (‪%‬وزنا ً)‬
‫‪0.21‬‬
‫‪0.19‬‬
‫‪1.33‬‬
‫‪1.58‬‬
‫‪1.88‬‬
‫‪2.5‬‬
‫‪1.54‬‬
‫اللزوجة الكينماتيكية ‪°( (CS) 100‬ف)‬
‫‪4.13‬‬
‫‪5.16‬‬
‫‪5.6‬‬
‫‪8.83‬‬
‫‪4.75‬‬
‫‪9.6‬‬
‫‪25‬‬
‫‪45‬‬
‫‪5‬‬
‫‪5-‬‬
‫‪10‬‬
‫‪30-‬‬
‫‪25-‬‬
‫‪30-‬‬
‫‪0.13‬‬
‫‪0.05‬‬
‫‪0.7‬‬
‫‪1.9‬‬
‫‪1.3‬‬
‫‪1.4‬‬
‫‪3.05‬‬
‫‪0.19‬‬
‫‪0.14‬‬
‫‪0.07‬‬
‫‪0.13‬‬
‫‪0.17‬‬
‫‪0.15‬‬
‫‪0.41‬‬
‫نسبة للمتبقي ‪° 700‬ف (‪%‬وزنا ً) في‬
‫النفط الخام‬
‫‪.537‬‬
‫‪35.8‬‬
‫‪42.7‬‬
‫‪47.8‬‬
‫‪39.8‬‬
‫‪51.3‬‬
‫‪57.7‬‬
‫نقطة إنصباب المتبقي‬
‫‪100‬‬
‫‪110‬‬
‫‪80‬‬
‫‪80‬‬
‫‪80‬‬
‫‪70‬‬
‫‪50‬‬
‫‪0.921‬‬
‫‪0.945‬‬
‫‪0.957‬‬
‫‪0.974‬‬
‫‪0.965‬‬
‫‪0.975‬‬
‫‪0.974‬‬
‫نقطة اإلنصباب (‪°‬ف)‬
‫نسبة اإلسفلتينات (‪%‬وزنا ً)‬
‫نسبة الحموضة ملغم ‪KOH‬‬
‫غم‬
‫الوزن النوعي للمتبقي ‪° 700‬ف عند‬
‫الدرجة ‪ °60‬ف‬