نفت در شیمی یازدهم؛ آنچه باید درباره ساختار، پالایش و جایگزینهای آن بدانید
- نفت خام چیست و چرا اینقدر مهم است؟
- ترکیب شیمیایی نفت خام؛ نگاهی به آلکانها، نمکها و اسیدها
- نسبت خوراک پتروشیمی و سوخت در نفت خام
- چگونه ترکیبهای نفت خام از هم جدا میشوند؟
- انواع نفت خام؛ سبک، سنگین و قیمت جهانی
- از بنزین تا نفت کوره؛ بررسی فراریت ترکیبهای نفتی
- مزایای پالایش نفت خام
- آیا نفت خام رو به پایان است؟ آینده انرژی چه میشود؟
- زغالسنگ، سوخت آلاینده با کاربرد دشوار
- انتقال سوخت چگونه انجام میشود؟
- جمعبندی مقاله و مرور مفاهیم کلیدی
نفت خام فقط یک ماده شیمیایی نیست؛ منبعی استراتژیک است که زندگی امروز ما را از روشنکردن اجاق گاز تا تأمین انرژی صنایع بزرگ تحت تأثیر قرار داده.
در نگاه درس شیمی، این ماده چیزی فراتر از اخبار و قیمتهای جهانی است. در این مقاله، که بخشی از فصل اول شیمی یازدهم را پوشش میدهد، میخواهیم ترکیب شیمیایی نفت، نحوه پالایش آن و تفاوت میان نفت سبک و سنگین را بررسی کنیم.
همچنین خواهیم دید که چرا بیشتر نفت صرف سوخت میشود، چه مقدار آن به عنوان خوراک پتروشیمی استفاده میشود و چه خطراتی در استخراج جایگزینهایی مانند زغالسنگ وجود دارد.
اگر دانشآموز پایه یازدهم هستید و به دنبال درک مفهومی و ساده از این مبحث مهم هستید، این مطلب از سایت تدریس شیمی متین هوشیار میتواند پاسخ بیشتر سؤالهایتان را همان ابتدا روشن کند.
نفت خام چیست و چرا اینقدر مهم است؟
نفت خام مایعی تیرهرنگ، چگال و طبیعی است که در زیر لایههای زمین تشکیل میشود. این ماده از بقایای جانداران بسیار ریز دریایی تشکیل شده که در طول میلیونها سال تحت فشار و دمای بالا به ترکیبهای کربندار تبدیل شدهاند. آنچه بهعنوان «نفت» میشناسیم، مخلوطی پیچیده از هیدروکربنها و مقادیر کمی ناخالصی مانند آب، نمک و ترکیبات گوگردی است.
اما چرا این مایع، اینقدر برای جهان اهمیت دارد؟ پاسخ ساده است: نفت خام منبع اصلی تأمین انرژی در جهان امروز است. از سوخت خودروها گرفته تا تأمین برق نیروگاهها، از صنایع پتروشیمی گرفته تا تولید پلاستیکها، همه به نوعی وابسته به نفت هستند. بدون نفت، بسیاری از ابزارهای زندگی مدرن، کارخانهها و حتی حملونقل عمومی دچار اختلال میشود.
در حقیقت، نفت تنها یک سوخت فسیلی نیست. نقش آن در اقتصاد، سیاست و حتی محیطزیست جهانی انکارناپذیر است. کشورهایی که منابع نفتی دارند، از قدرت اقتصادی و سیاسی بیشتری برخوردارند. به همین دلیل، شناخت علمی ترکیب و رفتار نفت خام از منظر شیمی، برای درک بهتر دنیای امروز ضروری است. این همان چیزی است که در شیمی یازدهم به آن پرداخته میشود.
ترکیب شیمیایی نفت خام؛ نگاهی به آلکانها، نمکها و اسیدها
نفت خام، برخلاف ظاهر یکنواخت و تیرهرنگش، مخلوطی بسیار پیچیده از ترکیبهای شیمیایی مختلف است. ترکیب اصلی آن از خانواده هیدروکربنهاست؛ یعنی مولکولهایی که فقط از کربن و هیدروژن ساخته شدهاند.
در میان این هیدروکربنها، آلکانها بیشترین سهم را دارند. اما نفت خام کاملاً خالص نیست؛ مقدار کمی آب، نمک و ترکیبهای اسیدی یا گوگردی هم در آن وجود دارد که بسته به محل استخراج، تفاوتهایی ایجاد میکنند.
این تفاوتها در ترکیب نفت خام، مستقیماً بر کیفیت، قیمت و حتی روش پالایش آن تأثیر میگذارند. بنابراین، درک دقیق از اجزای نفت خام برای شناخت رفتار آن در پالایشگاهها و صنایع شیمیایی اهمیت زیادی دارد.
آلکانها؛ ترکیبات اصلی نفت خام
آلکانها سادهترین نوع هیدروکربنها هستند که فقط پیوندهای یگانه بین اتمهای کربن دارند. این ترکیبها واکنشپذیری کمی دارند و در ساختار نفت خام، بسیار پایدارند.
در نفت خام، آلکانها میتوانند شامل مولکولهای سبک مانند متان و اتان تا مولکولهای سنگینتر با بیش از ۱۵ یا ۲۰ اتم کربن باشند. هرچه زنجیره کربنی بلندتر شود، نقطه جوش افزایش مییابد و به همین دلیل، در برجهای تقطیر به صورت لایهبهلایه جدا میشوند.
دلیل استفاده گسترده از نفت خام بهعنوان سوخت هم همین آلکانها هستند. واکنشپذیری کم و انرژی بالای سوختن آنها باعث میشود گزینهای مناسب برای تأمین انرژی باشند.
نقش نمکها، آب و اسیدها در نفت خام چیست؟
با اینکه مقدار نمک، آب و اسید در نفت خام نسبتاً کم است، اما نقش آنها در کیفیت پالایش بسیار مهم است. وجود این ناخالصیها ممکن است به تجهیزات پالایشگاه آسیب بزند یا واکنشهای ناخواسته ایجاد کند.
نمکها و آب معمولاً بهصورت محلول در نفت وجود دارند. این ترکیبها اگر جدا نشوند، میتوانند باعث خوردگی لولهها و ایجاد رسوب در تجهیزات شوند. به همین دلیل، در مراحل اولیه پالایش، فرآیند «نمکزدایی» انجام میشود.
ترکیبهای اسیدی یا گوگردی نیز در برخی نفتها، مخصوصاً نفتهای سنگین، بیشتر یافت میشوند. این ترکیبها نهتنها آلودگی بیشتری تولید میکنند، بلکه استخراج و پالایش را نیز پرهزینهتر میسازند.
نسبت خوراک پتروشیمی و سوخت در نفت خام
اگر نگاهی دقیق به ترکیب نفت خام بیندازیم، متوجه میشویم که بیش از ۹۰ درصد آن برای تولید سوخت مصرف میشود. تنها بخش کوچکی از این ماده ارزشمند بهعنوان خوراک صنایع پتروشیمی مورد استفاده قرار میگیرد.
این نسبت به شکل یک نمودار در فصل اول شیمی یازدهم نمایش داده شده و نشان میدهد که بخش زیادی از انرژی جهان، هنوز هم وابسته به سوزاندن مستقیم نفت است. از بنزین و گازوئیل گرفته تا نفت سفید و نفت کوره، همه این سوختها از پالایش نفت خام بهدست میآیند.
در مقابل، سهم پتروشیمیها بسیار کمتر است. با اینکه همین مقدار کم، پایهی ساخت هزاران ماده شیمیایی مختلف است، اما اولویت فعلی جهان همچنان تأمین انرژی از طریق سوختهای فسیلی باقی مانده.
چرا بیشتر نفت خام بهعنوان سوخت استفاده میشود؟
پاسخ این سؤال در چند عامل خلاصه میشود. اول، دسترسی سریع و آسان به انرژی از طریق احتراق نفت خام است. سوختهای نفتی مانند بنزین یا گازوئیل، انرژی زیادی آزاد میکنند و در حملونقل، تولید برق و گرمایش نقش اصلی دارند.
دوم، زیرساختهای فعلی جهان برای استفاده از سوختهای مایع طراحی شدهاند. از خودروها و کشتیها گرفته تا نیروگاهها، همه بر پایه سوزاندن سوختهای نفتی کار میکنند.
در نتیجه، تا زمانی که این زیرساختها تغییر نکنند یا جایگزینهای ارزانتر و پاکتر در دسترس نباشند، مصرف عمده نفت خام همچنان بهصورت سوخت باقی خواهد ماند.
سهم کم نفت در تولید مواد پتروشیمی چرا اهمیت دارد؟
شاید سهم نفت در پتروشیمی کم بهنظر برسد، اما همین مقدار کم پایهی تولید هزاران ماده حیاتی در زندگی ماست. از پلاستیکها، شویندهها و داروها گرفته تا رنگها، چسبها و پارچههای مصنوعی، همگی وابسته به ترکیبهای آلی حاصل از نفت هستند.
نکته مهم اینجاست که خوراک پتروشیمی باید ترکیبی خاص و خالص باشد. به همین دلیل، فقط بخشهای خاصی از نفت خام (معمولاً ترکیبهای سبک و فرار) برای این هدف استفاده میشوند.
در نتیجه، مدیریت دقیق این بخش از نفت برای آینده صنایع شیمیایی بسیار حیاتی است، حتی اگر سهم آن در ظاهر کوچک باشد.
چگونه ترکیبهای نفت خام از هم جدا میشوند؟
نفت خام یک ماده خالص نیست؛ بلکه مخلوطی از چندین گروه هیدروکربنی با اندازه و خواص فیزیکی متفاوت است. اگر بخواهیم از این ماده استفاده کاربردی داشته باشیم، باید ابتدا آن را به اجزای مفیدتر و قابل استفادهتری تبدیل کنیم.
برای این کار، دانشمندان و مهندسان از یک روش بنیادی استفاده میکنند که بر پایهی تفاوت در خواص فیزیکی مثل نقطه جوش است. این روش نهتنها علمی و کارآمد است، بلکه در قلب پالایشگاهها قرار دارد و به کمک آن، سوختهای مختلف و خوراک پتروشیمی جدا میشوند.
فرآیند جداسازی نفت خام، آغازگر مسیر تبدیل نفت به بنزین، گازوئیل، نفت سفید و دیگر ترکیبهای صنعتی و تجاری است. بدون این مرحله، هیچ یک از فرآوردههای آشنا در اختیار ما قرار نمیگرفت.
مبنای جداسازی هیدروکربنها چیست؟
در میان اجزای نفت خام، هر گروه از هیدروکربنها نقطه جوش متفاوتی دارد. مثلاً بنزین زودتر از گازوئیل میجوشد، و گازوئیل زودتر از نفت کوره. همین تفاوت به ما اجازه میدهد که با گرمکردن تدریجی نفت خام، اجزای آن را بهترتیب بخار کرده و جدا کنیم.
این روش را تقطیر جزءبهجزء مینامند. در این فرایند، بخار هر جزء در ارتفاع خاصی از برج تقطیر جمع میشود، جایی که دمای آن مناسب برای چگالش همان ترکیب خاص است.
به زبان سادهتر، اندازه مولکولها و نوع پیوند بین اتمها، تعیین میکند که کدام بخش زودتر بخار شود و در کجا جمعآوری شود. این اصل، شالوده کل فرآیند پالایش نفت خام است.
نقش دستگاه تقطیر در پالایش نفت خام
برج تقطیر مهمترین دستگاه در یک پالایشگاه نفت است. این برج بلند، دارای سینیها و سطوح مختلفی است که در آن، بخار هیدروکربنها با دماهای مختلف از پایین به بالا حرکت میکند.
در این برج، هر جزء نفت خام در ارتفاع مخصوص خودش تقطیر میشود. مثلاً بنزین که سبک و فرار است، در بالای برج جمع میشود، در حالی که نفت کوره که سنگینتر است، در پایین برج جدا میگردد.
با استفاده از برج تقطیر، میتوان نفت خام را به دستههای منظم و کاربردی تقسیم کرد؛ دستههایی که در ادامه یا بهعنوان سوخت مصرف میشوند یا بهعنوان خوراک برای صنایع شیمیایی بهکار میروند.
انواع نفت خام؛ سبک، سنگین و قیمت جهانی
نفت خام در همهجای دنیا یکسان نیست. در واقع، ترکیب شیمیایی، مقدار آلایندهها، و درصد اجزای تشکیلدهنده نفت خام، بسته به محل استخراج آن متفاوت است.
یکی از اصلیترین معیارها برای طبقهبندی نفتها، سبک یا سنگین بودن آنهاست. این ویژگی به مقدار ترکیبهای سبک (مثل بنزین) یا سنگین (مثل نفت کوره) در هر نوع نفت بستگی دارد.
نفتهایی که درصد بیشتری از ترکیبهای سبک را در خود دارند، نفت سبک نامیده میشوند و پالایش آنها آسانتر و سودآورتر است. در مقابل، نفت سنگین دارای مولکولهای بزرگتر و درصد بالاتری از ترکیبهای سنگین است و نیاز به فرآیندهای پالایشی پیچیدهتری دارد.
به همین دلیل، قیمت جهانی نفت نیز به نوع آن وابسته است. نفت خامی که پالایش راحتتری دارد و آلودگی کمتری تولید میکند، در بازار جهانی با قیمت بالاتری معامله میشود.
نفت برنت، نفت ایران و نفت کشورهای عربی چه تفاوتی دارند؟
چهار نوع نفت خام مشهور در دنیا عبارتاند از:
- نفت برنت دریای شمال: نفتی سبک و با کیفیت بالا که نقطه جوش پایینتری دارد و حاوی درصد کمی از ترکیبهای سنگین است. بهدلیل تقاضای بالا و پالایش آسان، قیمت آن معمولاً از دیگر نفتها بیشتر است.
- نفت سبک کشورهای عربی: کیفیتی خوب دارد و از نظر ترکیب مشابه نفت برنت است، اما ممکن است ناخالصیهای بیشتری داشته باشد.
- نفت سنگین ایران: حاوی مقدار بالاتری از هیدروکربنهای سنگین است و پالایش آن دشوارتر است. همین موضوع باعث کاهش قیمت نسبی آن میشود.
- نفت سنگین کشورهای عربی: مشابه نفت سنگین ایران است، با این تفاوت که در برخی موارد درصد آلایندهها بیشتر است یا خواص فیزیکی متفاوتی دارد.
این تفاوتها در ساختار، مستقیماً بر ارزش اقتصادی، روش پالایش و حتی تأثیرات زیستمحیطی نفت خام اثر میگذارند.
چرا قیمت نفت سبک بیشتر از نفت سنگین است؟
دلیل اصلی این تفاوت قیمت، میزان ترکیبهای سبک و قابل استفاده در نفت سبک است. پالایش این نوع نفت، هم آسانتر است و هم فرآوردههای نهایی آن، مانند بنزین و گازوئیل، باارزشتر هستند.
از طرف دیگر، نفت سنگین شامل مولکولهای درشتتری است که بهراحتی قابل جداسازی یا استفاده مستقیم نیستند. فرآیند پالایش آن نیاز به تجهیزات خاص، هزینه بالاتر و انرژی بیشتری دارد.
همچنین، نفت سبک آلایندههای کمتری تولید میکند، به همین دلیل در بازار جهانی و در قراردادهای تجاری، قیمت بالاتری نسبت به نفت سنگین دارد. این تفاوت قیمتی، یک عامل کلیدی در تصمیمگیریهای اقتصادی و تجاری کشورهاست.
از بنزین تا نفت کوره؛ بررسی فراریت ترکیبهای نفتی
تمام ترکیبهایی که از نفت خام بهدست میآیند، رفتار یکسانی ندارند. برخی از آنها زودتر بخار میشوند و به اصطلاح، فرارتر هستند؛ برخی دیگر دیرتر بخار میشوند و در دمای بالاتری تبخیر میشوند.
این ویژگی که به آن فراریت گفته میشود، بر مبنای نقطه جوش ترکیبها تعریف میشود. هرچه نقطه جوش پایینتر باشد، ماده زودتر تبخیر میشود و فرارتر است.
در پالایشگاهها، این تفاوت در فراریت باعث میشود که ترکیبهای مختلف نفت خام در برج تقطیر در ارتفاعهای مختلف جدا شوند. موادی مثل بنزین در بالای برج و موادی مثل نفت کوره در پایین برج جمعآوری میشوند.
ترتیب فرار بودن این ترکیبها، از بیشترین به کمترین، به این صورت است:
بنزین و خوراک پتروشیمی ← نفت سفید ← گازوئیل ← نفت کوره
ترتیب فرار بودن هیدروکربنها چه اهمیتی دارد؟
فرار بودن یعنی ماده بهآسانی به حالت بخار درمیآید. این ویژگی در طراحی پالایشگاه، تولید سوخت، و حتی ایمنی حملونقل بسیار مهم است.
مثلاً بنزین بسیار فرار است، بنابراین بهراحتی در دمای محیط بخار میشود و سریع آتش میگیرد. همین ویژگی آن را به گزینهای مناسب برای موتور خودرو تبدیل کرده است. در مقابل، نفت کوره بهسختی تبخیر میشود و برای احتراق، نیاز به دمای بالا دارد.
این ویژگیها در فرآیند پالایش نیز تعیینکنندهاند. بر اساس فراریت، اجزای نفت خام بهصورت تدریجی جدا میشوند. هر جزء در دمای مشخصی بخار شده و در بخشی از برج تقطیر جمعآوری میشود.
بنزین و خوراک پتروشیمی چه ویژگیهایی دارند؟
بنزین و خوراک پتروشیمی از ترکیبهای بسیار سبک نفت خام هستند. این ترکیبها نقطه جوش پایینی دارند و در دمای کم، سریع بخار میشوند.
بنزین، بهدلیل فراریت بالا و انرژی آزادشده زیاد در هنگام احتراق، یکی از مهمترین فرآوردههای نفتی است. استفاده از آن در خودروها، موتورها و ژنراتورها بسیار رایج است.
خوراک پتروشیمی نیز از همین دسته هیدروکربنهای سبک تشکیل شده، اما بهجای سوزاندن، وارد واکنشهای شیمیایی برای ساخت پلاستیکها، شویندهها، الیاف مصنوعی و بسیاری از محصولات دیگر میشود.
در واقع، هم بنزین و هم خوراک پتروشیمی از نظر ساختار سبک و فرارند، اما کاربرد آنها کاملاً متفاوت است؛ یکی برای تولید انرژی و دیگری برای تولید مواد شیمیایی.
مزایای پالایش نفت خام
پالایش نفت خام، نقطه آغاز تبدیل یک ماده خام تیرهرنگ به سوختها و مواد ارزشمند شیمیایی است. این فرآیند فقط جداکردن ترکیبها نیست؛ مزایایی دارد که زندگی مدرن بدون آن دچار اختلال میشود.
اولین و مهمترین مزیت پالایش، قابلاستفاده شدن نفت خام است. نفت به شکل اولیهاش قابل سوختن در موتور یا استفاده در صنایع نیست. با پالایش، آن را به بنزین، گازوئیل، نفت سفید، نفت کوره و خوراک پتروشیمی تبدیل میکنیم.
دومین مزیت، جداسازی ناخالصیها مانند آب، نمک و ترکیبات گوگردی است. این مواد، اگر در نفت باقی بمانند، میتواند باعث خوردگی تجهیزات، کاهش کیفیت سوخت و افزایش آلودگی هوا شود. پالایش از این نظر هم به محیطزیست کمک میکند و هم به حفظ زیرساختهای صنعتی.
سوم اینکه، پالایشگاهها امکان تولید هدفمند فرآوردههای مختلف را فراهم میکنند. بسته به نیاز بازار یا فصل سال، میتوانند نسبت تولید بنزین، گازوئیل یا سوخت هواپیما را تغییر دهند. این انعطافپذیری باعث مدیریت بهتر منابع و کاهش اتلاف انرژی میشود.
در مجموع، بدون پالایش، نفت خام فقط یک مایع غیرقابل استفاده و آلوده است. پالایش، پلی میان منابع طبیعی و نیازهای روزمره بشر میسازد.
آیا نفت خام رو به پایان است؟ آینده انرژی چه میشود؟
نفت خام منبعی پایانپذیر است. این جمله ساده، یکی از مهمترین واقعیتهای جهان امروز را بیان میکند. با رشد جمعیت، توسعه صنعتی و افزایش مصرف انرژی، نرخ برداشت نفت بسیار بیشتر از سرعت تشکیل طبیعی آن شده است.
بسیاری از کارشناسان معتقدند که اگر الگوی مصرف فعلی ادامه یابد، تا چند دهه آینده، بسیاری از چاههای نفت به پایان میرسند. این مسئله دولتها و پژوهشگران را واداشته تا به فکر منابع جایگزین انرژی باشند.
یکی از منابعی که همیشه در کنار نفت مطرح بوده، زغالسنگ است. اما آیا زغالسنگ میتواند جایگزین مناسبی برای نفت باشد؟ پاسخ این سؤال را با بررسی علمی و زیستمحیطی در ادامه میبینیم.
چرا منابع نفت محدودند؟
نفت خام حاصل تجزیه بقایای جانداران میکروسکوپی در بستر دریاها در میلیونها سال گذشته است. این فرآیند بسیار کند و تدریجی انجام میشود، در حالی که مصرف نفت در جهان بسیار سریع است.
نفتی که امروز از دل زمین خارج میشود، حاصل میلیونها سال فرایند زمینشناسی است. اما بشر در کمتر از ۲۰۰ سال، بخش قابلتوجهی از ذخایر شناختهشده را مصرف کرده است.
از آنجا که تجدید منابع نفتی در بازه زمانی عمر انسان امکانپذیر نیست، این منابع در دستهی سوختهای فسیلی پایانپذیر قرار میگیرند. همین محدودیت باعث شده انرژی حاصل از نفت، به عنوان منبعی موقتی و نیازمند جایگزین تلقی شود.
آیا زغالسنگ میتواند جایگزین نفت شود؟
زغالسنگ از جمله سوختهای فسیلی فراوان در زمین است. برآوردها نشان میدهند که اگر فقط از زغالسنگ استفاده شود، ذخایر آن تا حدود ۵۰۰ سال پاسخگوی نیاز بشر خواهند بود.
اما مشکل اصلی، آلودگیهای زیستمحیطی و خطرات استخراج آن است. زغالسنگ هنگام سوختن، مقدار زیادی دیاکسید گوگرد، دوده و سایر آلایندهها تولید میکند. این مواد، اثر گلخانهای را تشدید میکنند و باعث آلودگی هوا میشوند.
از طرف دیگر، شرایط استخراج آن بسیار دشوار و خطرناک است. در بسیاری از معادن، تجمع گاز متان باعث انفجار و تخریب تونلها میشود. این مسائل، باعث میشوند که زغالسنگ بهرغم فراوانی، گزینهای دردسرساز و نهچندان پاک برای جایگزینی نفت باشد.
زغالسنگ، سوخت آلاینده با کاربرد دشوار
زغالسنگ از دیرباز بهعنوان یکی از منابع انرژی فسیلی مورد استفاده بشر قرار گرفته است. اما با وجود فراوانی بالا، هم استخراج آن دشوار است و هم سوختن آن آلودگی زیادی ایجاد میکند.
در مقایسه با نفت خام، استفاده از زغالسنگ بسیار پرهزینهتر برای محیطزیست است. ترکیبهای گوگردی، دوده و گازهای گلخانهای حاصل از احتراق این سوخت، اثرات منفی زیادی بر هوای تنفسی و تغییرات اقلیمی دارند.
افزون بر آن، استخراج زغالسنگ نیز خطراتی در پی دارد که آن را به یکی از چالشبرانگیزترین سوختهای فسیلی تبدیل کرده است. در ادامه، سه جنبه مهم در اینباره را بررسی میکنیم.
چرا استخراج زغالسنگ خطرناک است؟
استخراج زغالسنگ بیشتر در معادن زیرزمینی انجام میشود. در این معادن، گاز متان که همراه با زغالسنگ آزاد میشود، بهتدریج در فضاهای بسته معدن جمع میشود.
اگر غلظت متان در هوا از ۵ درصد بیشتر شود، احتمال انفجار شدید افزایش مییابد. این انفجارها میتوانند تونلها را ویران کنند و جان کارگران معدن را به خطر بیندازند.
علاوه بر این، کار در عمق زمین با تهویه محدود، نور کم و شرایط فیزیکی دشوار همراه است که خود بهتنهایی موجب افزایش سختی و ناایمنی کار در معادن میشود.
چرا زغالسنگ آلایندهتر از نفت است؟
زغالسنگ هنگام سوختن، ترکیبهایی مانند دیاکسید گوگرد، دیاکسید کربن، ذرات معلق و ترکیبهای نیتروژندار آزاد میکند. این آلایندهها باعث آلودگی هوا، بارانهای اسیدی و افزایش اثر گلخانهای میشوند.
در مقایسه، نفت خام در صورت پالایش کامل، آلایندههای کمتری تولید میکند. سوختهای حاصل از پالایش نفت، احتراق پاکتری دارند و میتوانند با فیلترها و تنظیمات صنعتی کنترل شوند.
در نتیجه، استفاده گسترده از زغالسنگ، بهویژه در نیروگاههای بزرگ، نقش مهمی در آلودگی جهانی دارد و مقابله با آن یک اولویت زیستمحیطی است.
راههای کاهش آلودگی حاصل از زغالسنگ چیست؟
یکی از روشهای مهم، شستوشوی زغالسنگ قبل از استفاده است. این فرآیند باعث حذف بخشی از گوگرد و ناخالصیهای معدنی موجود در زغالسنگ میشود.
راهحل دیگر، استفاده از کلسیم اکسید (CaO) برای جذب گاز دیاکسید گوگرد حاصل از احتراق زغالسنگ است. این ماده، در جریان خروجی گاز قرار میگیرد و باعث کاهش ورود گوگرد به هواکره میشود.
همچنین، میتوان با افزایش بازدهی نیروگاهها و استفاده از فیلترهای پیشرفته، میزان آلایندهها را تا حد زیادی کاهش داد. اما با این حال، این اقدامات هزینهبر هستند و نمیتوانند آلودگی را بهطور کامل حذف کنند.
انتقال سوخت چگونه انجام میشود؟
تأمین سوخت فقط به استخراج و پالایش محدود نمیشود. پس از تولید فرآوردههای نفتی، باید آنها را بهسرعت و ایمن به مراکز مصرف منتقل کرد. این مرحله، یعنی انتقال سوخت، نقش حیاتی در زنجیره انرژی دارد.
بر اساس اطلاعات کتاب درسی، حدود ۶۶ درصد سوخت تولیدشده از طریق خطوط لوله منتقل میشود. باقیمانده این مقدار نیز بهوسیله نفتکشهای جادهپیما، قطار و کشتیهای نفتی حمل میشود.
انتخاب روش حمل، به عوامل مختلفی مثل مسافت، موقعیت جغرافیایی و نوع سوخت بستگی دارد. در ادامه، مزایا و محدودیتهای رایجترین روشهای انتقال را بررسی میکنیم.
خطوط لوله چه مزایایی دارند؟
خطوط لوله سریعترین و ایمنترین روش انتقال سوخت در مسافتهای طولانی هستند. این خطوط زیرزمینی یا روزمینی، فرآوردههای نفتی را بدون نیاز به بارگیری و تخلیه مداوم منتقل میکنند.
از جمله مهمترین مزایای آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- کاهش هزینه حملونقل در مقایسه با روشهای دیگر
- کاهش خطر نشت، انفجار و آلودگی در مسیر انتقال
- پایداری بیشتر در انتقال پیوسته و بدون توقف شبانهروزی
همچنین، خطوط لوله نیاز به نیروی انسانی کمتری دارند و از نظر زیستمحیطی، نسبت به دیگر روشها ایمنتر در نظر گرفته میشوند.
حمل سوخت با نفتکش و قطار چه محدودیتهایی دارد؟
با وجود اینکه حملونقل جادهای و ریلی برای مناطق خاص کاربردی است، اما این روشها محدودیتهایی دارند.
در روش جادهای، ترافیک، احتمال تصادف و خطر نشت سوخت از جمله چالشهای مهم هستند. همچنین، برای مسافتهای طولانی، هزینه نگهداری و سوخترسانی به خودروهای سنگین افزایش مییابد.
در روش ریلی نیز، نیاز به زیرساختهای خاص، ایستگاههای بارگیری و تخلیه و هماهنگیهای گسترده، موجب پیچیدگی عملیات میشود. بهعلاوه، در صورت وقوع سانحه، ریسک آلودگی گسترده بسیار بالا خواهد بود.
در مجموع، اگرچه این روشها در مواردی ضروریاند، اما نسبت به خطوط لوله، ایمنی و کارایی پایینتری دارند.
جمعبندی مقاله و مرور مفاهیم کلیدی
در این مقاله، به بررسی دقیق نفت خام از نگاه شیمی یازدهم پرداختیم. دیدیم که نفت خام مخلوطی از آلکانها، نمکها، آب و ترکیبهای اسیدی است که در پالایشگاهها به اجزای کاربردیتری تبدیل میشود.
آموختیم که بیش از ۹۰ درصد نفت خام صرف تولید سوخت میشود و تنها بخش کوچکی از آن به خوراک پتروشیمی اختصاص دارد. تفاوت میان نفت سبک و سنگین، تأثیر زیادی بر قیمت و روش پالایش آن دارد.
همچنین با نقش برج تقطیر و فرایند تقطیر جزءبهجزء آشنا شدیم و فهمیدیم که بر اساس فراریت ترکیبها، آنها در دماهای متفاوت جدا میشوند.
در ادامه، به محدودیت منابع نفتی و گزینههایی مثل زغالسنگ بهعنوان جایگزین پرداختیم و دیدیم که مشکلات زیستمحیطی و خطرات استخراج، مانع استفاده گسترده از آن هستند.
در نهایت، روشهای انتقال سوخت و تفاوت بین خطوط لوله و حملونقل جادهای یا ریلی را بررسی کردیم. همه این مفاهیم نشان میدهند که شناخت شیمیایی نفت، پایهای برای درک بهتر دنیای انرژی امروز است.
برای ارسال نظر لطفا ابتدا وارد حساب کاربری خود شوید. صفحه ورود و ثبت نام