البترول والصناعات البتروكيميائية

1 – مقدمة:
البترول كلمة لاتينية قديمة معناها زيت الصخر Petra oil وذلك لأن هذا السائل ينبع من بين الصخور.
وتشير كلمة “البترول الخام” أو زيت النفط إلى الغازات التي توجد طبيعياً في حقول البترول وإلى السوائل التي تستخرج من آبار البترول وكذلك المواد الصلبة التي توجد ذائبة في السائل المذكور.
ويتكون البترول أساساً من الفحوم الهيدروجينية ولكنه يحتوي أيضاً على كميات مختلفة من مركبات تحتوي في تركيبها على الأوكسجين والنتروجين والكبريت.
ويختلف البترول في الشكل والتركيب تبعاً للمنطقة التي يستخرج منها.
فقد يكون عبارة عن سائل عديم اللون، سهل التطاير أو في حالة شبه جلاتينية أو في شكل صخر الاسفلت أو قد يكون الزيت الخام أصفر أو أحمر أو بني أو أسود ولكن على الغالب يكون لونه أخضر محمر أو أسود مائلاً إلى الخضرة. ومن المعروف أن الفحوم الهيدروجينية مقبولة الرائحة. ولذا تعزى الرائحة الكريهة الملحوظة في بعض الزيوت الخام إلى وجود مركبات كبريتية بها.
لمحة تاريخية:
عرف البترول كما عرف الذهب والفضة منذ أقدم العصور بوجوده حراً على سطح الأرض فقد كان البترول المتسرب من مكامنه في باطن الأرض يتجمع على السطح على شكل برك. ثم تحدث عملية تبخير بطيئة بفعل حرارة الجو فتتصاعد الأجزاء الخفيفة في تركيبه كالبنزين Bensine والكيروسين وغيرهما مخلفة ورائها البيوتومين أثقل مركبات البترول.
وهذه العملية تشبه إلى حد كبير عملية التقطير الأولى التي تجرى الآن في معامل التكرير الحديثة وإن كانت العملية تستغرق سنوات بدلاً من ساعات.
ويقدر المؤرخون أن الإنسان عرف هذا السائل “الذهب الأسود” منذ 5000 عام على الأقل.
وقد سبقت شعوب الشرق الأوسط غيرها من شعوب العالم إلى معرفته فقد استعمله قدماء المصريين في عمليات التحنيط والإضاءة.
أما البابليون فقد استعملوا البترول لرصف الطوب والحجارة في السور حول مدينة بابل ولا تزال أطلال مدينة بابل تقف إلى اليوم شاهداً على متانة الملاط المصنوع من البيتومين وقد خلع البابليون عليه أيضاً نوعاً من القداسة. فكانوا يغمسون مشاعلهم في أوان بها بيتومين ساخن فيلقى ضوءها ظلالاً رهيبة يسجدون لها تعبداً وخشية.
ولم يكن الفينيقيون أقل ذكاء من غيرهم فاستعملوا المادة البترولية في طلي سفنهم، وقد روت كتب التاريخ أن الخليفة العباسي الثاني أبو جعفر المنصور عندما أراد بناء مدينة بغداد فإنه خطط المدينة أولاً في البترول وأشعله. وصار ينظر إلى هذا البترول المشتعل من مكان عال ليأخذ فكرة عما ستكون عليه المدينة بعد انتهائها.
ولما أعجبه المنظر الذي ستؤول إليه المدينة وضع حجر الأساس فيها وقال : “إن الأرض لله يورثها من يشاء من عباده والعاقبة للمتقين”.
2 وجود البترول ومنشأه:
يوجد البترول في نواح كثيرة من الأرض فهو يوجد في العراق والبحرين والمملكة العربية السعودية وايران وأمريكا وفي روسيا ورومانيا.
وقد اختلفت الآراء عن مصدره ومنشأه، وهناك عدة نظريات عن ذلك وهي:
أولاً – فرض مندلييف:
يرجع تكوين البترول إلى تفاعل الماء مع بعض فحوم المعادن التي في باطن الأرض مثل الحديد والمنغنيز ومن المعروف بالتجربة أن الحديد الزهر – وهو يحتوي على فحم الحديد – يتفاعل مع الماء والأحماض المخففة وينتج خليطاً من الفحوم الهيدروجينية، ومن السهل أن نتصور أن بعض التقلصات التي طرأت على القشرة الأرضية تسبب عنها تسرب الماء من البحر إلى جوف الأرض حيث يتفاعل مع فحوم المعادن المذكورة وهي على درجة عالية جداً وتحت ضغط مرتفع ونتج خليط من الفحوم الهيدروجينية التي تكثفت وكونت البترول.
ثانياً- فرض ساباتيه:
يقول هذا العالم بأن باطن القشرة الأرضية به رواسب من بعض المعادن القلوية وفحوم هذه المعادن فإذا تفاعلت هذه المعادن مع الماء نتج الهيدروجين. وإذا تفاعلت الفحومات مع الماء نتج غاز الاستيلين معدن قلوي + ماء  هيدروكسيد المعدن + هيدروجين
فحم المعدن (كربيد المعدن) + ماء = هيدروكسيد المعدن + استيلين
ثم يتخيل بعد ذلك أن مخلوط الغازين الناتجين لامس بعض المعادن الساخنة التي في جوف الأرض مثل النيكل والكوبالت والمنغنيز فاتحدت الغازات ببعضها وتكون مخلوط من الفحوم الهيدروجينية.
ثالثاً – القرض العضوي:
ومن أنصاره العالم انجلر Engler الألماني ويقول هذا الفرض أن زيت البترول نتج عن تحلل المواد العضوية مثل النباتات والحيوانات البحرية نتيجة للتغيرات الأرضية ووجود تلك المواد على أعماق كبيرة أي تحت ضغط كبير وحرارة عالية.
ومن براهين هذه الفرض:
أولاً – توجد حفريات بحرية مع البترول.
ثانياً – توجد بعض منابع البترول بالقرب من شواطئ البحار.
ثالثاً – بتقطير بعض المواد الدهنية مثل زيت السمك تحت ضغط مرتفع يتكون سائل شبيه بالبترول.
كذلك يحتوي على بعض الأسس النتروجينية قريبة الشبه بما يتولد من المواد الحيوانية عند تقطيرها وبه أيضاً كمية صغيرة من الكبريت في صورة كبريت عضوي.
ومن المحتمل أن تكون الآليات الثلاثة قد ساهمت في تكوينه، ويريك الشكل التالي مقطعاً يبين وجود البترول داخل الأرض وكيفية استخراجه:
3 – معالجة البترول الخام في الحقول:
يخرج البترول الخام من البئر مختلطاً بالغاز والماء فيمر الخليط إلى جهاز يعرف بمصيدة الغاز حيث يفصل الغاز منه، ويعرف هذا الغاز بالغاز الرطب.
والغاز الرطب يحتوي على برافينات من إلى .
أما إذا احتوى الغاز الطبيعي على برافينات من الايتان فما دون فإنه يسمى بالغاز الجاف أو الغاز الفقير.
وبهذه الطريقة يمكن الحصول على الميتان والايتان والبروبان، والبيوتان العادي والمشابه والبنتان العادي والمشابه والجديد والهكسان.
وهذه الغازات تستعمل في أغراض شتى.
ومن جهة أخرى فإن الغاز الطبيعي نفسه يمكن استعماله في صناعة مركبات كبيرة فعند أكسدته مثلاً بشيء من الحذر وتحت ظروف معينة ينتج مزيج معقد لعدة مركبات والتي من بينها الفور مالدهيد والخلون وحمض الخل والأسيتون والميتانول والايتانول والكحول البروبيلي والكحول البيوتيلي بأنواعهما ويمكن فصل مكونات هذا المزيج بالتقطير والمذيبات المخلصة.. الخ.
كما يمكن استعمال الغاز الرطب كمصدر للجازولين وذلك بإزالة أبخرة الفحوم الهيدروجينية السائلة “البيتان والهكسان بأنواعهما” الموجودة في الغاز الرطب بطرق مختلفة مثل الضغط والتبريد حيث نحصل على سائل يسمى بـ (جاسنجيد) Casinghead .
يؤخذ هذا السائل وتجرى عليه عملية تقطير لفصل الغازات الذائبة فيه. فنحصل في النهاية على سائل يعرف باسم الجازولين الطبيعي الثابت، له خاصيته مضادة للدق عالية جداً (أي أن له رقم أوكتان مرتفع).
وفي كثير من الأحيان فإن الماء المختلط مع البترول يستحلب به، وهذه المستجلبات توقى بغشاء (فيلم) مؤلف من مزيج من الغضار والبيتومين.
وترفض شركات النقل بواسطة الأنابيب – نقل هذا النفط المستحلب وذلك لأنه يؤدي إلى تخريب المجاري والأنابيب.
وتستخدم طرق عديدة للقضاء على المستحلبات منها:
– وسائل آلية:
كاستعمال الجهاز النابذي الذي يدور بسرعة 40 ألف دورة بالدقيقة حيث يفصل الزيت الخام النقي عن الماء لاختلاف كثافتيهما.
ويمكن فصل المستحلب كذلك بالترشيح العادي أو بالترشيح تحت الضغط على طبقة من المواد المسامية الناعمة.
– وسائل كيميائية :
وتعتمد على إضافة بعض المواد الكيميائية التي تفسخ المستحلب كإضافة كمية من الحمض مثلاً.
– وسائل كهربائية :
وهي أحدث الطرق وأفضلها إذ يوضع الزيت المطلوب معالجته في حوض من الفولاذ أسطواني الشكل ذو ارتفاع 2.4 متر والذي يؤلف أحد المسريين ويتألف المسرى الثاني من محور عمودي يوازي محور الأسطوانة، يولد حقل كهربائي بين المسريين بحيث يبلغ فرق الطاقة المتولد قيمة تساوي 11 ألف فولط، وتحت تأثير هذا الحقل الكهربائي يتخرب الغشاء الوافي وتنفصل قطرات الماء التي تسقط إلى أسفل الحوض.
ويرسل البترول الخام بعد تخليصه من الغازات الطبيعية والماء والأملاح إلى صهاريج التخزين حيث يؤخذ منه عينات يجري تحليلها لمعرفة نوعيته وقيمته.
وأخيراً يرسل البترول الخام بعد أن تجرى عليه هذه العمليات إلى مصانع التكرير بواسطة الناقلات أو الأنابيب التي تمدد لهذا الغرض.
4 – محتويات البترول:
يصنف البترول الخام في ثلاث أصناف بالنسبة للمواد المتخلفة عن تقطيره:
آ- بترول برافيني.
ب- بترول نفطي أو اسفلتي.
جـ- بترول مختلط.
وأهم محتويات البترول هي:

أولاً – الغاز الطبيعي والفحوم الهيدروجينية ذات الوزن الجزيئي المنخفض.
يوجد مع السائل البترولي غاز يسمى “الغاز الطبيعي” ويتكون من الميتان المخلوط بالقليل من الايتان والبروبان والبيوتان المشابه والبنتان والبنتان المشابه.
ويوجد الهيدروجين أو الهيلوم أحياناً مع الغاز الطبيعي.
ونظراً لأن البرافينات ذات الوزن الجزيئي المنخفض تختلف عن بعضها في درجة غليانها كما أنها تختلف عن النتروجين والهيلوم فإنه يمكن فصل مكونات هذا الغاز باسالته وإعادة تقطيره تقطيراً تجزيئياً تحت ضغط منخفض.
وتحول هذه الفحوم الهيدروجينية (التي تستخرج في هذه العملية) بالتكسير الحراري إلى مركبات غير مشبعة في الصناعة.
وعندما يتسرب الغاز الطبيعي من آبار البترول فإنه يحمل معه أبخرة لعدد من الفحوم الهيدروجينية التي توجد في الحالة السائلة في الظروف العادية من الحرارة والضغط وتسمى هذه الفحوم الهيدروجينية “بالجازولين الطبيعي” Natural gasoiline.
ويمكن الحصول على الجازولين من الغاز الطبيعي بالضغط والتبريد أو باستعمال زيوت أو بطرق أخرى كالطريقة التالية مثلاً:
أن يضغط الغاز الطبيعي بضغط قدره 700 رطل / البوصة المربعة ثم يضاف زيت مذيب ثم يقطر الزيت المذيب المحمل بالجازولين تقطيراً فتتصاعد أبخرة الجازولين أولاً حيث تكثف وتجمع أما الزيت المذيب والذي يغلي بين درجتي 240- 290o م فيمكن استعماله من جديد لنفس الغرض.
ثم تجرى عملية التنقية لهذا السائل للتخلص مما يلوثه من مواد كبريتية.
ويحتوي الجازولين الطبيعي على برافينات من إلى بكميات متفاوتة تبعاً للمصدر الطبيعي للبترول. وأهمها البروبان والبيوتان العادي والبيوتان المشابه والبنتان المشابه والعادي والجديد.

ثانياً- الفحوم الهيدروجينية ذات الوزن الجزيئي المرتفع:
تعتبر عملية فصل الفحوم الهيدروجينية التي تحتوي على أكثر من سبعة ذرات فحم من البترول عملية صعبة وذلك لأن عدد المتشابهات كبير علاوة على تقاربها في نقطة غليانها.
ولقد أمكن فصل ثمانية وعشرون مركباً من الفحوم الهيدروجينية والبرافينات من الجازولين ويتضمن ذلك عشرة سلاسل مستقيمة (من الميتان حتى ديكان) وثمانية عشرة سلسلة متفرعة (من أيسو بيوتان حتى ميتل نونان Methyl nonanes).
ويحتوي البترول بالإضافة إلى الفحوم الهيدروجينية ذات السلسلة المفتوحة على كميات متفاوتة من البرافينات الحلقية، التي يطلق عليها في الأوساط المشتغلة بالبترول الاصطلاح “نافتينات Naphthene “، ولقد أمكن فصل سبعة عشر من هذه المركبات من الجازولين وهذه المركبات عبارة عن مشتقات البنتان الحلقي، والهكسان الحلقي
وتحتوي معظم أنواع البترول على كثير من الفحوم الهيدروجينية، وقد أمكن فصل تسعة عشر من هذه المركبات من الجازولين، وهذه المواد عبارة عن مشتقات البترول الذي يوجد أيضاً في البترول ومن أمثلتها:

ثالثاً – أحماض النافتا Naphthenic acids
إن للمركبات الأوكسيجينية التي توجد بكميات قليلة في البترول 0.1-3 بالمئة ذات خواص حامضية. ويمكن فصلها بعملية الاستخلاص بمادة قلوية. ثم يعامل المحلول الناتج الذي يحتوي على أملاح الأحماض بحمض معدني للحصول على الأحماض
رابعاً- المركبات الكبريتية Sulphar Compound:
تحوي بعض أنواع البترول على الكبريت الحر (0.4% من بترول العراق، و0.3% في بترول المكسيك) كما يحتوي البترول أيضاً على مركبات كبريتية مثل كبريت الهيدروجين والمركبتان والثيوفين.. الخ.. وهذه المواد ذات رائحة كريهة. كما أن الكبريت في هذه المركبات يتأكسد أثناء عملية الاحتراق مكوناً ثاني أوكسيد الكبريت. ومن أهم المواد الكبريتية التي توجد في البترول ايزوبوتيل ميركبتانIso butyl mercaptan وينقى البترول من الكبريت الذي نحصل عليه حراً.

خامساً- المركبات النتروجينية: Nitrogen Compounds
أما المركبات النتروجينية فتوجد بكميات ضئيلة جداً في البترول وتكون ذات خواص قاعدية وتبعاً لذلك يمكن فصلها بواسطة الأحماض.
ومن أمثلتها: ثلاثي ميتيل كوينولين Tri methyle quinolone

5 – الخواص الفيزيائية:
البترول الخام سائل يتراوح لونه ما بين فاتح اللون كالأصفر أو أصفر ضارب إلى الحمرة وبين قاتم يختلف من بني إلى أسود يمازجه شيء من الخضرة. ويختلف من حيث القوام ما بين سائل رقراق وسائل لزج ثقيل.
1) الكثافة:
إن كثافة الفحوم الهيدروجينية البترولية تتراوح بين (0.69-0.95) وهي تزداد في الفحوم الهيدروجينية ذات عدد ذرات الفحم الواحدة من الفحوم العادية إلى الفحوم الحلقية ثم إلى العطرية. كما نجد أنواعاً ثقيلة تزداد فيها قيمة الكثافة عن 0.88 وهي الأنواع التي تحتوي على نسب عالية من الاسفلت.
2) القيمة الحرارية للوقود: Calorific Value of a Fuel
القيمة الحرارية لوقود ما، هي عبارة عن كمية الحرارة الناتجة عن احتراق أو تأكسد جرام واحد من المادة أو كيلو جرام تأكسداً تاماً بالأوكسجين. وقد يعبر عن هذه الكمية – بالسعة الحرارية الكبيرة “الحرة” – وقد يكون الوقود المستعمل غازياً. وفي هذه الحالة تقدر القيمة الحرارية الناتجة عن احتراق متر مكعب أو قدم مكعب.
3- درجة الوميض:
إن درجة الوميض هي الدرجة التي عندها تشكل أبخرة الزيت المنتشرة مع الهواء مزيجاً قابلاً للاشتعال بتماس لهب مع حدوث انفجار بسيط- ولذا تسمى هذه الدرجة أحياناً باسم درجة البرق. ويمكن تعيين درجة البرق بأجهزة خاصة لهذه الغاية،

4) درجة الاحتراق:
هي الدرجة التي عندها يشتعل الزيت اشتعالاً مستمراً ولو أبعدنا عنه اللهب، ويمكن تعيين درجة الاحتراق بنفس التجربة السابقة حيث يثابر التسخين، وتقريب لهب البنزين على فترات منتظمة. وتسجل درجة الحرارة التي عندها يشتعل الزيت بواسطة أبخرته المتواصلة عندما يبعد اللهب عن الزيت.
ومن الملاحظ أن الفحوم المشبعة تشتعل بسهولة أكثر من بقية الفحوم، كما أن درجتي الاشتعال والاحتراق للفحوم الهيدروجينية ذات الأوزان الجزئية المنخفضة مشبعة كانت أو غير مشبعة- هي أقل من درجتي الاشتعال والاحتراق للفحوم الهيدروجينية ذات الأوزان الجزيئية المرتفعة.
5) اللزوجة والسيولة:
تدل لزوجة زيت ما على مقاومته الداخلية للسيلان، ويمكن أن نعرف اللزوجة المطلقة بأنها القوة مقدرة بالدينة اللازمة لنقل سطح 1 سم2 من السائل مسافة قدرها 1 سم بزمن قدره ثانية واحدة، وتقاس اللزوجة بالجملة السغثية بواحدة تسمى (بواز) أو باجزاتها (سنتي بواز) ونعرف اللزوجة النسبية على الصورة التالية: هي النسبة بين لزوجة سائل ولزوجة الماء عند الدرجة 20oم ولكن لزوجة الماء عند الدرجة 20o م تساوي 1.002 سنتيبواز ومنه نستنتج أن اللزوجة النسبية تساوي عددياً اللزوجة المطلقة.
وتعرف السيولة بأنها مقلوب اللزوجة، ولا تعطى مقاييس اللزوجة عادة اللزوجة بالسنتيبواز ولكنها تستعمل تدريجات اختيارية، فمثلاً واحدة (Say bolt) وهي الزمن اللازم لانسياب حجم (60 سم3) من المادة من فوهة معينة وبدرجة حرارة معينة وتقاس لزوجة المنتجات البترولية عادة بجهاز (انجلر) وتعرف لزوجة انجلر على الصورة التالية:
زمن انسياب حجم معين من الزيت
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
زمن انسياب نفس الحجم من الماء

3-6 التقطير التجزيئي لفصل مكونات البترول:
ويمكن استعمال البترول الخام مباشرة نظراً لاحتواءه على فحوم هيدروجينية متطايرة تجعله شديد الاشتعال وكذلك لاحتواءه على فحوم هيدروجينية ذات وزن جزيئي عالي لا تتطاير إلا في درجات الحرارة المرتفعة فقط.
ولذا يقطر البترول الخام تقطيراً بطيئاً للحصول على نواتج ملائمة يمكن استعمالها وقبل التقطير يدفأ البترول لطرد الغازات الذائبة القابلة للاشتعال مثل الميتان وغيره. وفي الإمكان نظرياً أن تفصل جميع المركبات الموجودة في البترول الخام كلا على حده بواسطة عملية التقطير التجزيئي غير أن هذا التجزيء هو في منتهى الصعوبة أو بالأحرى مستحيل وذلك لوجود مركبات عديدة في البترول متماثلة في التركيب يصعب فصل بعضها عن بعض بسبب تقارب درجات غليانها.
ولكن لحسن الحظ لا ضرورة هناك لفصل كل مركب على حده لأن استعمال البترول كوقود للسيارات مثلاً أو لمصابيح الكاز أو كماوزت وغيرها يعتمد على مجال درجة غليان الفئة الواحدة (الذي يتراوح عادة بين درجتي حرارة كحد أدنى وحد أقصى). فمزيج من الفحوم الهيدروجينية المتقاربة في درجة غليانها يفي بالغرض المطلوب ويقوم مقام مركب واحد.
أولاً- الغازات: وهي مركبات غازية تنفصل أولاً عن البترول وتتألف من البروبان والبيوتان بنسب عالية مع كميات ضئيلة من الميتان والايتان والبنتان وكل هذه الفاذات درجة غليانها أقل من الصفر وهي تستعمل لصنع أنواع من الوقود كما وتحول أيضاً لمركبات تستخدم في صناعة المطاط الصناعي وغيره من المواد الهامة ككلور الميتل والكلوروفورم، رابع كلور الفحم، وكلور الايتيل.
والبوتاغاز Butagas الأمثال على استعمال هذه الغازات حيث يجمع البيوتان ويضغط في أسطوانات ويستعمل كوقود في المصانع والمنازل.
ثانياً- ايتر البترول والجازولين: هي سوائل لا يمكن استعمالها كوقود غازي لارتفاع درجة غليانها ولا تستعمل أيضاً كوقود سائل حين أن مدى درجة غليانها يقع ما بين الغازات والسوائل المستعملة كوقود للسيارات. وتستعمل هذه الفئة كمذيب عضوي هام رخيص الثمن وفي صناعة الصباغات والطلاءات.
ثالثاً- النفقا: وهي مجموعة من الفحوم الهيدروجينية المغلقة (البنتان والهكسان الحلقي ومشابهاتهما وكذلك مجموعة الفحوم الهيدروجينية العطرية البترول، التولوين..).
وتستعمل للتحطيم، لإنتاج الهيدروجين اللازم لصناعة النشادر، كما ويتم هذا الأمر في مصنع السماد الآزوتي بحمص، كما وتستعمل كمذيب جيد.
رابعاً- وقود السيارات أو الجازولين “البنزين”: سائل عديم اللون سريع الاشتعال يتألف من الفحوم الهيدروجينية المشبعة بنسب عالية وتستعمل كوقود لمحركات الاحتراق الداخلي “المحركات الانفجارية كالسيارت وغيرها”.
خامساً- الكيروسين: وهو زيت الكاز المعروف ويمكن تقطيره واستخلاص أجزاء منه يستعمل كمذيب أو في الإضاءة في مصابيح البترول وكوقود في مواقد الكاز البزموس وقد بدأ استعماله في المحركات النفاثة وذلك لرخص ثمنه.
سادساً- المازوت: يستعمل المازوت وهو سائل أصفر قليل اللزوجة وقوداً في محركات المصانع والبواخر وبعض أنواع السيارات والقطارات والأفران. وتحول كميات كبيرة منه إلى وقود السيارات وغازات وذلك بعملية التحطيم الحراري.
سابعاً- الزيوت الثقيلة (الفيول أويل): ويستعمل كمصدر حراري رخيص كما تستخرج منه زيت التشحيم وزيوت التشحيم المستخرجة من البترول كثيرة العدد والصفات. فهناك زيت خاص لكل استعمال ولكل آلة فمنها زيوت التشحيم لعجلات العربات إلى زيوت صافية لتزييت آلات الساعات الدقيقة الصنع وتمتاز هذه الزيوت بلونها الأصفر المشع.
ثامناً- بقايا التقطير: وهي المواد التي تبقى في آخر عملية التقطير ولا يمكن تقطيرها. وتقسم إلى قسمين فأما أن تكون أسفلتية أو تكون شمعية برافينية وذلك حسب المنطقة البترولية.
فهناك مناطق بترولية تعطي في نهاية التقطير أسفلتاً، وهناك مناطق أخرى تعطي شمعاً وهناك آبار بترول تنتج النوعين من البقايا.
ويمكن تنقية مادة بيضاء تشبه الدهن من البقايا البرافينية تسمى “فازلين” وتستعمل في الصيدلية في صنع المراهم.
أما الاسفلت فيستعمل في تعبيد الطرقات وطلي سطح المنازل.
وتستخدم في عملية التقطير مصانع وأجهزة ضخمة يصعب تكوين فكرة عنها إلا إذا شاهدهما المء رؤية العين. غير أن الشكل في الصفحة التالية يريك جهازاً للتقطير حيث يسخن الزيت الخام على درجة أعلى من 350 درجة وتدخل أبخرته إلى برج التجزئة فتتصاعد الأبخرة الأكثر تطايراً أي التي لها درجات غليانها منخفضة. إلى الأجزاء العليا من البرج وتليها الأبخرة التي درجات غليانها أكثر ارتفاعاً أما الأجزاء السفلية فتحوي أبخرة الزيوت الثقيلة.
تسحب الأبخرة على ارتفاعات مختلفة حيث تكثف لتنقيتها، ويحتوي برج التجزئة على عدة رفوف تتصاعد الأبخرة منها خلال مواسير ضيقة. وبذا تمر الأبخرة المتصاعدة خلال طبقة من السائل فتتصاعد الأبخرة الأكثر تطايراً إلى الأجزاء العليا. وبذا تكون عملية التجزئة عملية ناجحة.
تجمع النواتج الغازية من الجزء العلوي لبرج التجزئة ويليها الجازولين ثم الكيروسين وهي أقل تطايراً من الجازولين. ثم زيت الديزل (المازوت) أما الجزء السفلي فيجمع منه الزيت الثقيل الذي يقطر تحت ضغط منخفض للحصول على نواتج هامة مثل زيوت التزييت والفازلين وشمع البرافين.
7- التقطير التجزيئي تحت ضغط منخفض (الزيت الثقيل):
للحصول على زيوت التزييت والغازلين وشمع البرافين، يقطر الزيت تقطيراً تجزيئياً تحت ضغط منخفض وذلك لأن تقطيره تحت الضغط الجوي العادي يكون على درجة مرتفعة مما يؤدي إلى تحلله وتفحمه.
وفي حالة إذا كان الزيت الخام حاوياً على شمع البرافين، يبرد الزيت إلى درجة –3.5o م وذلك بواسطة ملفات مبردة بالنشادر، أو يضاف محلول مبرد من كلور الصوديوم وفي كلتا الحالتين ينفصل الشمع على هيئة دقائق صلبة.
ولفصل الشمع عن بقية الزيوت العالقة به، يوضع في أوعية مسطحة ويسخن تسخيناً بسيطاً، حيث يرسب الشمع في الجزء السفلي ويطفو الزيت على السطح، بعد ذلك يمرر على فحم العظام لإزالة اللون العالق به ويستعمل الشمع الأبيض في بعض أنواع الورنيش ليعطي صفة العزل عن الماء.
ويقطر الزيت المتبقي بعد فصل الشمع تحت ضغط منخفض حيث يمكن فصله إلى عدة أنواع من زيت التزييت والفازلين.
8- التنقية الكيميائية:
يحتوي زيت البترول في كثير من الأحوال على عدد من الشوائب الضارة وأخرطها المركبات الكبريتية ويتوقف وجود تلك الشوائب الضارة على مناطق استخراج البترول، ويؤدي وجودها إلى أضرار أثناء عملية الاحتراق، حيث ينتج عنها ثاني أوكسيد الكبريت الذي يكون مع بخار الماء (الناتج أيضاً عن الاحتراق) حامض الكبريتي والذي يسبب تآكل السبائك والمعادن، وتحتوي بعض نواتج البترول على مركبات غير مشبعة غير ثابتة وقابلة للتحلل السريع والتأكسد أو التضاعف بمرور الزمن مشكلة نواتج مطاطية.
ومن أهم طرق التنقية الكيميائية:
آ) باستعمال حمض الكبريت المدخن، حيث يرج مع مكونات زيت البترول (بنسبة 1-2%) ويمكن بهذه الطريقة فصل الفحوم الهيدروجينية المشبعة عن المركبات العطرية والمركبات غير المشبعة. وتجرى هذه العملية في أوعية يرسل فيها الهواء المضغوط من الأسفل فيخلط الحمض مع الزيت المراد تنقيته، ثم يوقف امرار الهواء فينفصل الحمض المحمل بالشوائب عن الزيت لاختلاف الكثافة، ثم يغسل الزيت بعد ذلك بمحلول مخفف من الصود الكاوي ثم بالماء.
ولا يهمل حمض الكبريت المحمل بالشوائب بل تجرى عليه عدة عمليات لفصل الشوائب عنه واستعماله من جديد.
ب) ومن الطرق الحديثة للتنقية استعمال ثالث أوكسيد الكبريت بدلاً من حمض الكبريت المدخن.
جـ) وقد استعمل الكبريت مع رصاصيت الصوديوم الناتج من مصانعة ماءات الصوديوم بأكسيد الرصاص في تنقية معظم الشوائب الكبريتية.
د) ومن الطرق الحديثة القليلة التكاليف، غسل البترول بمحلول 5-10% هيدروكسيد الصوديوم وذلك لإزالة كبريت الهيدروجين، والمواد الكبريتية المسماة ميركبتان Mircaptan.
هـ) يمكن إجراء عملية تنقية البترول من المركبات الكبريتية أيضاً باستعمال هيبوكلوريت الصوديوم أو ثاني كلور النحاس.
9 – الوقود ذو الاحتراق المنظم ودرجة الأوكتان:
يعتبر الجازولين الناتج من عملية التقطير المباشر للبترول مناسباً للآلات القديمة وموتورات الجازولين، وأما في السنين الأخيرة فقد زادت الحاجة إلى وقود ذو صفات ممتازة، والتي لا تحدث فرقعه وصوتاً مزعجاً عند التشغيل وتسبب فقدان كثير من الطاقة، وتظهر هذه العيوب واضحة إذا استعملنا الفحوم الهيدروجينية النقية كوقود.
يعتبر 2،2،4 ثلاثي ميتيل البنتان وقوداً ممتازاً للموتورات ويعتبر مرجعاً للمقارنة وقد أعطى رقم 100 (أي أوكتان 100).
ومن ناحية أخرى فالهبتان العادي وقود رديء للغاية نظراً لقدرته العجيبة على الفرقعة لذلك اعتبر مرجعاً للمقارنة أيضاً وأعطى رقم الأوكتان صفر.
ويقدر رقم الأوكتان لوقود ما بالمقارنة في موتورات تستخدم لإجراء مثل هذه الاختبارات مع وقود مصنوع من مخلوط معروف التركيب من المادتين المستخدمتين كمرجع.
فمثلاً إذا كانت صفات مخلوط تركيزه 70 بالمئة من 2،2،3 ثلاثي ميتيل البنتان مماثلة تماماً لصفات وقود غير معروف وتحت الاختبار فإن رقم الأوكتان لهذا الوقود يساوي 70 ويلاحظ في سلسلة الألكان أن رقم الأوكتان يقل كلما زاد طول السلسلة الفحمية ويزداد كلما تفرعت السلسلة الفحمية.
أما في المركبات الألكينية (الأوليفينات) ما عدا الفردين الأول والثاني، فإن رقم الأوكتان يكون أكبر منه في الألكان الذي يقابله في ذرات الفحم وعادة يرتفع الأوكتان كلما اتجهت الرابطة الزوجية نحو منتصف الجزئ.
ويمكن تحسين رقم الأوكتان للجازولين بإحدى الطريقتين التاليتين:
آ- التخلص من المركبات ذات السلسلة المستقيمة وإنتاج أنواع من الوقود تحتوي على فحوم هيدروجينية متفرعة بنسب مرتفعة.
ب- خلط الوقود برابع ايتيل الرصاص، الذي يحضر بتفاعل بروم الايتيل المغنسيوم مع كلور الرصاص:
وتتلخص الطريقة الصناعية في مصانعة سبيكة من الرصاص والصوديوم مع كلور الايتيل في درجات معتدلة من الحرارة والضغط:
ولكن ينتج عن احتراق هذه المادة باق صلب من أكسيد الرصاص الذي يؤدي رسوبه على الأجزاء الداخلية من الموتور إلى أضرار عدة لذلك تضاف إلى الخليطة الأصلية مادة بروم الايتلين لتحويل أكسيد الرصاص إلى بروم الرصاص السهل التطاير، فيخرج ضمن الغازات الناتجة عن الاحتراق.
ويتركب المخلوط المضاف عادة من حجم من رابع ايتيل الرصاص وحجمين من بروم الايتلين وكمية بسيطة من صبغة ملونة لتميز الجازولين المحتوى على رابع ايتيل الرصاص نظراً لأن هذه المادة سامة.

معدل السيتان : Catane- Rating
معدل السيتان هو مقياس الحرارة نوع من زيت الديزل (المازوت) كما هو الحال بالنسبة لمعدل أو رقم الأوكتان في حالة الجازولين. وقد تبين في حالة المازوت أن أفضل أنواعه هي التي يكون فيها ارتباط الفحم في هيئاتها من النوع البرافيني ذو السلسلة المستقيمة كما هو الحال في مادة السيتان الطبيعي وأن أردئها مركب حلقي هو (الفاميتيل النفتالين) وهذا عكس الحالة بالنسبة للجازولين وتعمل خلطات بنسب مختلفة من المادتين سالفتي الذكر وتستعمل للمقارنة مع الزيوت المختبرة.
10 – التحطيم الحراري للبترول Craking :
إن كمية الجازولين في الزيوت الخام لا تكفي للاحتياجات المختلفة. ولذا لجأت مصانع تكرير البترول إلى عملية صناعية لانتاج الجازولين في الأجزاء المتقطرة من الزيوت الخام والتي تغلي في درجة حرارة مرتفعة وثمنها رخيص.
وتعرف هذه العملية التي تسخن فيها أجزاء البترول ذات درجة الغليان المرتفعة تخت ظروف تساعد على التفكك إلى مواد ذات نقاط غليان منخفضة بعملية التفكك الحراري أو التكسير الحراري أو التحطيم الحراري.
10-1 – طرق التفكك الحراري :
1- التفكك في الحالة البخارية Vaporphase Craking :
تستعمل درجة حرارة مرتفعة 400-700 oم وضغط يتراوح بين 10-30 كغ/سم2 وذلك على المواد التالية: الجازولين- الكيروسين- المازوت- والمواد المذكورة تكون في درجة الحرارة المذكورة والضغط المذكور في الحالة البخارية.
2- التفكك في الحالة السائلة Liquid Phase Craking :
ويستعمل لذلك درجة حرارة 400-700 oم وضغط يتراوح بين 15-150 كغ/سم2 وتجري هذه العملية على الزيوت الثقيلة حيث يتحول الزيت الثقيل- في نهاية العملية- إلى الجازولين بنسبة حجمية تتراوح بين 60-65 بالمئة من حجم الزيت الثقيل ويبلغ رقم الأوكتان لهذا الجازولين الناتج بين 65-70 وإذا حاولنا أن نزيد من كمية الجازولين الناتج فإن رقم الأوكتان ينخفض.
أي أن رقم الأوكتان للجازولين الناتج يتناسب عكساً مع المردود.
3- التفكك في وجود عامل مساعد:
آ- يمكن إجراء عملية التفكك في وجود عامل مساعد من أوكسيد الألمنيوم، أوكسيد السبيليكون، وأوكسيد المنغنيز.
ب- يستعمل كلور الألمنيوم أيضاً كوسيط في عملية التحطيم، وتتم العملية عند استعمال هذا الوسيط في الضغط العادي وبدرجة حرارة منخفضة نسبياً 300 oم .
جـ- يستعمل فلور الهيدروجين HF كعامل مساعد أيضاً، ولقد أدت الدراسات المختلفة على عملية التفكك إلى الحصول على كثير من المواد الهامة اقتصادياً.
10-2 – نواتج التحطيم الحراري لعدد من الفحوم الهيدروجينية :
أولاً- البرافينات :
آ- الميثان ثابت لدرجة كبيرة ويتحلل إلى فحم وهيدروجين في الدرجة 1000 oم ويكون الفحم الناتج على درجة كبيرة من النعومة ويعرف بالفحم الأسود ويستعمل في صناعة حبر الطباعة كما ويدخل في صناعة اطارات السيارات.
ب- الايتان : يعطي الايتان بالحرارة الايتلين والهيدروجين :
جـ- البروبان: يفقد البروبان قسم من الهيدروجين ويتكون البروبلين،
د- البيوتان العادي: يعطي البيوتان العادي بالحرارة البيتوتين بكميات قليلة ويتجه معظم التفاعل نحو تكوين مركبات أقل في عدد ذرات الفحم: ويلاحظ أنه كلما كانت السلسلة الفحمية طويلة يتجه التفاعل نحو تكوين مواد على أساس تكسير السلسلة الفحمية (أي أن إنتاج الهيدروجين الحر يتم بدرجة ضئيلة) وتعتبر تفكك البروبان والبيوتان العادي من الطرق العملية صناعياً لانتاج الايتلين والبروبلين.
هـ- أما الفحوم الهيدروجينية المتفرعة فيحدث عند تكسيرها حرارياً التفاعلين :
1- انقطاع السلسلة الفحمية .
2- تشكيل الهيدروجين الحر.
ثانياً- الاوليفينات :
أما الأوليفينات فهي أكثر ثباتاً عند مقارنتها بالبرافينات التي تقابلها في عدد ذرات الفحم، وتزدتد مقامه المركب لفعل الحرارة كلما اتجهت الأربطة الزوجية نحو منتصف الجزئي وتقل المقاومة كلما كانت السلسلة الفحمية طويلة، وكذلك عند تفرعها.
وتحدث عمليات وتفاعلات متعددة في عمليات التحطيم الحراري للأوليفينات، وهم الهدرجة، والمضاعفة (البلمرة) وانقطاع السلسلة الفحمية، والتغير في بناء الجزيئات ولقد أمكن مثلاً في التحطيم الحراري للايتلين الحصول على نواتج متعددة ابتداءً من الفحم وحتى النفتالين.
وتوضح المعادلات التالية المركبات المختلفة التي أمكن فصلها من التحطيم الحراري للايتلين:
وتعرف عملية التكسير الحراري للجازولين لرفع رقم الأوكتان بعملية التحسين، وتجرى العملية تحت ضغط مرتفع ولمدة قصيرة جداً (1-10) ثانية ويساعد على إجراء التفكك عوامل مساعدة مختلفة كلها تعمل على تكوين مركبات عطرية، ومركبات ذات سلسلة متفرعة أن يزداد رقم الأوكتان بوجه عام.