برش نفتی: مخلوطی از چند هیدروکربن با نقطه جوش نزدیک به هم

برش نفتی: وقتی نفت خام دسته‌بندی می‌شود!

نفت خام: یک سوپ مولکولی پیچیده

نفت خامی که از دل زمین بیرون می‌آید، مایعی غلیظ و تیره است. اما این مایع، یک مادهٔ خالص مثل آب نیست. در واقع، نفت خام مانند یک «سوپ مولکولی» از صدها ترکیب شیمیایی مختلف به نام هیدروکربن است. هیدروکربن‌ها مولکول‌هایی هستند که فقط از اتم‌های کربن (C) و هیدروژن (H) ساخته شده‌اند. تفاوت اصلی آنها در تعداد این اتم‌ها و شکل آرایش آنهاست.

مثلاً یک مولکول کوچک هیدروکربن مثل $CH_4$ (متان⁵)، در دمای اتاق به صورت گاز است. اما مولکول‌های بزرگ‌تر و سنگین‌تر مانند آنهایی که ۲۰ یا ۳۰ اتم کربن دارند، می‌توانند مایع غلیظ یا حتی جامد باشند. نکتهٔ جالب این است که هرچه هیدروکربن بزرگ‌تر و سنگین‌تر باشد، دمای بیشتری برای جوشیدن نیاز دارد.

تقطیر جزء به جزء: هنر جداسازی هوشمند

حالا سؤال اینجاست: چگونه این سوپ مولکولی پیچیده را به بخش‌های مفید تبدیل می‌کنند؟ پاسخ در یک فرآیند فیزیکی به نام تقطیر جزء به جزء نهفته است. این فرآیند در یک برج بزرگ فلزی به نام «برج تقطیر» انجام می‌شود. نفت خام ابتدا تا دمای بالا (بیش از ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد) گرم می‌شود و بخار می‌گردد.

این بخار داغ به داخل برج هدایت می‌شود. برج از پایین به بالا سردتر می‌شود. وقتی بخارها بالا می‌روند، سرد می‌شوند. هر گروه از هیدروکربن‌هایی که نقطه جوش مشخصی دارند، در یک ارتفاع معین از برج (که دما با نقطه جوش آنها برابر است) دوباره مایع می‌شوند و جمع‌آوری می‌گردند. به هر گروه از هیدروکربن‌های با نقطه جوش نزدیک که در یک مرحله جمع‌آوری می‌شوند، یک «برش نفتی» می‌گویند.

از برج تقطیر تا زندگی ما: داستان یک بطری پلاستیکی

بیایید مسیر یک محصول ساده مثل بطری پلاستیکی آب را ردیابی کنیم. این داستان، نقش برش‌های نفتی را به خوبی نشان می‌دهد. همه چیز از برش نفتا شروع می‌شود. این برش سبک، به جای استفاده به عنوان سوخت، به واحدهای پتروشیمی⁷ فرستاده می‌شود. در آنجا، تحت فرآیندهای شیمیایی خاصی قرار می‌گیرد تا به مولکول‌های کوچک‌تر و فعال‌تری مثل اتیلن⁸ (یک هیدروکربن گازی شکل) تبدیل شود.

سپس، هزاران مولکول اتیلن در یک واکنش شیمیایی به هم وصل می‌شوند تا زنجیره‌های بلند و محکمی به نام پلی‌اتیلن⁹ ($ (C_2H_4)_n $) بسازند. پلی‌اتیلن نوعی پلاستیک است که از آن برای تولید بطری‌های شیر، ظروف و البته بطری آب استفاده می‌کنند. پس می‌بینید که یک برش نفتی خاص (نفتا)، پس از تغییر و تحول، به مادهٔ کاملاً متفاوتی (پلاستیک) تبدیل شده است.

این فقط یک مثال است. برش گازهای نفتی، در کپسول گاز آشپزخانه ما وجود دارد. برش بنزین، خودروی خانواده را حرکت می‌دهد. برش قیر، جادهٔ مقابل مدرسه را می‌سازد. در واقع، دنیای مدرن ما بر شانه‌های این برش‌های نفتی بنا شده است.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

¹ برش نفتی (Petroleum Fraction): مخلوطی از هیدروکربن‌ها که در یک محدوده دمای جوش مشخص از نفت خام جدا می‌شوند.
² تقطیر جزء به جزء (Fractional Distillation): فرآیند فیزیکی جداسازی اجزای یک مخلوط بر اساس تفاوت در نقاط جوش آنها.
³ نقطه جوش (Boiling Point): دمایی که در آن فشار بخار یک مایع با فشار اتمسفر برابر شده و مایع به جوش می‌آید.
⁴ هیدروکربن (Hydrocarbon): ترکیبات شیمیایی ساخته شده فقط از اتم‌های کربن (C) و هیدروژن (H).
⁵ متان (Methane): ساده‌ترین هیدروکربن با فرمول $CH_4$.
⁶ نفتا (Naphtha): برش سبک نفتی که به عنوان حلال و ماده اولیه در پتروشیمی کاربرد دارد.
⁷ پتروشیمی (Petrochemical): صنعتی که با انجام واکنش‌های شیمیایی بر روی برش‌های نفتی، مواد شیمیایی و پلیمر تولید می‌کند.
⁸ اتیلن (Ethylene): یک هیدروکربن گازی با فرمول $C_2H_4$ که مهم‌ترین ماده اولیه برای تولید بسیاری از پلاستیک‌ها است.
⁹ پلی‌اتیلن (Polyethylene): پلیمری پلاستیکی که از به هم پیوستن مولکول‌های اتیلن ساخته می‌شود.