البنزين سائل متقلب قابل للاشتعال تم الحصول عليه من تكرير البترول أو النفط الخام. تم التخلص منه في الأصل كمنتج ثانوي لإنتاج الكيروسين ، ولكن قدرته على التبخر في درجات حرارة منخفضة جعلت منه وقودًا مفيدًا للعديد من الآلات. مع تطوير محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط بواسطة نيكولاس أوتو في عام 1876 ، أصبح البنزين ضروريًا لصناعة السيارات. اليوم ، يتم استخدام كل البنزين تقريبًا في وقود السيارات ، مع استخدام نسبة صغيرة جدًا لتشغيل المعدات الزراعية والطائرات.
يوفر البترول ، وهو الوقود الأحفوري ، طاقة أكبر للعالم اليوم أكثر من أي مصدر آخر. يتكون البترول من بقايا النباتات والحيوانات التي تم احتجازها تحت ضغط هائل لملايين السنين. عادة ، تتحلل هذه المادة العضوية تمامًا بمساعدة البكتيريا الهوائية ، ولكن يتم إنتاج البترول في بيئة لاهوائية ، دون وجود أكسجين .
المنتجات البترولية ، بما في ذلك البنزين ، هي في المقام الأول خليط من الهيدروكربونات (تحتوي على جزيئات الهيدروجين والكربون) مع كميات صغيرة من المواد الأخرى. يتكون النفط من أطوال مختلفة من سلاسل الهيدروكربونات .
بشكل عام ، كلما كان الجزيء أصغر ، انخفضت درجة الغليان. لذلك ، الغاز ، مع سلاسل صغيرة جدا من واحد إلى خمس كربونات ، يغلي عند درجة حرارة منخفضة للغاية. البنزين ، مع 6-10 الكربون ، يغلي عند درجة حرارة أعلى قليلا. قد تحتوي أثقل الزيوت على 25 ذرة كربون و تصل إلى درجة الغليان 761 درجة فهرنهايت (405 درجة مئوية)
المواد الأولية
يعتبر البنزين أحد المنتجات المشتقة من تقطير وتكرير البترول. تمت إضافة مركبات الرصاص العضوي إلى البنزين في الماضي لتقليل طرق المحركات ، ولكن بسبب المخاوف البيئية لم يعد هذا شائعًا. يتم إضافة مواد كيميائية أخرى أيضًا إلى البنزين لزيادة ثباته وتحسين لونه ورائحته في عملية تسمى “التحلية“.
استكشاف
الخطوة الأولى في صناعة البنزين هي العثور على العنصر الرئيسي ، النفط. يتم حبس النفط الخام في مناطق من الصخور المسامية ، أو صخور الخزان ، بعد أن هاجر هناك من منطقة منشأه. يمكن تحديد المناطق المحتملة لتركيز الزيت من خلال البحث عن أنواع الصخور التي توجد عادة في تلك المناطق. قد يقوم المستكشفون بفحص السمات السطحية للأرض ، وتحليل كيفية ارتداد الموجات الصوتية من البنزين ، وهو سائل متقلب قابل للاشتعال تم الحصول عليه من تكرير البترول ، أو النفط الخام. البنزين سائل متقلب قابل للاشتعال تم الحصول عليه من تكرير البترول أو النفط الخام.
أو استخدام مقياس الجاذبية للكشف عن اختلافات طفيفة في التكوينات الصخرية.
بعد العثور على خزان نفط محتمل ، يجب اختبار المنطقة. تؤخذ العينات الأساسية من آبار اختبار لتأكيد التكوينات الصخرية ، ويتم تحليل العينات كيميائيا من أجل تحديد ما إذا كان هناك ما يبرر إجراء المزيد من الحفر. على الرغم من أن الأساليب المستخدمة اليوم أكثر تطوراً من أي وقت مضى ، إلا أنه لا يوجد يقين في التنقيب عن النفط.
حفر
يتم استخراج النفط الخام من خلال آبار يمكن أن تصل إلى أكثر من 1000 قدم (305 متر) في الصخر. يتم إجراء الثقوب بواسطة حفارات دوارة ، والتي تستخدم قليلاً لتحمل حفرة في الأرض عند إضافة الماء. يخلق الماء والتربة طينًا سميكًا يساعد على كبح الزيت ويمنعه من “التدفق” بسبب الضغط الداخلي الموجود في صخرة الخزان. عند الوصول إلى الخزان ، يستمر الطين في كبح الزيت أثناء إزالة الحفر وإدخال أنبوب.
استخراج النفط
لاستعادة النفط ، يتم تثبيت نظام معقد من الأنابيب والصمامات مباشرة في بئر الحفر. يؤدي الضغط الطبيعي لصخور الخزان إلى إخراج الزيت من البئر وإلى الأنابيب. هذه مرتبطة بنظام الاستعادة ، والذي يتكون من سلسلة من الأنابيب الكبيرة التي تنقل النفط الخام إلى المصفاة عبر فاصل الزيت (السائل) والغاز (غير السائل). تسمح هذه الطريقة باسترداد الزيت. في النهاية ، يتم توقف الضغط الطبيعي للبئر ، على الرغم من أن كميات كبيرة من النفط قد تبقى في الصخر. طرق الاسترداد الثانوية مطلوبة الآن للحصول على نسبة أكبر من الزيت. يتم استعادة الضغط إما عن طريق حقن الغاز في الجيب فوق الزيت أو عن طريق إغراق المياه في البئر ، وهو أمر أكثر شيوعًا. في هذه العملية ، يتم حفر أربعة ثقوب حول محيط البئر ويضاف الماء. سوف يطفو الزيت على الماء ويأتي إلى السطح.
التقطير التجزيئي
النفط الخام ليس وقودًا جيدًا ، لأنه ليس سائلًا ويتطلب درجة حرارة عالية جدًا للحرق. يجب فصل السلاسل الطويلة للجزيئات في النفط الخام عن السلاسل الأصغر للوقود المكرر ، بما في ذلك البنزين ، في مصفاة لتكرير البترول. وتسمى هذه العملية التقطير التجزيئي. برج التقطير التجزيئي عبارة عن وحدة ضخمة قد تحتوي على ما يصل إلى 200000 برميل من النفط الخام. يتم ضخ الزيت لأول مرة في الفرن وتسخينه إلى أكثر من 600 درجة فهرنهايت (316 درجة مئوية) ، مما تسبب في تبخر جميع الجزيئات باستثناء أكبرها.
ترتفع الأبخرة إلى عمود التكسير ، الذي قد يصل طوله إلى 150 قدمًا (46 مترًا). تبرد الأبخرة أثناء ارتفاعها من خلال العمود. نظرًا لاختلاف نقاط الغليان في جميع المركبات ، فإن الجزيئات الأكبر والأثقل سوف تتكثف أولاً في البرج وستتكثف الجزيئات الأقصر والأعلى في البرج.
يتم إطلاق الغازات الطبيعية والبنزين والكيروسين بالقرب من القمة. يتم إزالة المركبات الثقيلة المستخدمة في صناعة البلاستيك ومواد التشحيم في البرج.
التقطير التجزيئي نفسه لا ينتج البنزين من النفط الخام ، بل يزيل البنزين من المركبات الأخرى في الزيت الخام. يتم الآن استخدام عمليات تكرير إضافية لتحسين جودة الوقود.
تكرير البترول
التكسير الحفزي هو أحد أهم العمليات في تكرير النفط. تستخدم هذه العملية محفزًا ، ودرجة حرارة عالية ، وضغطًا أكبر للتأثير على التغيرات الكيميائية في البترول. تضاف المحفزات مثل الألمنيوم والبلاتين والطين المعالج والأحماض إلى البترول لتحطيم الجزيئات الأكبر حجمًا بحيث تمتلك المركبات المرغوبة من البنزين. عملية تكرير أخرى هي البلمرة. هذا هو عكس التصدع لأنه يجمع بين جزيئات أصغر من الغازات الأخف وزنا في الجزيئات الكبيرة التي يمكن استخدامها كوقود سائل.
إضافات
بمجرد تكرير البنزين ، تتم إضافة المواد الكيميائية. بعضها عبارة عن مركبات مضادة للخبط ، والتي تتفاعل مع المواد الكيميائية الموجودة في البنزين والتي تحترق بسرعة كبيرة ، لمنع “توقف المحرك”. في البنزين المحتوي على الرصاص ، يكون رباعي الإيثيل هو المادة المضافة المضادة للخبط. (يتم تكرير البنزين الخالي من الرصاص بشكل أكبر بحيث تكون الحاجة إلى الإضافات المضادة للطرق قليلة.) تتم إضافة إضافات أخرى (مضادات الأكسدة) لمنع تكوين ترسبات في المحرك.
تصنيف البنزين
البنزين في المقام الأول هو مزيج من اثنين من السوائل المتطايرة ، الهيبتان والإيزوكتان. يحترق الهيبتان النقي ، وهو وقود أخف ، بسرعة كبيرة مما ينتج عنه قدر كبير من طرق المحرك. يتبخر الإيزوكتان النقي ببطء ولا ينتج تقريبًا أي طرق. يتم قياس نسبة الهيبتان إلى الإيزوكتان بواسطة تصنيف الأوكتان. كلما زادت النسبة المئوية للإيزوكتان ، قللت درجة الضرب وارتفعت درجة الأوكتان. على سبيل المثال ، تصنيف الأوكتان 87 يشبه خليط 87 ٪ إيزوكتان و 13 ٪ هيبتان.