شیمی

خلاصه : نفت، گاز طبيعي و زغال سنگ سه سوخت فسيلي هستند كه علاوه بر كاربرد بعنوان سوخت و توليد كننده گرما و نور، براي ساخت انواع محصولات سنتزي نيز بكار مي روند كه به مراتب ارزش آورده بالاتري از سوزاندن آنها دارد. دراين بين به دليل تجديدناپذير بودن سوخت هاي فسيلي، آدمي در صدد بهره گيري از سوخت هاي غير فسيلي برآمده است.

كلمات كليدي: نفت خام، گاز، زغال سنگ، پالايش، بنزين

مقدمه :  انسان اوليه با تاريك شدن هوا به غارها و دخمه هاي خود رفته و تا روشن شدن آسمان به استراحت مي پرداخت تا اينكه آتش كشف شد و آدمي از آن براي حفظ خود از سرما، دفاع از خويش در برابر حيوانات وحشي، پختن غذا و روشنايي استفاده كرد. چوب و گياهان خشك مواد اوليه سوختني بودند، [1] بعدها با كشف نفت سوخت هاي فسيلي با قابليتهاي ويژه خود به آنها اضافه شد، از طرف ديگر سوختهاي غيرفسيلي نظير انرژي هاي باد، آب، زمين گرمايي، خورشيدي و هسته اي هم براي رفع نيازهاي روزافزون بشر وارد صحنه شدند كه البته هركدام معايب و مزاياي خاص خود را دارند، در اين مورد مي توان اورانيوم 235 را مثال زد كه مقدار اندك آن مي تواند مقدار زيادي انرژي توليد كند، آلاينده هوا نيست ولي پس از استفاده، پسماندهاي خطرناك راديواكتيو برجاي مي گذارد كه بايد سالها در جايي امن انبار شوند تا راديواكتيويته آنها از بين برود و همچنين مراحل غني سازي آنها مشكلات و هزينه زيادي دارد و يا ايزوتوپهاي هيدروژن كه علاوه بر راديواكتيو بودن تشعشعات نوتروني هم دارند، جدول زير سوختن يك كيلوگرم از انواع سوختها را براي توليد برق بر حسب كيلووات ساعت باهم مقايسه مي كند. [2]

در تعريف سوخت آمده است: سوخت ماده اي است كه به آساني مي سوزد و به هنگام سوختن مقدار قابل توجهي انرژي آزاد مي كند. [3]

چگونگي تشكيل سوختهاي فسيلي

گياهان در عمل فتوسنتز با كمك نور خورشيد غذا درست مي كنند و جانوران با خوردن گياهان، انرژي مورد نياز خود را تأمين مي كنند. زماني كه گياهان و ديگر موجودات (جانوران و پلانكتونها و ...) مي ميرند، ضمن تجزيه شدن بوسيله باكتري هاي بي هوازي بصورت لايه لايه در زير زمين دفن مي شوند، اين لايه ها با گذشت زمان تحت فشار و دماي بالا به لايه ي سياه رنگ و سختي بنام زغال سنگ يا مايع غليظي بنام نفت خام و يا گاز تبديل مي شوند. [4]

انواع سوخت هاي فسيلي

1- نفت خام (Crude Oil): مايعي به رنگ قهوه اي زرد مايل به سياه است كه در برابر نور انعكاسي، به رنگ سبز زيتوني ديده مي شود، قسمت اعظم آن از هيدروكربنها تشكيل شده و مقدار كمي از عناصر ديگر نظير مس، سيليسيوم، منگنز، ... و موادي چون نمك، آب دارد، نفت خام به جهت داشتن تركيبات گوگردي بوي نامطبوعي دارد. فراواني ظاهري، سهولت انبارداري و حمل و نقل، كاربرد آسان، بهاي ارزان و هزينه نسبتأ كم توليد باعث شده است كه نفت خام كماكان بهترين سوخت فسيلي جهان باشد بطوريكه بيش از 40% كل انرژي مصرفي را تأمين مي كند. [3]

ميدان نفتي: زماني كه نفت قابل توجهي در مخازن نفتي جمع مي شود اين مكان را ميدان نفتي مي گويند، يك ميدان نفتي داراي شرايط و اجزاي زير است:

الف) سنگ منشأ: فرايند تشكيل نفت خام در سنگ منشأ اتفاق مي افتد، اين سنگ معمولاً كم تخلخل است.

ب) مهاجرت: به علت فشار لايه هاي بالايي پتروليوم از سنگ منشأ به طرف سنگ مخزن حركت مي كند كه به مهاجرت نفت خام مي گويند. بعوان نمونه مي توان از ذخاير عربستان سعودي گفت كه فاقد سنگ مادر (منشأ) بوده و تماماً مهاجرتي هستند. [5]

ج) تله نفتي: مهاجرت منقطع و يا جاري پتروليوم تا وقتي كه اين هيدروكربنها به تله بيفتند ادامه خواهد داشت، اين تله مخزن نام دارد كه بايد داراي تراوايي و تخلخل خوبي باشد. دو نوع مخزن ساختماني و استراتيگرافي وجود دارد.

د) سنگ مخزن: سنگي تراوا و متخلخل است، مخازن معمولاً از ماسه سنگ و يا سنگ آهك مي باشند كه از بين آنها مخازن ماسه اي بهتر است ولي مخازن آهكي بعلت داشتن شكاف هايي داراي تراوايي بيشتري از حد مطلوب است، در مخازن ماسه اي نفت بعنوان فاز تر وجود دارد و مي خواهد كه خارج شود ولي در مخازن آهكي اين آب است كه بعنوان فاز تر هست و قصد خروج دارد.

ه) پوش سنگ: اين سنگ در بالا و يا اطراف سنگ مخزن بوده و برخلاف آن از تراوايي و تخلخل بسيار پاييني برخوردار است كه مانع از فرار نفت خام از طرف اين سنگ مي شود. [6] و [7]

كشف و استخراج نفت خام: در دوران باستان اقوام متمدني چون سومري ها، بابلي ها و آشوري ها در حدود 4500 سال پيش در بين النهرين با برخي از كاربردهاي اوليه نفت خام سروكار داشتند، رومي ها، يوناني ها، مصري ها، هندي ها، چيني ها و ايراني ها (مادها و اقوام اورارتو و لولوبي) نيز با نفت آشنا بودند. [1] در سال 1859 ميلادي ادوين لورنتين دريك اولين چاه نفت ايالات متحده امريكا را در پنسيلوانيا حفر كرد، [4] در سال 1855 ميلادي در باكو مركز جمهوري آذربايجان، با حفر چاه به نفت رسيده بودند، در ايران هم در سال 1872 امتياز استخراج و فروش نفت خام از طرف ناصرالدين شاه به بارون ژوليوس رويتر داده شد كه البته بعد از 15 ماه تحت فشار علما و مردم لغو شد، در سال 1901 مظفرالدين شاه امتياز نفت ايران را به ويليام ناكس دارسي داد كه وي در سال 1902 نزديكي قصر شيرين با حفر چاه به نفت رسيد، وي سرانجام در سال 1908 ميلادي (1287 شمسي) با حفر چاه شماره يك مسجد سليمان به مخزن بزرگي رسيد كه در سال 1932 ميلادي (1311 شمسي) اين قرارداد هم لغو شد. [8] در حال حاضر 71% صادرات نفت خام جهان از منطقه خاورميانه است و با توجه به اينكه تا حدود 20 سال ديگر نفت روسيه و افريقا فقط براي مصارف داخلي خود آنها كفاف خواهد كرد خاورميانه حدود 83% صادرات نفت جهان را بدست خواهد گرفت و تلاش امريكا براي عدم وابستگي به نفت خاورميانه كه بعد از حادثه 11 سپتامبر شدت گرفته است، بي نتيجه خواهد ماند. [9]

خواص فيزيكي نفت خام

 الف) ويسكوزيته (گرانروي): نفت خام برحسب رنگهاي متغير خود داراي ويسكوزيته متغيري خواهد بود و از عمق هرچه به سطح زمين نزديك مي شويم، ويسكوزيته آن بيشتر مي شود. عواملي چون حرارت مخزن (با رابطه معكوس) و طول عمر مخزن نفتي (با رابطه مستقيم) در ويسكوزيته مؤثر هستند.

ب) تركيب درصد عناصر و مواد هيدروكربني و غيرهيدروكربني: اين مقوله در مناطق مختلف باهم فرق
مي كند و براساس مقدار اكسيژن (بصورت اسيدهاي مشتقات سيكلو آلكاني (نفتني) و غيرحلقوي (اترسلي))، نيتروژن (بصورت پيرول، ايندول، كاربازول، پيريدين، كينولين، ايزوكينولين، نمكهاي آمونيوم اسيدهاي نفتني)، گوگرد (بصورت هيدروژن سولفيد، تيوفن مركاپتان، تيواتر، دي سولفورو، سولفور كربن (كربن دي سولفيد) و سولفور كربنيل) و اتمهاي فلزي همچون نيكل، واناديوم، اورانيوم، كروم، مس، سرب، منگنز، استرانسيوم، باريم، موليبدون، منيزيم، كلسيم، تيتانيوم، آلومينيوم، آهن و سيليسيوم متغير است. نفت خامي كه گوگرد بيشتري داشته باشد نفت ترش تري به حساب مي آيد.

ج) وزن مخصوص نفت خام: اروپا (درجه بندي Baume) و امريكا (درجه بندي API) با مقياس هاي نزديك به هم، وزن مخصوص نفت خام را مي سنجند و اصطلاحات نفت سنگين و نفت سبك هم مربوط به همين بحث است، افزايش دما باعث كم شدن وزن مخصوص نفت خام خواهد شد. پارافينها داراي پايين ترين چگالي و سيكلو آلكانها كمي بالاتر و آروماتيك ها بالاترين چگالي را دارند.

د) ضريب انبساط نفت خام: اين خاصيت فيزيكي با كاهش وزن مخصوص (چگالي) نفت خام، افزايش
مي يابد (رابطه وارونه دارد).

ه) انرژي حرارتي (كالريك) و گرماي ويژه نفت خام: نفت خام داراي انرژي حرارتي پاييني است و گرماي ويژه آن هم از 46/1 تا 30/2 ژول بر گرم – درجه مي باشد.

و) نقطه اشتعال نفت خام: براساس مقدار مواد زودجوش آن متغير است و مي تواند از صفر تا 200 درجه سلسيوس باشد، بهمين دليل در حمل و نقل قسمتي از مواد زودجوش آن را پايدار كرده و نقطه اشتعال آن را بالا مي برند.

ز) نقطه سفت شدن نفت خام: عبارت است از دمايي كه در آن خاصيت جاري شدن نفت خام به اتمام
مي رسد، اين دما در حمل و نقل و انبار كردن نفت اهميت بسزائي دارد. [2]

پالايش نفت خام

نفت خام پس ازاستخراج از درون زمين بوسيله لوله و نفتكش ها به محل پالايشگاه منتقل مي شود و در آنجا بعد از جدا كردن نمك ها، اسيدها و آب بوسيله ته نشيني در مخازن و جداساز سانتريفوژي، هيدروكربنهاي باقي مانده را پالايش مي كنند. فراورده هاي نفتي پالايشگاه بطور كلي در 17 گروه طبقه بندي مي شوند: گازهاي سوختي، گازهاي مايع، انواع بنزين، سوختهاي توربين گازي (جت)، نفت سفيد (نفت چراغ)، سوخت ديزل و نفت كوره هاي سبك، نفت كوره باقي مانده، روغن هاي روان ساز، روغن هاي سفيد، روغن هاي ترانسفورماتور و كابل، گريس، مومها، واكس، آسفالتها، كك ها، دوده ها، مواد شيميايي، حلال ها و متفرقه. در يك پالايشگاه فرايندهاي اصلي پالايش را براساس فراورده هايي كه توليدشان زيادتر است، مانند بنزين، سوخت جت و سوخت ديزل طراحي مي كنند. [2]

فرايندهاي پالايش  نفت خام در پالايشگاه

الف) تقطير نفت خام: فرايند تقطير در دو مرحله صورت مي گيرد، اول تفكيك جزء به جزء همه نفت خام در فشار اتمسفر و سپس ارسال باقيمانده ي ديرجوش اين مرحله به دستگاه تفكيك ديگري است كه تحت خلأ شديد عمل مي كند. بنابراين نفت خام پس از حرارت در كوره در برج تقطير اتمسفري به فراورده هاي زير تفكيك مي شود: گازهاي سوختي (عمدتاً متان و اتان)، گازهاي سبكتر (پروپان، بوتان و همچنين متان و اتان)، نفت هاي سبك تثبيت نشده، نفتهاي سنگين، نفت سفيد، نفت گاز اتمسفري و باقيمانده خام برج تقطير اتمسفري (ARC). در برج تقطير در خلأ نيز باقيمانده برج تقطير اتمسفري به جريان نفت گاز خلأ و باقيمانده برج تقطير در خلأ (VRC) تفكيك مي شود. نفت گاز اتمسفري و نفت گاز خلأ را به واحد هيدروكراكينگ يا كراكينگ كاتاليزي مي فرستند .باقيمانده برج تقطير خلأ را نيز مي توان در واحدهاي گرانروي شكن، كك سازي و يا آسفالت زدايي براي توليد نفت كوره سنگين و يا خوراك واحد كراكينگ و يا مواد خام روغن روان سازي پالايش كرد. باقيمانده نفت خام هاي آسفالتي را مي توان براي توليد آسفالت جاده سازي و يا پشت بام، مورد عمليات يا پالايش ديگري قرار داد.

ب) فرايند هاي كك سازي و گرمايي: باقيمانده خام برج تقطير در خلأ (VRC) در واحد كك سازي بكمك گرما شكسته مي شود و در نتيجه گاز تر، بنزين واحد كك سازي، نفت گاز واحد كك سازي و كك توليد
مي شود. مواد فرار موجود در كك را با حرارت بالا خارج مي كنند. از كك نفتي در سوخت انواع كوره ها، ساخت آندها براي كاهش سلول الكتروليتي آلومين، استفاده مستقيم از آن بعنوان منبع كربن شيميايي براي توليد فسفر عنصري، كلسيم كاربيد و سيليسيم كاربيد، ساخت الكترود براي بكارگيري در كوره الكتريكي توليد فسفر عنصري، تيتان دي اكسيد، توليد گرافيت استفاده مي شود.

ج) كراكينگ و هيدروكراكينگ كاتاليزي: نفت گاز حاصل از واحدهاي تقطير اتمسفري و تقطير در خلأ و كك سازي بعنوان خوراك واحدهاي كراكينگ كاتاليزوري (كاتاليزگر مناسب زئوليتها هستند) [10] و يا هيدروكراكينگ بكار مي رود. اين واحدها مولكولهاي سنگين را شكسته و آنها را به مواد با ارزشتري مانند بنزين، سوخت جت و نفت كوره سبك تبديل مي كنند. فراورده هاي سيرنشده واحد كراكينگ اول سير
مي شوند  بعد در واحد تبديل و يا واحد پالايش با هيدروژن، كيفيت بهتري پيدا مي كنند، فراورده هاي واحد هيدروكراكينگ، سيرشده هستند.

د) رفرمينگ (تبديل) كاتاليزي و ايزومريزاسيون: نياز به بنزين هاي با عدد اكتان بالا محركي براي استفاده از رفرمينگ كاتاليزي (پلاتين يا رنيوم – پلاتين بر روي آلومين) [10] شد. در رفرمينگ كاتاليزي، تغيير در نقطه جوش ماده اي كه از اين واحد مي گذرد، نسبتاً كم است زيرا مولكولهاي هيدروكربن شكسته نمي شوند بلكه ساختارهاي آنها بازآرايي مي شوند تا آروماتيكهاي با عدد اكتان بالا توليد شوند. منابع خوراك واحد رفرمينگ كاتاليزي عبارتند از: بنزينهاي سنگين تقطير مستقيم (HSR) و نفت سنگين حاصل از واحدهاي برج تقطير نفت خام، كك سازي و كراكينگ.

فراورده هاي حاصل از تبديل كاتاليزي براي فروش بعنوان بنزين معمولي و بنزين سوپر باهم مخلوط مي شوند. عدد اكتان نفتهاي سبك (LSR) را مي توان با استفاده از فرايند ايزومريزاسيون (همپارش) كه طي آن پارافينهاي نرمال (راست زنجير) به همپارهايشان تبديل مي شوند، بهبود بخشيد.

ه) بازيابي بخار (واحد صنعتي گاز): جريانهاي گاز تر حاصل از واحد تقطير نفت خام، كك سازي و واحدهاي كراكينگ در بخش بازيابي بخار، به گاز سوختي، گاز نفتي مايع (LPG)، هيدروكربنهاي سيرنشده (پروپيلن، بوتيلن و پنتن)، نرمال بوتان و ايزوبوتان تفكيك مي شوند. گاز سوختي در كوره هاي پالايشگاه سوزانده مي شود و نرمال بوتان با بنزين و يا LPG مخلوط مي شود. هيدروكربنهاي سيرنشده و ايزوبوتان بمنظور فراورش، به واحدهاي آلكيل دار شدن فرستاده مي شوند.

و) آلكيل دار كردن: افزايش يك گروه آلكيل به هر تركيب را واكنش آلكيل دار كردن مي گويند، ولي در پالايش نفت خام بمعني واكنش دادن اولفين هاي با وزن مولكولي پايين با يك ايزوپارافين و تشكيل ايزوپارافينهاي داراي وزن مولكولي بالاتر بكار مي رود. نياز به سوختهاي هواپيمايي با عدد اكتان بالا انگيزه خوبي براي اين آلكيل دار كردن بود. اگرچه آلكيل دار كردن در فشار و دماي بالا بدون نياز به كاتاليزگر ميسر است اما تنها فرايندهايي از اهميت اقتصادي برخوردار هستند كه در دماهاي پايين و در مجاورت سولفوريك اسيد و هيدروفلوئوريك اسيد انجام مي شود.

ز) اختلاط فراورده ها: بمنظور دستيابي سريع و كم هزينه به محصولات پالايشگاهي از اين عمل استفاده
مي شود. فراورده هاي عمده پالايشگاهي كه از طريق اختلاط بدست مي آيند عبارتند از: بنزين، سوخت جت، نفت كوره و سوخت ديزل كه از مخلوط ميان تقطيرهاي واحد تقطير نفت خام، كك سازي و واحدهاي كراكينگ بدست مي آيند. در برخي از پالايشگاه ها، نفت گاز خلأ سنگين و باقيمانده خام نفتهاي خام نفتني و يا پارافيني را براي توليد روغن هاي روان سازي فراورش (پالايش) مي كنند، پس از حذف آسفالتها در واحد آسفالت زدايي با پروپان، باقيمانده خام تقطير در خلأ و نفت گاز خلأ، بمنظور توليد مواد پايه روغن هاي روانساز، در معرض يك رشته عمليات محدود قرار مي گيرند. نفت گازهاي خلأ و منابع خام آسفالت زدايي شده را نخست بمنظور حذف تركيبات آروماتيكي، با حلال استخراج مي كنند و سپس بمنظور بهبود نقطه ريزش، موم (واكس) زدايي مي كنند. بعد از اين مرحله، اين مواد را بخاطر بهبود رنگ و پايداري، با خاك رسهاي خاص عمل آوري كرده يا در معرض عمل آوري جدي با هيدروژن قرار مي دهند و سپس آنها را براي توليد روغنهاي روانساز مخلوط مي كنند.

فرايندهاي پشتيباني: در پالايشگاهها تعدادي از فرايندها هستند كه مستقيماً در توليد سوختهاي هيدروكربني شركت ندارند از جمله آنها موارد زير را مي توان نام برد: واحدهاي هيدروژن بمنظور توليد هيدروژن مورد نياز واحدهاي هيدروكراكينگ و عمل آوري با هيدروژن، واحد فراوري گاز كه هيدروكربنهاي زودجوش را جدا
مي كند، واحد عمل آوري گاز اسيدي براي جدا كردن گازهاي اسيدي از جمله هيدروژن سولفيد از جريان گاز هيدروكربني، واحد بازيافت گوگرد، سيستمهاي عمل آوري مايع خروجي (فاضلاب پالايشگاه)، كنترل آلودگي ناشي از گازهاي احتراق و بخارات هيدروكربني خروجي از دستگاههاي فرايندي و مخازن ذخيره مواد.

رده بندي فراورده هاي پالايشگاه: در پالايشگاهها بطور كلي اغلب سه نوع فراورده توليد مي شود: فراورده نهايي قابل عرضه به بازار مانند بنزين، فراورده نيمه نهايي كه بايد مراحلي روي آنها صورت گيرد مانند برشهايي كه براي بهينه كردن روغنهاي معدني بكار مي روند، فراورده هاي حد واسط كه بعنوان ماده اوليه در صنعت استفاده مي شوند. بهرحال فراورده هاي حاصل از پالايشگاه را مي توان بصورت زير ليست كرد:

·        گازها، شامل هيدروژن و هيدروكربنهاي گازي شكل (گازهاي صنعتي و پتروشيميايي) و گازهاي مايع شده (LPG) مثل بوتان و پروپان هاي تجاري جهت مصارف خانگي و صنعتي.

·        كربوران ها جهت موتورهاي اتومبيلها، هواپيماها و موتورهاي ديزل.

·        اسانس هاي مخصوص و حلال ها بعنوان پاك كننده لكه ها، حلال در نقاشي، حلال در صنعت.

·        كروزن يا نفت لامپا براي روشنايي و يا ايجاد حرارت.

·        مازوت خانگي، ماده قابل احتراق براي تأسيسات حرارتي خانگي و يا صنعتي با قدرت كم.

·        روغنهاي سبك جهت چرب كردن دستگاههاي مكانيكي كوچك (چرخ خياطي)، روغنهاي سنگين جهت ساخت روغن موتور، روغن سيلندر مورد استفاده در ماشين هاي بخار.

·        پارافين و موم جهت محافظت مواد غذايي و عايق الكتريسيته.

·        مازوت سنگين بعنوان سوخت براي تأسيسات حرارتي با قدرت زياد مانند نيروگاههاي برق و كشتي.

·        آسفالت بصورت قير جهت استفاده در جاده ها يا ساختمانها و همچنين بمنظور قالب گيري و بسته بندي.

·        كك بعنوان سوخت براي صنايع و يا ماده مورد استفاده جهت تهيه الكترودها [2].

بنزين: بنزين برشي از نفت خام است كه بين 70 تا 175 درجه سلسيوس تقطير مي شود و شامل هيدركربنهايي با 5 تا 12 اتم كربن است. در سال 1923 ميلادي برجيوس براي اولين بار از روش هيدروژناسيون براي توليد بنزين استفاده كرد، امروزه از اين روش براي توليد بنزين هواپيما با خاصيت آرام سوزي استفاده مي شود. عدد اكتان بنزين آرام سوزي آن را نشان مي دهد، براي اين منظور تركيبات مختلفي از جمله ايزواكتان، ايزوپنتان، اتيل بنزن و ايزوپروپيل و تترا اتيل سرب به بنزين اضافه مي كنند، از آنجا كه تترا اتيل سرب در موتور اتومبيل رسوب كرده و اشكالاتي ايجاد مي كند با افزودن كلرور يا يرمور اتيلن و تبديل آن به كلرور يا برمور سرب فرار، از شر آن خلاص مي شوند. [2] و [11]

2- گاز: تركيبي از هيدروكربنهاي سبك است كه بطور طبيعي در بالاي مخازن نفتي وجود دارد. گاز طبيعي از پالايش گاز خام بدست مي آيد كه داراي بيش از 80% متان، پروپان، بوتان، كربن مونوكسيد ، كربن دي اكسيد، نيتروژن، هليوم، آرگون و هيدروژن بوده [1] و [2] و در موارد بسيار نادر هيدروژن سولفيد است كه در اين صورت آن را گاز ترش مي گويند. هيدروژن سولفيد بسيار خورنده است و در لوله ها و تأسيسات خوردگي ايجاد مي كند و بايد در پالايشگاه ويژه اي تصفيه شود. گاز طبيعي پس از استخراج و جدا كردن ناخالصي ها با لوله كشي به محل مصرف مانند خانه ها و كارخانه ها و ... منتقل مي شود و البته براي بودار شدن آن به آن مقداري مواد بودار مانند تيو متان CH₃SH اضافه مي كنند، متأسفانه در جاهايي كه خطوط لوله گاز وجود ندارد، گاز طبيعي را بعنوان محصول فرعي توليد نفت، مستقيماً در هوا وارد مي كنند (آلودگي طبيعي) و يا آن را در هواي باز مي سوزانند. اما گاز مايع كه مخلوطي از پروپان و بوتان است اغلب در كپسول هاي فولادي براي سوخت در خانه ها و روشنايي به بازار عرضه مي شود. يكي از راههاي كاهش مصرف بنزين خودروها، گازسوز كردن آنهاست، با اين روش گاز طبيعي فشرده (CNG) كه اكثراً متان است، در مخزن بزرگي در فشار 220 اتمسفر در اتومبيل ذخيره مي شود كه خودرو بتدريج آن را مصرف مي كند، مزيت آن وارد شدن كمتر آلاينده ها به هوا است و عيب آن داغ كردن موتور در تابستان است [4]، از تبديل گاز اتان به اتيلن و سپس با افزودن آب به اتيلن گليكول، از آن بعنوان ضد يخ در اتومبيل استفاده مي كنند. از اتيلن گليكولها همچنين در نساجي، تهيه پلي استر و مواد ضد خورندگي نيز استفاده مي شود و هم ماده اوليه توليد بخيه هاي قابل جذب بدن وبسياري از پلي استرهاست. [4] از گاز براي تهيه كود شيميايي، پلاستيك، دارو و الياف مصنوعي استفاده مي شود.

3- زغال سنگ: يكي ديگر از منابع فسيلي تجديدناپذير است. كل ذخاير آن 06/1 تريليون تن برآورد شده كه اكثراً در امريكا، كشورهاي مشترك المنافع و چين قرار دارد. [2] چيني ها، يوناني ها و روميان از زغال سنگ براي پخت وپز و گرم كردن خانه هاي خود استفاده مي كردند. [12] در حقيقت استخراج زغال سنگ از معدن در حدود قرن دهم ميلادي در آلمان شروع شده است. برحسب شرايط تشكيل زغال سنگ داراي انواع و اقسامي است كه بقرا زير هستند: ليگنيت، زغال سنگ نامرغوب (پست)، زغال سنگ قيري و آنتراسيت.

زغال سنگ بصورت تركيبات آروماتيك ناجور حلقه متشكل از كربن، هيدروژن، اكسيژن، نيتروژن و گوگرد است. از موارد مصرف زغال سنگ مي توان موارد زير را نام برد: توليد برق، بخار در صنايع، حمل و نقل
كشتي ها و قطارها، سوخت كوره پزخانه ها، فرايندهاي متالورژي، فرايند كربونيزاسيون براي توليد كك، گاز زغال سنگ، آمونياك، قطران زغال سنگ و محصولات نفتي سبك، بعنوان پركننده رنگدانه و در تصفيه آب و ....

مواد معدني موجود در زغال سنگ: در زغال سنگ گوگرد [بصورت سولفيد طبيعي آهن (پيريت FeS₂ )، گچ و سولفيدهاي دي آلكيل يا دي آريل ، تيواتر و تيوفن]، كلر بصورت سديم كلريد [در اثر حرارت با سيليس موجود در خاكستر زغال سنگ گاز هيدروژن كلريد را توليد مي كند كه موجب خرابي و خوردگي ديگها و كوره هاي حرارتي مي شود]، فسفر بصورت كلسيم فسفات، نيتروژن بصورت نيتريل هاي آروماتيكي، پيريدينها و پيرول ها [دراثر سوختن بصورت آمونياك و هيدروژن سيانيد خارج مي شود] و خاكستر كه بعد از سوختن برجاي مي ماند.

پيروليز زغال سنگ: تمام انواع زغال سنگها بر اثر گرما تجزيه شده و به مواد مفيدي تبديل مي گردند. بيشتر انواع زغال سنگها در دماي حدود 100 درجع سلسيوس رطوبت خود را از دست مي دهند و تا 400 درجه سلسيوس تجزيه مي شوند و مقداري مواد روغني و گازي شكل توليد مي كنند، تا دماي 450 درجه قطران توليد مي شود كه عمدتاً از تركيبات آروماتيكي مانند بنزن، تولوئن، گزيلن (زايلن)، فنولها، نفتالن، فنانترن، آنتراسن و ... تشكيل شده است، اما اگر دما به 900 درجه سلسيوس برسد قطران خود تجزيه مي شود و از مقدار محصولات مفيد كاسته مي گردد. از پيرليز زغال سنگ، كك، دوده (براي رنگدانه ها)، گرافيت (براي الكترودها)، كربن فعال و مواد ساختماني بدست مي آيد. [1]

منابع

1- شيمي و اجتماع، دكتر محمدرضا ملاردي – دكتر احمد نصيراحمدي، چاپ دوم، 1370

2- http://www.daneshnsmeh.roshd.ir

3- شيمي يك اول دبيرستان ، شوراي تأليف گروه شيمي دفتر برنامه ريزي و تأليف كتابهاي درسي، 1385

4- طلاي سياه، زهرا ارزاني – سيدمحمود اولايي، چاپ اول، 1381

5-  زمين شناسي و معادن، محمدحسين فهمي – عبدالله ايرجي، چاپ اول، ارديبهشت 1365

6- www.nioc.org

7-  www.assaluyeh.com/articles.php?147-fa

8- تاريخ مختصر علم شيمي، دكتر محمدرضا ملاردي – سيدرضا آقاپور مقدم، چاپ اول، زمستان 1369

9- www.Larijani.ir

10-  اصول صنايع شيميايي، هاوارد ال. وايت، سيداحمد ميرشكرايي، انتشارات دانشگاه پيام نور، چاپ اول، اسفند 1371

11-   http://www.Moxrooi.ir

12-  زمين، عباس جعفري، چاپ اول، 1361