石油

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  石油汉语拼音:Shiyou;英语:Petroleum),赋存于地下岩石空隙中的一种液态燃料。在未进行加工前又称原油,为黏稠液体,属可燃有机矿产,是主要的能源。它是各种碳氢化合物(烃类)与少量含硫、氮、氧的非烃化合物组成的复杂混合物,还含有微量矾、镍、砷等元素。广义的石油指自然界中存在于地下的气态的烃类气体、液态的原油、固态的沥青、地蜡等。在中国,石油一词最早见于北宋时期沈括的《梦溪笔谈》,古籍中石油异名很多,曾称为石漆、水肥、黑香油、石脂水、猛火油、石脑油、石液、石蜡、火井油、雄黄油、硫磺油、泥油、地蜡、耶亚黑等。英文petroleum一词源于希腊文petra(岩)和拉丁文oleum(油),意指岩石中的油。

物理性质

  1.颜色。原油在透射光下,呈多种颜色,从无色到淡黄色、黄褐色、深褐色、黑绿色至黑色,常见的石油呈黑褐色。

  2.相对密度。20℃时一般介于0.75~1.00之间;大于1.00和小于0.75的石油,在自然界也有发现。

  3.黏度。在外力作用下,阻止其质点相对移动的能力,它用绝对动力黏度来表示,单位为Pa·s(帕斯卡·秒),随温度升高,原油黏度降低,压力加大,黏度随之增加,同时随化学组成的不同,原油从常温下接近于水态到呈半固态状稠油。

  4.凝固点。在101.325千帕(约1.0工程大气压)压强下,液态开始相变为固体的温度。原油凝固点变化很大,有超过30℃的,也有低于-60℃的。

  5.荧光性。石油及其大部分的产品,除轻汽油和石蜡外,在紫外线的照射下,均可发荧光。

  6.旋光性。大多数石油都有旋光性,这是石油有机成因的有力证据。

  7.溶解性。石油难溶于水,易溶于氯仿、四氯化碳、苯等有机溶剂。

化学组成

  1.元素组成。主要是碳、氢,其次为硫、氮、氧。石油中碳的含量为83%~87%,氢的含量为11%~14%,硫、氮、氧及微量元素的总含量一般只有1%~4%。

  2.化合物组成。石油是由碳、氢元素组成的烃类化合物和含硫、氮、氧元素的非烃化合物构成。石油中已鉴定出3,000多种化合物,其中烃类化合物有230种以上,是组成石油的基本化合物。烃类化合物按其分子结构分为:烷烃(又称脂肪族烃,属链状结构饱和烃)、环烷烃(分子中含有碳环结构的饱和烃)和芳烃(苯环化合物,属不饱和烃)三类。世界各地所产原油,在烃类组成上差别很大。中国陆相原油以烷烃为主,俄罗斯巴库石油含大量环烷烃。非烃类化合物主要有含硫化合物(如硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化合物等)、含氮化合物(如吡啶、喹啉等碱性氮化物和吡咯、卟啉等非碱性氮化物)、含氧化合物(如环烷酸、脂肪酸等酸性氧化物和醛、酮等中性氧化物)。

  3.组分。石油对中性有机溶剂和吸附剂有选择性溶解和吸附的性能。可以选用不同的有机溶剂和吸附剂,将石油分成若干部分,每一部分就是一个组分。石油的组分一般可划分3种:(a)烃类(饱和烃和芳烃),曾称油质,可溶于石油醚而不被硅胶吸附的部分。(b)胶质,用苯、酒精–苯从硅胶吸附物中分别溶解的产物,包括芳香烃和一些具有复杂元素的芳香烃结构化合物及非烃化合物。(c)沥青质,可以溶解于氯仿但不溶于石油醚的部分,它是非烃的一部分,由高分子化合物组成。

  4.馏分组成。不同的化合物具有不同沸点,对石油加热蒸馏,可将石油分离成不同的沸点范围(馏程),亦是不同大小的分子组,其每一部分就是一个馏分。由石油分离出的全部馏分称为石油的馏分组成。

原油分类

  为了生产和商业上的应用,将原油按其某些性质进行分类。主要有:

  1.按相对密度分类。相对密度大小对于其开采、储运和加工成本都有影响。在石油市场上,黏度也是以质论价的重要指标。原油按密度大小可分为:凝析油、正常原油(又分轻质油、中质油、重质油)、重油(稠油)、特重油(特稠油)等(表2)。

  2.按硫含量分类。原油硫含量对原油的加工和应用有不利影响,通常按硫含量的高低进行分类。一般将硫含量低于0.5%的称为低硫原油,硫含量在0.5%~2.0%之间的称为含硫原油,硫含量高于2.0%的称为高硫原油。

  3.按蜡含量分类。原油中蜡含量也影响开采、储运,同时蜡又是重要能源。一般将蜡含量低于2.5%的原油称低蜡原油;蜡含量2.5%~10.0%之间的称含蜡原油;高于10.0%的原油称高蜡原油。中国陆相原油大多数为高蜡原油。此外,按烃类组成又分为石蜡基原油(含烷烃多,高沸点馏分含石蜡多)、环烷基原油(环烷烃较多)和混合基原油(又称中间基原油,烷烃和环烷烃含量基本相近)。

石油成因

  由于对石油的原始物质的看法不同,出现了有机与无机成因之说,形成了两大学派。无机成油说认为,石油是在地下深处在高温、高压条件下,碳、氧元素或这些元素的无机化合物,通过化学反应合成的。有机成油说认为,石油是在地质历史发展过程中,由分散在沉积物中的动、植物有机体在一定深度和相应地热条件下的适宜环境内,经过复杂的化学和生物化学作用转化而形成的。石油勘探实践表明,世界上已发现的油气田几乎都分布在富含有机质的沉积岩区,火成岩或变质岩中储存的具有工业价值的石油,大多数都能证明是由附近的沉积岩中生成的石油运移而来。在有机成油说中,又有早期成油说(认为有机质在成岩作用早期生成烃类)和晚期成油说。晚期成油说也称干酪根成油说,即沉积物埋藏到较大深度,到了成岩作用晚期和后生作用初期,沉积物中的不溶有机质(干酪根)达到成熟,热解生成石油和天然气。由于干酪根成油说能比较合理地解释石油的生成和分布,因而成为油气资源评价的重要依据。

石油用途

  石油及其产品广泛应用于工业、农业、交通运输、日常生活等各个方面:

  1.石油是世界上最主要的能源,最重要的动力燃料。具有燃烧完全、发热量高、运输方便等优点。在古代,沥青被用于建筑、筑路、油漆、堵船缝、防水和医药。近代石油第一个重要用途是作为照明用的灯油。汽车问世后,石油作为内燃机燃料被广泛应用。汽车、飞机等对石油的需要,促使石油炼制业发展。除汽油外,石油是石油气、煤油、柴油、润滑油、渣油、沥青和石蜡的来源。

  2.重要的化工原料。由石油和天然气生产的乙烯、丙烯、苯、甲苯、二甲苯和乙炔等,是现代化学工业的重要原料。如乙烯是制造合成纤维、合成橡胶和合成塑料的基本化工原料。苯、甲苯、二甲苯也是上述三大合成材料和医药、农药、炸药的重要原料,而且是现代尖端科学技术不可缺少的重要原料。

  3.农业用化肥的生产,主要也是以石油和天然气为原料。