漫談石油

文/秋 實

石油又稱原油，是從地下深處開采的棕黑色可燃黏稠液體。最早提出“石油”一詞的是公元977年中國北宋編著的《太平廣記》。正式命名為“石油”是根據(jù)中國北宋杰出的科學(xué)家沈括（公元1031～1095）在所著《夢溪筆談》中根據(jù)這種油《生于水際砂石，與泉水相雜，惘惘而出》而命名的。在“石油一詞出現(xiàn)之前，國外稱石油為“魔鬼的汗珠”、“發(fā)光的水”等，中國稱“石脂水”、“猛火油”、“石漆”等。

我們平時的日常生活中到處都可以見到石油或其附屬品的身影，不知你注意了嗎？比如汽油、柴油、煤油、潤滑油、瀝青、塑料、纖維等還有很多！這些都是從石油中提煉出來的；而我們?nèi)粘Ｋ玫奶烊粴猓ㄒ夯瘹猓┦菑膶ｉT的氣田中產(chǎn)出的！通過輸氣管道和氣站再到各家各戶。

石油的來源

目前就石油的成因有兩種說法：①無機論 即石油是在基性巖漿中形成的；②有機論 即各種有機物如動物、植物、特別是低等的動植物像藻類、細菌、蚌殼、魚類等死后埋藏在不斷下沉缺氧的海灣、瀉湖、三角洲、湖泊等地經(jīng)過許多物理化學(xué)作用，最后逐漸形成為石油。

原油的顏色非常豐富,紅、金黃、墨綠、黑、褐紅、甚至透明；原油的顏色是它本身所含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的含量，含的越高顏色越深。原油的顏色越淺其油質(zhì)越好！透明的原油可直接加在汽車油箱中代替汽油！原油的成分主要有：油質(zhì)（這是其主要成分）、膠質(zhì)（一種黏性的半固體物質(zhì)）、瀝青質(zhì)（暗褐色或黑色脆性固體物質(zhì)）、碳質(zhì)（一種非碳氫化合物）。

石油由碳氫化合物為主混合而成的，具有特殊氣味的、有色的可燃性油質(zhì)液體！天然氣是以氣態(tài)的碳氫化合物為主的各種氣體組成的，具有特殊氣味的、無色的易燃性混合氣體。

在整個的石油系統(tǒng)中分工也是比較細的：物探專門負責(zé)利用各種物探設(shè)備并結(jié)合地質(zhì)資料在可能含油氣的區(qū)域內(nèi)確定油氣層的位置；鉆井利用鉆井的機械設(shè)備在含油氣的區(qū)域鉆探出1口油井并錄取該地區(qū)的地質(zhì)資料；井下作業(yè)利用井下作業(yè)設(shè)備在地面向井內(nèi)下入各種井下工具或生產(chǎn)管柱以錄取該井的各項生產(chǎn)資料，或使該井正常產(chǎn)出原油或天然氣并負責(zé)日后石油井的維護作業(yè)；采油在石油井的正常生產(chǎn)過程中錄取石油井的各項生產(chǎn)資料并對石油井的生產(chǎn)設(shè)備進行日常維護；集輸負責(zé)原油的對外輸送工作；煉油將輸送到煉油廠的原油按要求煉制出不同的石油產(chǎn)品如汽油、柴油、煤油等。

石油的性質(zhì)因產(chǎn)地而異，密度為0.8～1.0g/cm3，黏度范圍很寬，凝固點差別很大（30～60℃），沸點范圍為常溫到500℃以上，可溶于多種有機溶劑，不溶于水，但可與水形成乳狀液。 組成石油的化學(xué)元素主要是碳（83%～87%）、氫（11%～14%），其余為硫（0.06%～0.8%）、氮（0.02%～1.7%）、氧（0.08%～1.82%）及微量金屬元素（鎳、釩、鐵等）。由碳和氫化合形成的烴類構(gòu)成石油的主要組成部分，約占95%～99%。含硫、氧、氮的化合物對石油產(chǎn)品有害， 在石油加工中應(yīng)盡量除去。不同產(chǎn)地的石油中，各種烴類的結(jié)構(gòu)和所占比例相差很大，但主要屬于烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴3類。通常以烷烴為主的石油稱為石蠟基石油；以環(huán)烷烴、芳香烴為主的稱環(huán)烴基石油；介于二者之間的稱中間基石油。我國主要原油的特點是含蠟較多，凝固點高，硫含量低，鎳、氮含量中等，釩含量極少。除個別油田外，原油中汽油餾分較少，渣油占三分之一。組成不同類的石油，加工方法有差別，產(chǎn)品的性能也不同，應(yīng)當(dāng)物盡其用。大慶原油的主要特點是含蠟量高，凝點高，硫含量低，屬低硫石蠟基原油。

石油開發(fā)利用的四個環(huán)節(jié)

從尋找石油到利用石油，大致要經(jīng)過4個主要環(huán)節(jié)，即尋找、開采、輸送和加工，這4個環(huán)節(jié)一般又分別稱為“石油勘探”、“油田開發(fā)”、“油氣集輸”和“石油煉制”。下面就這四個環(huán)節(jié)來追溯一下石油工業(yè)的發(fā)展歷史。

“石油勘探”有許多方法，但地下是否有油，最終要靠鉆井來證實。一個國家在鉆井技術(shù)上的進步程度，往往反映了這個國家石油工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，因此，有的國家競相宣布本國鉆了世界上第一口油井，以表示他們在石油工業(yè)發(fā)展上邁出了最早的一步。

“油田開發(fā)”指的是用鉆井的辦法證實了油氣的分布范圍，并且有井可以投入生產(chǎn)而形成一定生產(chǎn)規(guī)模。從這個意義上說，1821年四川富順縣自流井氣田的開發(fā)是世界上最早的天然氣田。

“油氣集輸”技術(shù)也隨著油氣的開發(fā)應(yīng)運而生，公元1875年左右，自流井氣田采用當(dāng)?shù)厥a(chǎn)的竹子為原料，去節(jié)打通，外用麻布纏繞涂以桐油，連接成我們現(xiàn)在稱呼的“輸氣管道”，總長二、三百里，在當(dāng)時的自流井地區(qū)，綿延交織的管線翻越丘陵，穿過溝澗，形成輸氣網(wǎng)絡(luò)，使天然氣的應(yīng)用從井的附近延伸到遠距離的鹽灶，推動了氣田的開發(fā)，使當(dāng)時的天然氣達到年產(chǎn)七千多萬立方米。

至于“石油煉制”，起始的年代還要更早一些，北魏時所著的《水經(jīng)注》，成書年代大約是公元512～518年，書中介紹了從石油中提煉潤滑油的情況。英國科學(xué)家約瑟在有關(guān)論文中指出：“在公元十世紀(jì)，中國就已經(jīng)有石油而且大量使用。由此可見，在這以前中國人就對石油進行蒸餾加工了”。說明早在公元六世紀(jì)我國就萌發(fā)了石油煉制工藝。

石油化工的發(fā)展

石油化工的發(fā)展與石油煉制工業(yè)、以煤為基本原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品和三大合成材料的發(fā)展有關(guān)。石油煉制起源于19世紀(jì)20年代。20世紀(jì)20年代汽車工業(yè)飛速發(fā)展，帶動了汽油生產(chǎn)。為擴大汽油產(chǎn)量，以生產(chǎn)汽油為目的熱裂化工藝開發(fā)成功，隨后，40年代催化裂化工藝開發(fā)成功，加上其他加工工藝的開發(fā)，形成了現(xiàn)代石油煉制工藝。為了利用石油煉制副產(chǎn)品的氣體，1920年開始以丙烯生產(chǎn)異丙醇，這被認為是第一個石油化工產(chǎn)品。20世紀(jì)50年代，在裂化技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)了以制取乙烯為主要目的的烴類水蒸汽高溫裂解，簡稱裂解技術(shù)，裂解工藝的發(fā)展為發(fā)展石油化工提供了大量原料。同時，一些原來以煤為基本原料（通過電石、煤焦油）生產(chǎn)的產(chǎn)品陸續(xù)改由石油為基本原料，如氯乙烯等。在20世紀(jì)30年代，高分子合成材料大量問世。按工業(yè)生產(chǎn)時間排序為：1931年為氯丁橡膠和聚氯乙烯，1933年為高壓法聚乙烯，1935年為丁腈橡膠和聚苯乙烯，1937年為丁苯橡膠，1939年為尼龍66。第二次世界大戰(zhàn)后石油化工技術(shù)繼續(xù)快速發(fā)展，1950年開發(fā)了腈綸，1953年開發(fā)了滌綸，1957年開發(fā)了聚丙烯。石油化工高速發(fā)展的原因是：有大量廉價的原料供應(yīng)（50～60年代，原油每噸約15美元）；有可靠的、有發(fā)展?jié)摿Φ纳a(chǎn)技術(shù)；產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，開拓了新的應(yīng)用領(lǐng)域。原料、技術(shù)、應(yīng)用三個因素的綜合，實現(xiàn)了由煤化工向石油化工的轉(zhuǎn)換，完成了化學(xué)工業(yè)發(fā)展史上的一次飛躍。 20世紀(jì)70年代以后，原油價格上漲（1996年每噸約170美元），石油化工發(fā)展速度下降，新工藝開發(fā)趨緩， 并向著采用新技術(shù)，節(jié)能，優(yōu)化生產(chǎn)操作，綜合利用原料，向下游產(chǎn)品延伸等方向發(fā)展。一些發(fā)展中國家大力建立石化工業(yè)，使發(fā)達國家所占比重下降。1996年，全世界原油加工能力為38億噸，生產(chǎn)化工產(chǎn)品用油約占總量的10%。

石油化工在國民經(jīng)濟中的作用

一是石油化工是能源的主要供應(yīng)者。石油煉制生產(chǎn)的汽油、煤油、柴油、重油以及天然氣是當(dāng)前主要能源的主要供應(yīng)者。我國1995年生產(chǎn)了燃料油為8千萬噸。目前，全世界石油和天然氣消費量約占總能耗量60%；我國因煤炭使用量大，石油的消費量不到20%。石油化工提供的能源主要作汽車、拖拉機、飛機、輪船、鍋爐的燃料，少量用作民用燃料。能源是制約我國國民經(jīng)濟發(fā)展的一個因素，石油化工約消耗總能源的8.5%，應(yīng)不斷降低能源消費量。

二是石油化工是材料工業(yè)的支柱之一。金屬、無機非金屬材料和高分子合成材料，被稱為三大材料。全世界石油化工提供的高分子合成材料目前產(chǎn)量約1.45億噸，1996年，我國已超過800萬噸。除合成材料外，石油化工還提供了絕大多數(shù)的有機化工原料，在屬于化工領(lǐng)域的范疇內(nèi)，除化學(xué)礦物提供的化工產(chǎn)品外，石油化工生產(chǎn)的原料，在各個部門大顯身手。

三是石油化工促進了農(nóng)業(yè)的發(fā)展。農(nóng)業(yè)是我國國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。石化工業(yè)提供的氮肥占化肥總量的80%，農(nóng)用塑料薄膜的推廣使用，加上農(nóng)藥的合理使用以及大量農(nóng)業(yè)機械所需各類燃料，形成了石化工業(yè)支援農(nóng)業(yè)的主力軍。

四是各工業(yè)部門離不開石化產(chǎn)品?，F(xiàn)代交通工業(yè)的發(fā)展與燃料供應(yīng)息息相關(guān)，可以毫不夸張地說，沒有燃料， 就沒有現(xiàn)代交通工業(yè)。金屬加工、各類機械毫無例外需要各類潤滑材料及其它配套材料，消耗了大量石化產(chǎn)品。全世界潤滑油脂產(chǎn)量約2千萬噸，我國約180萬噸。建材工業(yè)是石化產(chǎn)品的新領(lǐng)域，如塑料關(guān)材、門窗、鋪地材料、涂料被稱為化學(xué)建材。輕工、紡織工業(yè)是石化產(chǎn)品的傳統(tǒng)用戶，新材料、新工藝、新產(chǎn)品的開發(fā)與推廣，無不有石化產(chǎn)品的身影。當(dāng)前，高速發(fā)展的電子工業(yè)以及諸多的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，對石化產(chǎn)品， 尤其是以石化產(chǎn)品為原料生產(chǎn)的精細化工產(chǎn)品提出了新要求，這對發(fā)展石化工業(yè)是個巨大的促進。

五是石化工業(yè)的建設(shè)和發(fā)展離不開各行各業(yè)的支持。國內(nèi)外的石化企業(yè)都是集中建設(shè)一批生產(chǎn)裝置，形成大型石化工業(yè)區(qū)。在區(qū)內(nèi)，煉油裝置為“龍頭”，為石化裝置提供裂解原料，如輕油、柴油，并生產(chǎn)石化產(chǎn)品；裂解裝置生產(chǎn)乙烯、丙烯、苯、二甲苯等石化基本原料；根據(jù)需求建設(shè)以上述原料為主生產(chǎn)合成材料和有機原料的系列生產(chǎn)裝置，其產(chǎn)品、原料有一定比例關(guān)系。如要求年產(chǎn)30萬噸乙烯，粗略計算，約需裂解原料120萬噸， 對應(yīng)煉油廠加工能力約250萬噸，可配套生產(chǎn)合成材料和基本有機原料80萬～90萬噸。由此可見， 建設(shè)石化工業(yè)區(qū)要投入大量資金，廠區(qū)選址適當(dāng)，不但要保證原料和產(chǎn)品的運輸，而且要有充分的電力、水供應(yīng)及其他配套的基礎(chǔ)工程設(shè)施。各生產(chǎn)裝置需要大量標(biāo)準(zhǔn)、定性的機械、設(shè)備、儀表、管道和非定型專用設(shè)備。 制造機械設(shè)備涉及材料品種多，要求各異，有些重點設(shè)備高速超過50米，單件重幾百噸；有的要求耐熱1000℃，有的要求耐冷-150℃。有些關(guān)鍵設(shè)備需在國際市場采購。所有這些都需要冶金、電力、機械、儀表、建筑、環(huán)保各行業(yè)支持。石化行業(yè)是個技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)。 生產(chǎn)方法和生產(chǎn)工藝的確定，關(guān)鍵設(shè)備的選型、選用、制造等一系列技術(shù)，都要求由專有或獨特的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定， 如從國外引進，要支付專利或技術(shù)訣竅使用費。因此，只有加強基礎(chǔ)學(xué)科，尤其是有機化學(xué)、高分子化學(xué)、催化、化學(xué)工程、電子計算機、自動化等方面的研究工作，加強相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的培養(yǎng)，使之掌握和采用先進科研成果，再配合相關(guān)的工程技術(shù)，石化工業(yè)才有可能不斷發(fā)展，登上新臺階。