石油

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石油又稱原油,是從地下深處開採的棕黑色可燃粘稠液體。主要是各種烷烴、環烷烴、芳香烴的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物經過漫長的演化形成的混合物,與煤一樣屬於化石燃料。石油主要被用來作為燃油和汽油,燃料油和汽油組成目前世界上最重要的一次能源之一。石油也是許多化學工業產品如溶液、化肥、殺蟲劑和塑料等的原料。

目錄

石油的生成與聚集

1.石油的生成

研究表明,石油的生成至少需要200萬年的時間,在現今已發現的油藏中,時間最老的可達到5億年久。在地球不斷演化的漫長歷史過程中,有一些「特殊」時期,如古生代和中生代,大量的植物和動物死亡後,構成其身體的有機物質不斷分解,與泥沙或碳酸質沉澱物等物質混合組成沉積層。由於沉積物不斷地堆積加厚,導致溫度和壓力上升,隨著這種過程的不斷進行,沉積層變為沉積岩,進而形成沉積盆地,這就為石油的生成提供了基本的地質環境。

伴隨各種地質作用,沉積盆地中的沉積物持續不斷地堆積。當溫度和壓力達到一定程度後,沉積物中動植物的有機物質轉化為碳氧化合物分子,最終生成石油和天然氣。

非生物成油的理論是天文學家托馬斯.戈爾德在俄羅斯石油地質學家尼古萊.庫德里亞夫切夫的理論基礎上發展的。這個理論認為在地殼內已經有許多碳,有些這些碳自然地以碳氫化合物的形式存在。碳氫化合物比岩石空隙中的水輕,因此沿岩石縫隙向上滲透。石油中的生物標誌物是由居住在岩石中的、喜熱的微生物導致的,與石油本身無關。

美國在2003年的一項研究,有不少枯乾的油井在經過一段時間的棄置以後,仍然可以生產石油。所以,石油可能並非生物生成的礦物,而是碳氫化合物在地球內部經過放射線作用之後的產物。  

2.石油的聚集

石油不像水聚集在水庫中那樣聚集在沉積盆地最初形成的岩石——生油源岩,也就是沉積岩中,而是透過岩石的孔隙,被擠壓到壓力分布更低的岩石裂縫和孔隙中,直至停留在被完全封閉的儲集岩中。儲集岩是聚集石油的岩石。儲集岩形成了儲藏石油的地質環境——圈閉構造,它是阻止石油被繼續運移的地質構造。石油的這種聚集方式就如同水被一塊綿吸收一樣。正因為有了儲集岩和圈閉構造,石油才能安靜地在地下定居,等待發掘者的到來。     

形貌與成分

原油的顏色非常豐富,有紅、金黃、墨綠、黑、褐紅、甚至透明;原油的顏色是它本身所含膠質、瀝青質的含量,含的越高顏色越深。原油的顏色越淺其油質越好!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(這是其主要成分)、膠質(一種粘性的半固體物質)、瀝青質(暗褐色或黑色脆性固體物質)、碳質(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、有色的可燃性油質液體!天然氣是以氣態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。

石油的性質因產地而異,密度為0.8 ~ 1.0 克/厘米3,粘度範圍很寬,凝固點差別很大(30 ~ -60°C),沸點範圍為常溫到500°C以上,可容於多種有機溶劑,不溶於水,但可與水形成乳狀液。 組成石油的化學元素主要是碳 (83% ~ 87%)、氫(11% ~ 14%),其餘為硫(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成石油的主要組成部分,約佔95% ~ 99%,含硫、 氧、氮的化合物對石油產品有害, 在石油加工中應盡量除去。不同產地的石油中,各種烴類的結構和所佔比例相差很大, 但主要屬於烷烴、環烷烴、芳香烴三類。 通常以烷烴為主的石油稱為石蠟基石油;以環烷烴、芳香烴為主的稱環烴基石油;介於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,渣油佔1/3。組成不同類的石油,加工方法有差別,產品的性能也不同,應當物盡其用。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。

石油產品的分類

石油經過加工提煉,可以得到的產品大致可分為四大類:

一石油燃料

石油燃料是用量最大的油品。按其用途和使用範圍可以分為如下五種:

1、點燃式發動機燃料 有航空汽油,車用汽油等。

2、噴氣式發動機燃料(噴氣燃料) 有航空煤油。

3、壓燃式發動機燃料(柴油機燃料) 有高速、中速、低速柴油。

4、液化石油氣燃料 即液態烴。

5、鍋爐燃料 有爐用燃料油和船舶用燃料油。

二 潤滑油和潤滑脂

潤滑油和潤滑脂被用來減少機件之間的摩擦,保護機件以延長它們的使用壽命並節省動力。它們的數量只佔全部石油產品的5%左右,但其品種繁多。

三 蠟、瀝青和石油焦

它們是從生產燃料和潤滑油時進一步加工得來的,其產量約為所加工原油的百分幾。

四 溶劑和石油化工產品

後者是有機合成工業的重要基本原料和中間體。  

石油產品精製

各裝置生產的油品一般還不能直接作為商品,為滿足商品要求,除需進行調合、添加添加劑外,往往還需要進一步精製,除去雜質,改善性能以滿足實際要求。常見的雜質有含硫、氮、氧的化合物,以及混在油中的蠟和膠質等不理想成分。它們可使油品有臭味,色澤深,腐蝕機械設備,不易保存。除去雜質常用的方法有酸鹼精製、脫臭、加氫、溶劑精製、白土精製、脫蠟等。酸精製是用硫酸處理油品,可除去某些含硫化合物、含氮化合物和膠質。鹼精製是用燒鹼水溶液處理油品,如汽油、柴油、潤滑油,可除去含氧化合物和硫化物,並可除去酸精製時殘留的 硫酸。酸精製與鹼精製常聯合應用,故稱酸鹼精製。脫臭是針對含硫高的 原油製成的汽、煤、柴油,因含硫醇而產生惡臭。硫醇含量高時會引起油品生膠質,不易保存。可採用催化劑存在下,先用鹼液處理,再用空氣氧化。加氫是在催化劑存在下,於300~425℃, 1.5兆帕壓力下加氫,可除去含硫、氮、氧的化合物和金屬雜質,改進油品的 儲存性能和腐蝕性、燃燒性,可用於各種油品。脫蠟主要用於精製航空煤油、柴油等。油中含蠟,在低溫下形成蠟的結晶,影響流動性能,並易於堵塞管道。脫蠟對航空用油十分重要。脫蠟可用分子篩吸附。潤滑油的精製常採用溶劑精製脫除不理想成分, 以改善組成和顏色。有時需要脫蠟。白土精製一般放在精製工序的 最後, 用白土(主要由二氧化矽和三氧化二鋁組成)吸附有害的物質。

酸精製

是用硫酸處理油品,可除去某些含硫化合物、含氮化合物和膠質。

鹼精製

是用燒鹼水溶液處理油品,如汽油、柴油、潤滑油,可除去含氧化合物和硫化物,並可除去酸精製時殘留的硫酸。酸精製與鹼精製常聯合應用, 故稱酸鹼精製。

脫臭

是針對含硫高的原油製成的汽、煤、柴油,因含硫醇而產生惡臭,硫醇含量高時會引起油品生膠質,不易保存。可採用催化劑存在下,先用鹼液處理,再用空氣氧化。

加氫

是在催化劑存在下於300~425℃,1.5兆帕壓力下加氫,可除去含硫、氮、氧的化合物和金屬雜質,改進油品的 儲存性能和腐蝕性、燃燒性,可用於各種油品。

脫蠟

主要用於精製航空煤油、柴油等。油中含蠟,在低溫下形成蠟的結晶,影響流動性能,並易於堵塞管道。脫 蠟對航空用油十分重要。脫蠟可用分子篩吸附。潤滑油的 精製常採用溶劑精製脫除不理想成分,以改善組成和顏色。有時需要脫蠟。

白土精製

一般放在精製工序的最後,用白土(主要由二氧化矽和三氧化二鋁組成)吸附有害的物質。

潤滑油

原料主要來自原油的蒸餾,潤滑油最主要的性能是粘度、安定性和潤滑性。生產潤滑油的基本過程實質上是除去原料油中的不理想組分,主要是膠質、瀝青質和含硫、氮、氧的化合物以及蠟、多環芳香烴,這些組分主要影響粘度、安定性、色澤。方法有溶劑精製、脫蠟和脫瀝青、加氫和白土精製。

溶劑精製

是利用溶劑對不同組分的溶解度不同達到精製的目的,為絕大多數的潤滑油生產過程所採用。常用溶劑有糠醛和苯酚。生產過程與重整裝置的芳香烴抽提相似。

溶劑脫蠟

是除去潤滑油原料中易在低溫下產生結晶的組分,主要指石蠟,脫蠟採用冷結晶法,為克服低溫下粘度過大,石蠟結晶太小不便過濾,常加入對蠟無溶解作用的混合溶劑,如甲苯甲基乙基酮,故脫蠟常稱為酮苯脫蠟。

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