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”是根據中國北宋杰出的科學家沈括（公元1031～1095）在所著《夢溪筆談》中根據這種油《生于水際砂石，與泉水相雜，惘惘而出》而命名的。在“石油一詞出現之前，國外稱石油為“魔鬼的汗珠”、“發光的水”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；而我們日常所用的天然氣（液化氣）是從專門的氣田中產出的！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、湖泊等地經過許多物理化學作用，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、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（一種黏性的半固體物質）、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。

在整個的石油系統中分工也是比較細的：物探專門負責利用各種物探設備并結合地質資料在可能含油氣的區域內確定油氣層的位置；鉆井利用鉆井的機械設備在含油氣的區域鉆探出1口油井并錄取該地區的地質資料；井下作業利用井下作業設備在地面向井內下入各種井下工具或生產管柱以錄取該井的各項生產資料，或使該井正常產出原油或天然氣并負責日后石油井的維護作業；采油在石油井的正常生產過程中錄取石油井的各項生產資料并對石油井的生產設備進行日常維護；集輸負責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品如汽油、柴油、煤油等。

石油的性質因產地而異，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占比例相差很大，但主要屬于烷烴、環烷烴、芳香烴3類。通常以烷烴為主的石油稱為石蠟基石油；以環烷烴、芳香烴為主的稱環烴基石油；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。

石油開發利用的四個環節

從尋找石油到利用石油，大致要經過4個主要環節，即尋找、開采、輸送和加工，這4個環節一般又分別稱為“石油勘探”、“油田開發”、“油氣集輸”和“石油煉制”。下面就這四個環節來追溯一下石油工業的發展歷史。

“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上的進步程度，往往反映了這個國家石油工業的發展狀況，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發展上邁出了最早的一步。

“油田開發”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而形成一定生產規模。從這個意義上說，1821年四川富順縣自流井氣田的開發是世界上最早的天然氣田。

“油氣集輸”技術也隨著油氣的開發應運而生，公元1875年左右，自流井氣田采用當地盛產的竹子為原料，去節打通，外用麻布纏繞涂以桐油，連接成我們現在稱呼的“輸氣管道”，總長二、三百里，在當時的自流井地區，綿延交織的管線翻越丘陵，穿過溝澗，形成輸氣網絡，使天然氣的應用從井的附近延伸到遠距離的鹽灶，推動了氣田的開發，使當時的天然氣達到年產七千多萬立方米。

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。英國科學家約瑟在有關論文中指出：“在公元十世紀，中國就已經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我國就萌發了石油煉制工藝。

石油化工的發展

石油化工的發展與石油煉制工業、以煤為基本原料生產化工產品和三大合成材料的發展有關。石油煉制起源于19世紀20年代。20世紀20年代汽車工業飛速發展，帶動了汽油生產。為擴大汽油產量，以生產汽油為目的熱裂化工藝開發成功，隨后，40年代催化裂化工藝開發成功，加上其他加工工藝的開發，形成了現代石油煉制工藝。為了利用石油煉制副產品的氣體，1920年開始以丙烯生產異丙醇，這被認為是第一個石油化工產品。20世紀50年代，在裂化技術基礎上開發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，裂解工藝的發展為發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）生產的產品陸續改由石油為基本原料，如氯乙烯等。在20世紀30年代，高分子合成材料大量問世。按工業生產時間排序為：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。第二次世界大戰后石油化工技術繼續快速發展，1950年開發了腈綸，1953年開發了滌綸，1957年開發了聚丙烯。石油化工高速發展的原因是：有大量廉價的原料供應（50～60年代，原油每噸約15美元）；有可靠的、有發展潛力的生產技術；產品應用廣泛，開拓了新的應用領域。原料、技術、應用三個因素的綜合，實現了由煤化工向石油化工的轉換，完成了化學工業發展史上的一次飛躍。 20世紀70年代以后，原油價格上漲（1996年每噸約170美元），石油化工發展速度下降，新工藝開發趨緩， 并向著采用新技術，節能，優化生產操作，綜合利用原料，向下游產品延伸等方向發展。一些發展中國家大力建立石化工業，使發達國家所占比重下降。1996年，全世界原油加工能力為38億噸，生產化工產品用油約占總量的10%。

石油化工在國民經濟中的作用

一是石油化工是能源的主要供應者。石油煉制生產的汽油、煤油、柴油、重油以及天然氣是當前主要能源的主要供應者。我國1995年生產了燃料油為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濟發展的一個因素，石油化工約消耗總能源的8.5%，應不斷降低能源消費量。

二是石油化工是材料工業的支柱之一。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的有機化工原料，在屬于化工領域的范疇內，除化學礦物提供的化工產品外，石油化工生產的原料，在各個部門大顯身手。

三是石油化工促進了農業的發展。農業是我國國民經濟的基礎產業。石化工業提供的氮肥占化肥總量的80%，農用塑料薄膜的推廣使用，加上農藥的合理使用以及大量農業機械所需各類燃料，形成了石化工業支援農業的主力軍。

四是各工業部門離不開石化產品?，F代交通工業的發展與燃料供應息息相關，可以毫不夸張地說，沒有燃料， 就沒有現代交通工業。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，消耗了大量石化產品。全世界潤滑油脂產量約2千萬噸，我國約180萬噸。建材工業是石化產品的新領域，如塑料關材、門窗、鋪地材料、涂料被稱為化學建材。輕工、紡織工業是石化產品的傳統用戶，新材料、新工藝、新產品的開發與推廣，無不有石化產品的身影。當前，高速發展的電子工業以及諸多的高新技術產業，對石化產品， 尤其是以石化產品為原料生產的精細化工產品提出了新要求，這對發展石化工業是個巨大的促進。

五是石化工業的建設和發展離不開各行各業的支持。國內外的石化企業都是集中建設一批生產裝置，形成大型石化工業區。在區內，煉油裝置為“龍頭”，為石化裝置提供裂解原料，如輕油、柴油，并生產石化產品；裂解裝置生產乙烯、丙烯、苯、二甲苯等石化基本原料；根據需求建設以上述原料為主生產合成材料和有機原料的系列生產裝置，其產品、原料有一定比例關系。如要求年產30萬噸乙烯，粗略計算，約需裂解原料120萬噸， 對應煉油廠加工能力約250萬噸，可配套生產合成材料和基本有機原料80萬～90萬噸。由此可見， 建設石化工業區要投入大量資金，廠區選址適當，不但要保證原料和產品的運輸，而且要有充分的電力、水供應及其他配套的基礎工程設施。各生產裝置需要大量標準、定性的機械、設備、儀表、管道和非定型專用設備。 制造機械設備涉及材料品種多，要求各異，有些重點設備高速超過50米，單件重幾百噸；有的要求耐熱1000℃，有的要求耐冷-150℃。有些關鍵設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、環保各行業支持。石化行業是個技術密集型產業。 生產方法和生產工藝的確定，關鍵設備的選型、選用、制造等一系列技術，都要求由專有或獨特的技術標準所規定， 如從國外引進，要支付專利或技術訣竅使用費。因此，只有加強基礎學科，尤其是有機化學、高分子化學、催化、化學工程、電子計算機、自動化等方面的研究工作，加強相關專業技術人員的培養，使之掌握和采用先進科研成果，再配合相關的工程技術，石化工業才有可能不斷發展，登上新臺階。