汽油组成元素(工业经济发展的血液-----石油)

Posted 2023-05-31

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汽油组成元素(工业经济发展的血液-----石油)

石油，是一种粘稠的、深褐色液体，被称为“工业的血液”。主要成分是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。石油主要被用来作燃油和汽油，也是许多化学工业产品的原料。

一、石油的生成原因

石油是一种不可再生的原料。石油的生成至少需要200万年的时间，在现今已发现的油藏中，时间最老的达5亿年之久。且一些石油是在侏罗纪生成。

在地球不断演化的漫长历史过程中，有一些"特殊"时期，如古生代和中生代，大量的植物和动物死亡后，构成其身体的有机物质不断分解，与泥沙或碳酸质沉淀物等物质混合组成沉积层。含有机质的动植物残骸被埋入地下后和泥沙组成了有机淤泥，由于地层的原因不断地被一层一层地掩埋，愈埋愈深，最后与外面的空气隔绝，造成了一个缺氧的环境，加上深层处温度的升高，压力的增强，厌氧细菌便把有机质分解，形成了分散的油滴，这就是石油。

在地层的压力的作用下，这些分散的油滴就会不断地顺着它们可以通行的路线行进，最后被挤进多孔的砂岩层，成为储积石油的地层；而空隙很小的页岩层，由于油滴无法挤进去，储积不了石油，就成了防止石油跑掉的“隔离层”。

集合的油滴不断向斜构造或穹隆构造岩层的顶部汇集，进入凹陷的地壳区域，如同一个大的脸盆，把分散的油滴到汇集成的油流，越集越多，这里就成为储藏石油的大“仓库”。这时石油位于上部，而处在中间、下部的则是水。
也可以说是地球对含有有机质的动植物残骸进行分解、加温、加压、汇集、储藏的一系列加工过程，是地球制造、储藏高热值能量物质的加工体系.

二、石油的组成成分

⒈ 物质成份

原油的成分主要有：油质(这是其主要成分)、胶质(一种粘性的半固体物质)、沥青质(暗褐色或黑色脆性固体物质)、碳质(一种非碳氢化合物)。

⒉ 元素组成

石油主要是碳氢化合物。石油的分子结构由不同的碳氢化合物混合组成，

组成石油的化学元素主要是碳(83%-87%)、氢(11%-14%)，其余为硫(0.06%-0.8%)、氮(0.02%-1.7%)、氧(0.08%-1.82%)及微量金属元素(镍、钒、铁、锑等)。由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分，约占95%-99%，

各种烃类按其结构分为：烷烃、环烷烃、芳香烃。一般天然石油不含烯烃而二次加工产物中常含有数量不等的烯烃和炔烃。含硫、氧、氮的化合物对石油产品有害，在石油加工中应尽量除去。

三、石油的性质

⒈ 石油的颜色

原油的颜色非常丰富，有深红、金黄、墨绿、黑、褐红、至透明；原油的颜色是它本身所含胶质、沥青质的含量决定的，含量越高颜色越深。无色石油的形成，可能同运移过程中，带色的胶质和沥青质被岩石吸附有关。但是不同程度的深色石油占绝对多数，几乎遍布于世界各大含油气盆地。不过不同的油田的石油的成分和外貌可以区分很大。

⒉ 石油的性质

石油是具有特殊气味的、有色的可燃性油质液体。石油的性质因产地而异，密度为0.8 -1.0g/cm3，粘度范围很宽，凝固点差别很大(30--60℃)，沸点范围为常温到500℃以上，可溶于多种有机溶剂，不溶于水，但可与水形成乳状液。工

四、石油的开采

石油开采是一个系统工程，需要多学科、多专业、多领域的结合方能实现。

石油开采的主要生产过程主要包括以下生产步骤：

石油地震勘探－石油测井生产－井下作业生产－采油生产－油气集输以及其他辅助生产过程。

⒈ 由地质学家根据当地的沉积状况分析，进行三维地震普查，其目的是发现可能生油的圈闭构造，查清地下地质构造和岩性演变过程，寻找油气富集区带，为油田提供油气储量、构造圈闭、钻探井位，以及配合油田开发生产的任务。

目前石油勘探方法主要有地质法、钻井法、化探法、物探法等。

地震勘探作业大致可分为以下三个环节：

第一是野外施工，布置测线、人工激发地震波、地震仪记录；

第二是室内资料处理，去粗取精，去伪存真，计算地震波在地层的传播速度；

第三是地震资料解释，运用地震传播理论和石油地质学原理综合分析，对地下地质构造作出说明，绘制构造图。

⒉ 根据对三维地震分析结果，以及沉积理论分析，认为地下可能有油气圈闭构造，在初步探明油气水储藏情况下，开始进行钻机打探井。即通过钻具对地层钻孔，然后用套管连接并向下延伸到油气水层。

石油钻井时，在钻到设计井深深度后都必须进行测井，又称完井电测，以获得各种石油地质及工程技术资料，作为完井和开发油田的原始资料。这种测井习惯上称为裸眼测井。在油井下完套管后进行的一系列测井，习惯上称为生产测井或开发测井。测井是确定和评价油、气层的重要手段之一。

⒊ 如果打井时发现有油气显示，就扩大打井的范围，以找到工业油气流。

经过了大量的勘探研究，一旦确定油气田有工业开采价值，就要进行开发、采出石油的工作。要使石油和天然气流到地表，首先要打好钻井。

经过地质勘探和开发人员的艰苦劳动和研究，找到了地下的油气藏，确定了打井的位置、数量和深度，钻井工人就要在定好的井位上钻井。

⒋ 发现工业油气流后，就大量打生产井。

钻井工程按照作用可以分为探井、开发井（采油、采气、注水井、观察井、加密井）；按井位可以分为直井、定向井、水平井；钻井方法主要有顿钻、旋转钻井、井底动力钻井。

目前常用的钻井技术是转盘旋转钻井。它由一套地面设备（包括钻机、井架）和一套提升系统及钻杆、钻具和钻头等组成。通过提升系统将钻具提起、放下，靠转盘转动带动钻具转动，再转动钻头破碎岩石。被破碎的岩石碎屑被泥浆泵带入井内的泥浆循环再带到地面。钻头磨损了，就再将钻具提上来，更换新钻头，放入井底再次钻进，直至目的层。这是目前世界上使用得最广泛的钻井方法。

⒌ 生产井打出后，由油建公司建设地面管线，油气处理站（一般叫联合站）。

这是将原油从地层中开采出来进入油气集输系统的过程。石油开采方式有自喷采油和机械采油，自喷采油是由于地下含油层压力较高，凭其自身压力就可以使原油从井口喷出的采油方式。机械采油则是利用各种类型的泵把原油从井中抽出，目前我国石油开采以机械采油为主。

⒍ 采油厂安装抽油机，建设计量站，井下作业公司对油井实施作业，然后进行采油生产。

在开采过程中还需要通过生产井、注入井和观察井对油气藏进行开采、观察和控制。油、气的流动有三个互相联接的过程：

⑴ 油、气从油层中流入井底；

⑵ 从井底上升到井口；

⑶ 从井口流入集油站，经过分离脱水处理后，流入输油气总站，转输出矿区。

通过以下手段可以提高能够被开采的石油的量。

⑴ 通过压入沸水或高温水蒸汽，甚至通过燃烧部分地下的石油；

⑵ 压入氮气；

⑶ 压入二氧化碳来降低石油的黏度；

⑷ 压入轻汽油来降低石油的黏度；

⑸ 压入能够将油从岩石中分解出来的有机物的水溶液；

⑹ 压入改善油与水之间的表面张力的物质(清洁剂)的水溶液来使油从岩石中分解出来；

⑺ 这些手段可以结合使用。虽然如此依然有相当大量的油无法被开采。

水下的油田的开采最困难。要开采水下的油田要使用浮动的石油平台。在这里定向钻井的技术使用得最多，使用这个技术可以扩大平台的开采面积。

生产出来的油要经过“三脱”处理，即脱水、脱气、脱硫。经过处理后的纯油输送到炼油厂进行冶炼，生产出各种成品油。天然气则直接作为燃料销售。

五、石油化工产品

目前石油加工行业内主要的加工方法有一次加工、二次加工和三次加工等过程。

一次加工是将原油用蒸馏的方法分离成轻重不同馏分的过程,常称为原油蒸馏,它包括原油预处理、常压蒸馏和减压蒸馏。

二次加工主要是指将重质馏分油和渣油经过各种裂化生产轻质油的过程,包括热裂化、减黏裂化、催化裂化、加氢裂化、石油焦化等。

三次加工主要指将二次加工产生的各种气体进一步加工(即炼厂气加工)以生产高辛烷值汽油组分和各种化学品的过程,包括石油烃烷基化、烯烃叠合、石油烃异构化等。

石油经过加工提炼，可以得到如下产品：

汽油

是消耗量最大的品种。汽油的沸点范围(又称馏程)为30-205℃，密度为0.70-0.78克/厘米3。商品汽油按该油在汽缸中燃烧时抗爆震燃烧性能的优劣区分，标记为辛烷值70、80、90或更高，号数越大，性能越好。汽油主要用作汽车、摩托车、快艇、直升飞机、农林用飞机的燃料。商品汽油中添加有添加剂(如抗爆剂四乙基铅)以改善使用和储存性能。受环保要求，将限制铅的含量。

航空汽油
主要供喷气式飞机使用。沸点范围为60-280℃或150-315℃(俗称航空汽油)。为适应高空低温高速飞行需要，这类油要求发热量大，在-50C不出现固体结晶。

煤油

沸点范围为180-310℃ 主要供照明、生活炊事用。要求火焰平稳、光亮而不冒黑烟。目前产量不大。

柴油
沸点范围有180-370℃和350-410℃两类。习惯上对沸点或沸点范围低的称为轻柴油，相反成为重柴油。柴油广泛用于大型车辆、船舰。由于高速柴油机(汽车用)比汽油机省油，柴油需求量增长速度大于汽油，一些小型汽车也改用柴油。对柴油质量要求是燃烧性能和流动性好。燃烧性能用十六烷值表示愈高愈好。

燃料油
用作锅炉、轮船及工业炉的燃料。商品燃料油用粘度大小区分不同牌号。

溶剂

是有机合成工业的重要基本原料和中间体。用于香精、油脂、试剂、橡胶加工、涂料工业做溶剂，或清洗仪器、仪表、机械零件。

润滑油

润滑油和润滑脂被用来减少机件之间的摩擦，保护机件以延长它们的使用寿命并节省动力。它们的数量只占全部石油产品的5%左右，但其品种繁多。除润滑性能外，还具有冷却、密封、防腐、绝缘、清洗、传递能量的作用。

润滑脂
俗称黄油，是润滑剂加稠化剂制成的固体或半流体，用于不宜使用润滑油的轴承、齿轮部位。

石蜡油
包括石蜡(占总消耗量的10%)、地蜡、石油脂等。石蜡主要做包装材料、化妆品原料及蜡制品，也可做为化工原料产脂肪酸(肥皂原料)。

沥青

它们是从生产燃料和润滑油时进一步加工得来的，其产量约为所加工原油的百分之几。
主要供道路、建筑用。

石油焦
用于冶金(钢、铝)、化工(电石)行业做电极。

炼厂气

除上述石油商品外，各个炼油装置还得到一些在常温下是气体的产物，总称炼厂气，可直接做燃料或加压液化分出液化石油气，可做原料或化工原料。

炼油厂提供的化工原料品种很多，是有机化工产品的原料基地，各种油、炼厂气都可按不同生产目的、生产工艺选用。

常压下的气态原料主要制乙烯、丙烯、合成氨、氢气、乙炔、碳黑。

液态原料(液化石油气、轻汽油、轻柴油、重柴油)经裂解可制成发展石油化工所需的绝大部分基础原料(乙炔除外)，是发展石油化工的基础。

炼油厂还是苯、甲苯、二甲苯等重要芳烃的提供者。

六、石油对环境的污染

石油对环境的污染如今应该用危害来形容。污染可分为三个方面：

⒈ 油气污染大气环境，表现为油气挥发物与其它有害气体被太阳紫外线照射后，发生理化反应污染；或燃烧生成光化学烟雾，产生致癌物和温室效应，破坏臭氧层等。

⒉ 污染地下水，我们现在生活的水资源被污染，以至于地方性癌症村屡屡皆是，这石油污染地下水的恶果。

⒊ 污染土壤，这里我们不必多说明，大家都知道石油污染土壤的地方，寸草不生。

输油管线腐蚀渗漏污染土壤和地下水源，石油进入土壤后,它在土壤中的累积更具危害。不仅造成土壤盐碱化、毒化，破坏土壤结构,分散土粒,使土壤的透水性降低，导致土壤破坏和废毁，其富含的反应基能与无机氮、磷结合并限制硝化作用和脱磷酸作用,从而使土壤有效磷、氮的含量减少。特别是其中的多环芳烃，因有致癌、致变、致畸等活性和能通过农作物尤其是地下水进入食物链系统，在动植物体内逐级富集，最终直接危害人类。