科普中國-石油

石油是指液態(tài)和固態(tài)的烴類混合物，具有天然的產(chǎn)狀。石油又分為原油、天然氣、天然氣液及天然焦油等形式，但習(xí)慣上仍將“石油”作為“原油”的定義用。1

石油的顏色和黏稠度因產(chǎn)地和成分不同而有較大差異，從金黃到黑褐色均有可能，輕質(zhì)油甚至可能接近透明，被稱為“工業(yè)的血液”。地殼上層部分地區(qū)有石油儲(chǔ)存。主要成分是各種烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴的混合物。是地質(zhì)勘探的主要對(duì)象之一。1

石油的成油機(jī)理有生物沉積變油和石化油兩種學(xué)說，前者較廣為接受，認(rèn)為石油是古代海洋或湖泊中的生物經(jīng)過漫長(zhǎng)的演化形成，屬于生物沉積變油，不可再生；后者認(rèn)為石油是由地殼內(nèi)本身的碳生成，與生物無關(guān)，可再生。石油主要被用來作為燃油和汽油，也是許多化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品，如溶液、化肥、殺蟲劑和塑料等的原料。

古埃及、古巴比倫人在很早以前已開采利用石油?！笆汀边@個(gè)中文名稱是由北宋科學(xué)家沈括第一次命名的。2

2023年2月16日，中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布數(shù)據(jù)稱，中國煉油產(chǎn)能已超過美國，成為世界第一煉油大國。

簡(jiǎn)介

石油的性質(zhì)因產(chǎn)地而異，密度為0.8～1.0g/cm3，粘度范圍很寬，凝固點(diǎn)差別很大，沸點(diǎn)范圍為常溫到500攝氏度以上，可溶于多種有機(jī)溶劑，不溶于水，但可與水形成乳狀液。不過不同的油田的石油的成分和外貌可以區(qū)分很大。石油主要被用作燃油和汽油，燃料油和汽油在2012年組成世界上最重要的二次能源之一。3

石油也是許多化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品如溶劑、化肥、殺蟲劑和塑料等的原料。2012年開采的石油88%被用作燃料，其它的12%作為化工業(yè)的原料。石油是一種不可再生原料，不過， 從地質(zhì)學(xué)的時(shí)間尺度看，地球仍可能在極慢速率下形成石油。3

石油與原油區(qū)別

石油是工業(yè)名詞，是相對(duì)礦產(chǎn)資源而言，通常所說的石油工業(yè)，是一種礦產(chǎn)資源工業(yè)。在石油勘探過程中，根據(jù)勘探程度和探明情況，計(jì)算并確定石油儲(chǔ)量。石油儲(chǔ)量是地質(zhì)勘探成果，是一種待開發(fā)的原始礦產(chǎn)資源量。4

原油是埋藏在巖石地層里被開采出來的石油，保持著其原有的物理化學(xué)形態(tài)，是石油工業(yè)的初級(jí)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了其使用價(jià)值，是油田開發(fā)的成果，原油產(chǎn)量是一種已經(jīng)開發(fā)的礦產(chǎn)資源產(chǎn)量。4

石油一詞多用于說明油層滲透率、孔隙度及油藏品位。而原油一詞多用于國家統(tǒng)計(jì)的原油產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)數(shù)字、評(píng)價(jià)原油理化性質(zhì)及用于說明采收率、采出程度及采油速度。4

石油作為礦產(chǎn)資源是指含水、含氣的油，而原油作為一種工業(yè)產(chǎn)品，其中的水、氣已從油中分離出來，是一種合格的工業(yè)產(chǎn)品。4

性質(zhì)

具有代表性的大慶石油屬低硫石蠟基石油，已開采酌石油以低硫石蠟基居多。這種石油，硫含量低，含蠟量高，凝點(diǎn)高，能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的煤油、柴油、溶劑油、潤滑油及商品石蠟，直餾汽油的感鉛性好。1

有的石油硫含量高，膠質(zhì)含量高，屬含硫石蠟基。其直餾汽油餾分產(chǎn)率高，感鉛性也好。柴油餾分的十六烷值高，閃點(diǎn)高，硫含量高，酸度大，經(jīng)精制后可生產(chǎn)輕柴油與專用柴油。潤滑油餾分中，有一部分組分的粘度指數(shù)在90以上，是生產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)油的良好的原料。5

有的石油硫含量低，含蠟量較高，屬低硫環(huán)烷一中間基。其汽油餾分感鉛性好，且也富含環(huán)烷烴與芳香烴，故也是催化重整的良好原料。柴油餾分的凝點(diǎn)及硫含量均較低，酸度較大，產(chǎn)品需堿洗。減壓渣油經(jīng)氧化后可生產(chǎn)石油建筑瀝青。5

另有些低凝石油硫含量低、含蠟量也低，屬低硫中間基。適于生產(chǎn)一些特殊性能的低凝產(chǎn)品，同時(shí)還可提取環(huán)烷酸是不可多得的寶貴資源。1

單位

1噸約等于7桶，如果油質(zhì)較輕（稀）則1噸約等于7.2桶或7.3桶。3

1桶=42加侖

1加侖=3.78543升

美制1加侖=3.785升

英制1加侖=4.546升

所以，1桶=158.99升

顏色

石油的顏色非常豐富，石油的顏色是它本身所含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的含量決定的，含的越高顏色越深。我國華北大港油田有的井產(chǎn)無色石油，克拉瑪依石油呈褐至黑色，大慶、勝利、玉門石油均為黑色。無色石油在美國加利福尼亞、原蘇聯(lián)巴庫、羅馬尼亞和印度尼西亞的蘇門答臘均有產(chǎn)出。無色石油的形成，可能同運(yùn)移過程中，帶色的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)被巖石吸附有關(guān)。但是不同程度的深色石油占絕對(duì)多數(shù)，幾乎遍布于世界各大含油氣盆地。1

成分

元素組成

石油之所以在外觀和物理性質(zhì)上存在差異，根本原因在于其化學(xué)組分不完全相同。石油既不是由單一元素組成的單質(zhì)，也不是由兩種以上元素組成的化合物，而是由各種元素組成的多種化合物的混合物。因此，其性質(zhì)就不象單質(zhì)和純化合物那樣確定，而是所含各種化合物性質(zhì)的綜合體現(xiàn)。5

石油的主要組成成分是碳和氫，碳?xì)浠衔镆埠?jiǎn)稱為烴，烴是石油加工和利用的主要對(duì)象。5

石油中所含各種元素并不是以單質(zhì)形式存在，而是以相互結(jié)合的各種碳?xì)浼胺翘細(xì)浠衔锏男问蕉嬖凇?

石油主要是碳?xì)浠衔?。它由不同的碳?xì)浠衔锘旌辖M成，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、銻等）。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80%~99%，各種烴類按其結(jié)構(gòu)分為：烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴。 一般天然石油不含烯烴而二次加工產(chǎn)物中常含有數(shù)量不等的烯烴和炔烴。含硫、氧、氮的化合物對(duì)石油產(chǎn)品有害，在石油加工中應(yīng)盡量除去。6

此外，石油中所含微量的氯、碘、砷、磷、鎳、釩、鐵、鉀等元素，也是以化合 物的形式存在。其含量雖小，對(duì)石油產(chǎn)品的影響不大，但其中的砷會(huì)使得催化重整的催化劑中毒，鐵、鎳、釩會(huì)使催化裂化的催化劑中毒。故在進(jìn)行石油的這類加工時(shí)，對(duì)原料要有所選擇或進(jìn)行預(yù)處理。5

烴類組成

石油的成分主要有：油質(zhì)（這是其主要成分）、膠質(zhì)（一種粘性的半固體物質(zhì)）、瀝青質(zhì)（暗褐色或黑色脆性固體物質(zhì)）。石油是由碳?xì)浠衔餅橹骰旌隙傻?，具有特殊氣味的、有色的可燃性油質(zhì)液體。嚴(yán)格地說，石油以氫與碳構(gòu)成的烴類為主要成分。石油作為加工的產(chǎn)品，有煤油、苯、汽油、石蠟、瀝青等。嚴(yán)格地說，石油以氫與碳構(gòu)成的烴類為主要成分。分子量最小的4種烴，全都是煤氣。

石油中的烴類按其結(jié)構(gòu)不同，大致可分為烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和不飽和烴等幾類。不同烴類對(duì)各種石油產(chǎn)品性質(zhì)的影響各不相同。5

1、烷烴

烷烴是石油的重要組分，凡是分子結(jié)構(gòu)中碳原子之間均以單鍵相互結(jié)合，其余碳價(jià)都為氫原子所飽和的烴叫做烷烴，它是一種飽和烴，其分子通式為CnH2n+2。5

烷烴是按分子中含烴原子的數(shù)目為序進(jìn)行命名的，碳原子數(shù)為1-10的分別用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示；10以上者則直按用中文數(shù)字表示：只含一個(gè)碳原子的稱為甲烷；含有十六個(gè)碳原子的稱為十六烷。這樣，就組成了為數(shù)眾多的烷烴同系物。5

烷烴按其結(jié)構(gòu)之不同又可分為正構(gòu)烷烴與異構(gòu)烷烴兩類，凡烷烴分子主碳鏈上沒有支碳鏈的稱為正構(gòu)烷，而有支鏈結(jié)構(gòu)的稱為異構(gòu)烷。5

在常溫下，甲烷至丁烷的正構(gòu)烷呈氣態(tài)；戊烷至十五烷的正構(gòu)烷呈液態(tài)；十六烷以上的正構(gòu)烷呈蠟狀固態(tài)（是石蠟的主要成分）。5

在一定的高溫條件下，烷烴容易分解并生成醇、醛、酮、醚、羧酸等一系列氧化產(chǎn)物。烷烴的密度最小，粘溫性最好，是燃料與潤滑油的良好組分。5

正構(gòu)烷與異構(gòu)烷雖然分子式相同，但由于分子結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)也有所不同。異構(gòu)烷烴較碳原子數(shù)相同的正構(gòu)烷烴沸點(diǎn)要低，且異構(gòu)化愈甚則沸點(diǎn)降低愈顯著。另外，異構(gòu)烷烴通常比正構(gòu)烷烴的粘度低，粘溫性更好。正構(gòu)烷烴因其碳原子呈直鏈排列，易產(chǎn)生氧化反應(yīng)，即發(fā)火性能好，它是壓燃式內(nèi)燃機(jī)燃料的良好組分。但正構(gòu)烷烴的含量也不能過多，否則凝點(diǎn)高，低溫流動(dòng)性差。異構(gòu)烷由于結(jié)構(gòu)較緊湊，性質(zhì)穩(wěn)定，雖然發(fā)火性能差，但燃燒時(shí)不易產(chǎn)生過氧化物，即不易引起混合氣爆燃，它是點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的良好組分。5

2、環(huán)烷烴

環(huán)烷烴的化學(xué)結(jié)構(gòu)與烷烴有相同之處，它們分子中的碳原子之間均以單鍵相互結(jié)合，其余碳價(jià)均與氫原子結(jié)合。其碳原子相互連接成環(huán)狀，故稱為環(huán)烷烴。由于環(huán)烷烴分子中所有碳價(jià)都己飽和，因而它也是飽和烴。環(huán)烷烴的分子通式為CnH2n。5

香烴的化學(xué)穩(wěn)定性較低（容易參與反應(yīng)），而烷烴和環(huán)烷烴因飽和而具有更高的化學(xué)穩(wěn)定性。其密度較大，自燃點(diǎn)較高，辛烷值居中。它的燃燒性較好、凝點(diǎn)低、潤滑性好，故也是汽油、潤滑油的良好組分。環(huán)烷烴有單環(huán)烷烴與多環(huán)烷烴之分。潤滑油中含單環(huán)烷烴多則粘溫性能好，含多環(huán)烷烴多則粘溫性能差。5

3、芳香烴

芳香烴是一種碳原子為環(huán)狀聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)，單雙鍵交替的不飽和烴，分子通式有CnH2n-6、CnH2n-12、CnH2n-18等。它最初是由天然樹脂、樹膠或香精油中提煉出來的，具有芳香氣味，所以把這類化合物叫做芳香烴。芳香烴都具有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，但芳香烴并不都有芳香味。5

芳香烴化學(xué)安定性良好，與烷烴、環(huán)烷烴相比，其密度最大，自燃點(diǎn)最高，辛烷值也最高，故其為汽油的良好組分。但由于其發(fā)火性差，十六烷值低，故對(duì)于柴油而言則是不良組分。潤滑油中若含有多環(huán)芳香烴則會(huì)使其粘溫性顯著變壞，故應(yīng)盡量去除。此外，芳香烴對(duì)有機(jī)物具有良好的溶解力，故某些溶劑油中需有適當(dāng)含量但因其毒性較大，含量應(yīng)予控制。5

4、不飽和烴

不飽和烴在石油中含量極少，主要是在二次加工過程中產(chǎn)生的。熱裂化產(chǎn)品中含有較多的不飽和烴，主要是烯烴，也有少量二烯烴，但沒有炔烴。5

烯烴的分子結(jié)構(gòu)與烷烴相似，即呈直鏈或直鏈上帶支鏈。但烯烴的碳原子間有雙價(jià)鍵。凡是分子結(jié)構(gòu)中碳原子間含有雙價(jià)鍵的烴稱為烯烴，分子通式有CnH2n、CnH2n-2等。分子間有兩對(duì)碳原子間為雙鍵結(jié)合的則稱為二烯烴。5

烯烴的化學(xué)安定性差，易氧化生成膠質(zhì)，但辛烷值較高，凝點(diǎn)較低。故有時(shí)也將熱裂化餾分（含有烯烴、二烯烴）摻入汽油中以提高其辛烷值；摻入柴油中以降低其凝點(diǎn)。但因烯烴安定性差，這類摻合產(chǎn)品均不宜長(zhǎng)期儲(chǔ)存，摻有熱裂化餾分的汽油還應(yīng)加入抗氧防膠劑。5

非烴化合物

石油中的非烴化合物含量雖少，但它們大都對(duì)石油煉制及產(chǎn)品質(zhì)量有很大的危害，是燃料與潤滑油的有害成分，所以在煉制過程中要盡可能將它們?nèi)コ?。非烴類化合物主要有：含硫化合物、含氧化物、含氮化合物、膠質(zhì)與瀝青質(zhì)。5

分類

石油的分類方法主要有以下幾種。5

1、工業(yè)分類法

在工業(yè)上通常按石油的相對(duì)密度將其分為四類，如下表所列。5

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2、商品分類法

（1）按含硫量分類按含硫量之不同，可將石油分為三類，見下表所列。5

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（2）按含蠟量分類

一般是在石油中取出一餾分，其粘度值為53mm2/s(50℃)，然后測(cè)其凝點(diǎn)。當(dāng)凝點(diǎn)低于-6℃時(shí)，稱為低蠟石油；當(dāng)凝點(diǎn)在-15℃~-20℃時(shí)，稱為含蠟石油；當(dāng)凝點(diǎn)大于21℃時(shí)，稱為多蠟石油。5