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一、石油历史

人类利用的最早的能源是火。处在荒蛮时期的远古祖先,就学会了点燃木头取暖及“吃烧烤”!下一个古老的能源就是风。人类使用帆船的历史可以上溯到公元前3000多年,到公元前2000年波斯人制造了风车。继风之后,当然就是水啦!风车最近的“表亲”就是水车,水车的利用也可以上溯到远古时期。这些古老的能源现如今依然被人们使用着,

当然,应用技术已极大提高。但在人类能源利用史上,它们也曾失去了一段时期的荣光。首先,第一次工业革命以煤炭为主要能源,此后,煤炭一直稳坐人类能源宝座的第一把交椅。到了20世纪,石油和天然气成为主要能源。

关于人类是什么时候发现并开始利用石油的,迄今尚无定论。可以肯定的是,人类对石油和天然气的发现和利用要远在煤炭之前。甚至可以说,人类对石油和天然气的开发利用是和人类文明同步或近于同步发展的。人类很早以前就凭借着生活经验知道了石油是可以点燃的。

从古时候开始,世界上许多民族就已经通过地面的油苗认识了石油。可以想象,遥远的古代,在两河流域,一个偶然的机会,也许是人类的无意,也许是雷电的击打,引燃了地上出漏的油苗。这火一经点燃就任凭风吹雨打也难以熄灭。人们知道了它的可燃性,就用它来照明取暖。

在中东地区的考古中,人们发现沥青曾被用于建筑、筑路、防水、油漆和封堵船缝的痕迹与记载。日本、法国、西班牙、印度尼西亚、德国、意大利、俄罗斯等,都有关于古代油气苗的文字记载。在美索不达米亚、埃及金字塔、墨西哥阿兹特克人的古老藏书及桦树皮上保存的绘画中,都有过关于石油的描述。石油还被用来配药治疗眼疾,手脚溃疡,甚至被当作治疗各种疾病的“特效药”。

在楔形文字中,已经有人们从死海沿岸采集石油的记载。当时的埃及人已经能测算从岩石层内渗出的石油量和天然气的逸散量。古代的死海曾被称为“沥青海”,因为地下流到地面的油苗漂浮到海面,形成油膜。可见两河流域蕴藏石油的丰富程度。

当然,由于远古时期的科学不发达,古人们无法解释石油的物理化学性质,便赋予它神秘和迷信的说法,编撰了许多光怪陆离的故事。这从古代石油名称中可见一斑,它曾经被许多民族称为“魔鬼的汗珠”“普罗米修斯之血”“发光的水”“从天而降的神火”等。

中华民族是世界上最早认识、利用石油的民族之一。我国迄今已经发现的关于石油的记载,最早出现在东汉史学家班固(公元32—92年)所著的《汉书·地理志》中。书中写道:“高汉,有洧水,可燃”。这里的“高汉”即为现在的延安东北一带地区;“洧水”就是现在延河支流的清涧河;“可燃”,是指水面上有可以用火点燃的东西。这段记载,距今已有两千多年的历史。在此之后,古代中华民族关于石油的记载就更多了。晋以前,石油名为“石漆”,西晋时,张华对酒泉郡延寿县的石油从形态、性质到用途都做了详细而客观的描述,他在所著的《博物志》中将石油称为“石漆”:“县南有山,石出泉水,注地为沟;其水有肥如煮肉卤,漾漾水水,如不凝膏,燃之极明;不可食,县人谓之石漆。”南北朝时期范晔的《后汉书·郡国志》、郦道元的《水经注》、明代李时珍的《本草纲目》中,也都引用或出现了类似的记载。

唐代佛教徒称石油为“黑香油”,唐中期李吉甫(公元758—814年)所著的《元和郡县志(卷四十)·肃州玉门县》记载:“石脂水在县东南一百八十里,泉有苔如肥肉,燃之极明”。

五代又称“猛火油”或“火油”。北宋欧阳修(公元1007—1072年)的《五代史记》(即《新五代史》)卷七十四《四夷附录》第三《占城国传》载:“占城在西南海上……显德五年(公元958年),其国王因德曼遣使前莆诃散来贡猛火油八十四瓶。”

宋代称“石脑油”“石油”“石烛”。除了沈括的记载之外,北宋刘禹锡(公元992—1068年)《嘉祐补注本草》载:“石脑油宜以瓷器储之,不可近金银器,虽至完密直尔透之,道家多用,俗方亦不甚须”。

明、清时期,石油的异名又有“火井油”“水肥”“石脂”“雄黄油”“硫黄油”“泥油”“地脂”“耶亚油”等。明杨慎(公元1488—1559年)的《丹铅总录》卷二、清祖禹(公元1642—1680年)的《读史方舆纪要》、李时珍(公元1518—1593年)的《本草纲目》卷九、清方以智(公元1611—1671年)《物理小识》卷二及近人王先谦(公元1842—1917年)在《汉书补注·地理志》等著作中,都大量描述了在今陕北清涧河、浙江嘉定、云南、广东南雄等地人们认识、使用石油的实例。

由于较早发现了石油,我国古代的石油和天然气的开采技术也很发达,特别是通过钻凿油井和气井来开采石油和天然气的技术,在世界上也是最早出现的。公元1041年(宋代),我国创造了人力顿钻,可由竹筒管钻出小井眼,还发明了一整套相应的钻井和打捞工具。这在世界石油开发史上是一大进步。到11世纪末,我国就已在陕北的延安等地钻了第一批采油井,比1859年美国正式大规模开采石油要早七八百年。

顿钻亦称“冲击钻”。通过交替地升起和降落钻具在硬岩石中钻孔的一种方法。利用钻绳连接钻具,靠钻头的上下冲击作用钻凿地层,经一段时间之后,用汲砂绳接汲筒将岩屑取出,使井内清洁后,再下钻头,如此反复进行,直至完井工作。工作效率较低,且有井喷危险,已很少使用。

我国近代的第一口油井是1878年由满清政府从美国雇来的技师和买来的钻井机械在台湾的苗栗出磺坑钻成的,当时日产油约750千克。我国大陆地区第一口油井是1907年在陕西延长油矿钻成,至今仍在出油。

英国科学技术史大师、英国皇家学会会员李约瑟(1900—1995年,本名JosephNeedham)博士经过数十年的研究考证,在其《中国科学技术史》《中国科学传统的贫困与成就》等专著和论文中指出:“在公元10世纪,中国就已经有石油,而且大量使用。由此可见,在这以前中国人就对石油进行蒸馏加工了。公元919年,双动活塞压力泵被用来喷射石油,这种机器的意义特别重大,因为以火的化合物为含义而命名的火药就与它同时出现在中国舞台……”我国学者研究认为,李约瑟文中所说的“双动活塞压力泵”是指我国宋代文献《武经总要》中记载的“猛火油柜”和“筒柜”。这是一种喷射火油的机械。李约瑟文中所说使用年代为公元919年,是指我国《吴越备史》一书中记载的狼山水战,即吴越国钱谬对吴国杨隆演在现今江苏南通附近的河面上进行的火战,并说“火油得之海南大食国”,大食国即现在的阿拉伯。

李约瑟的考证与评价,第一次向世界为中国古代石油科技的历史贡献作了科学公正的定位,也进一步印证了中华民族与石油的渊源。

台湾是我国最早用新的技术工艺开采石油的地区。1877年,清政府设立矿油局,钻井采油。

《台湾府志初修》(1684年,康熙二十三年修)和连横所著的《台湾通史》都有石油和天然气产出的记载。

由此可见,台湾有石油也有天然气!其中尤以1861年发现苗栗的石油最为著名。最早挖到石油的人是一个翻译,叫邱苟,他因为命案逃跑途中,在新竹县后垄溪出磺坑一带的山中为藏身挖坑时,发现了石油。当时那个坑大概3米深,每天采油差不多6千克。除了自己点灯照明之外还有剩余,他开始将原油卖给周围的村民。四年后,他把这口油井(也可以说是油坑),租给了一个商人,之后又租给了英商宝顺洋行。

好景不长,官府注意到这桩赚钱的买卖。光绪二年(1876年),闽浙总督文煜、福建巡抚丁日昌上奏朝廷,报告台湾这地儿产油,品质还不错,如果机器开钻,每天大约能采一百担,建议收回官办,仿西洋新法采之。

1877年,两江总督沈葆祯(沈葆桢,1820—1879年,原名沈振宗,字幼丹,又字翰宇,福建侯官,今福建福州,人。晚清时期的重要大臣,政治家、军事家、外交家、民族英雄。中国近代造船、航运、海军建设事业的奠基人之一。咸丰十一年,曾国藩请他赴安庆大营,委以重用。同治十三年,日本以琉球船民漂流到台湾被高山族人民误杀为借口,发动侵台战争。清廷派沈葆桢为钦差大臣,赴台办理海防,兼理各国事务大臣,筹划海防事宜,办理日本撤兵交涉。由此,沈葆桢开始了他在台湾的近代化倡导之路)去台湾巡视,与福建巡抚丁日昌合议,拟将此地油矿收归官办,于当年奏请清廷获准。1878年从美国聘请钻井技师两名,购进石油钻井机械一套,组成了中国近代石油史上的第一支钻井队,在苗栗钻了第一口井,这是中国使用近代顿钻技术打成的第一口油井。在钻第二口井时,因事故不能排除,钻探中断。1885年,台湾改设行政省,首任巡抚刘铭传就开发苗栗石油再次上奏清廷,于1887年获准成立矿油局,委派统领林朝栋主持其事。1887—1890年,在苗栗出磺坑(现名出矿坑)共钻井5口,仅1口井出油,产量也很低。因设备很差,资金缺乏,刘铭传打算引进外资开发油矿,遭到清政府的强烈反对。1890年,刘铭传被革职,新任巡抚邵友濂将苗栗油矿查封,直到1895年台湾被日本侵略者占领。

光绪二十二年(1896年),日本人在出磺坑油田用手钻开始采油。1927年产量最高,达1.9万吨。1895—1945年,日本在侵占台湾的50年间,为了掠夺石油资源,先后进行过三次较大规模的地质调查,发现了锦水、出磺坑、竹东、牛山、竹头崎5个小油田和六重溪、冻子脚2个含油、气构造,共计钻井251口,其中产油、气井140口。1945年日本帝国主义投降后,台湾的油田由国民党政府的中国石油公司接管。

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二、石脑油:成分、特性与工业应用全解析

另外在日本又将石油叫做“石脑油”,关于这个叫法的由来,现在是说法不一,有人说因为石油和脑浆一样黏糊,口味略重;有人说因为轻油炼制馏分的最上端和大脑在人体的最上端相似,好有道理的样子。同时在民间也有的“石炭油”的叫法。不过在明治时代初期,为了与石炭(煤炭)炼制的油品相区分,日本人选择了从petroleum一词直译的“石油(せきゆ)”,并一直沿用至今,据传现代汉语的石油一词就是从日语借鉴的。

从历史上看,近代以前,化工行业分工不细的时候,石油和石脑油其实没有明显被区分开,基本是一个概念。但是,现在不一样了。

石脑油和石油不是同一个概念,用形象的话来说就是:石脑油是石油的儿子,石脑油和石油是身份不同都一家人。用准确的说法就是:石脑油是从石油中提炼出来的第一代产品。

石脑油又叫化工轻油、粗汽油,是一种混合物,在常温、常压下是无色透明或微黄色液体,主要用作化工原料,化工企业可以根据各种物质沸点的不同,从石脑油中蒸馏出不同的物质,比如汽油、苯、煤油、沥青等。

西北油田生产的轻质石油,是呈无色或微黄色颜色的液体,加到拖拉机里可以直接当柴油使用。实际上,西北油田生产的轻质石油就是石脑油,是石油没有经过人力加工,由于受地层深处温度和压力的作用,在地层里就形成的石脑油。

现在,全球石油价格飙升,从石油中粗加工出来的石脑油价格也随着石油价格的飙升而飙升,以石脑油为原材料的企业利润空间随之大幅度缩小,石化生产商纷纷用液化石油气替代石脑油为原料进行生产,导致了全球石脑油的需求量大幅下降。

石化生产商用作生产原材料的石脑油是从石油中提炼出来的,而西北油田的轻质石油则是从地层中直接开采出来的,而且是以自喷的形式开采出来的,具有成本和价格优势,将不受全球石脑油需求量大幅下降的影响,继续保持良好的销路和价格。

◇ 定义与成分

1. 【基本定义】石脑油作为原油精炼产物,是一种具有特殊气味的轻质油品,常态下呈现无色或淡黄色液态。该化工原料具有高度易燃特性,存储运输需严格遵循安全规范。

2. 【主要成分】其化学组成主要为C5C12烃类混合物,包含31%-44%的烷烃成分,同时含有环烷烃及微量芳烃。部分产品可能掺杂硫、氮等杂质元素。

3. 【别称与分类】工业领域常称其为化工轻油或粗汽油。根据馏程差异可分为两类:轻质石脑油(70-145℃)和重质石脑油(70-180℃),后者更适宜作为芳烃生产原料。

◇ 物理化学性质

1. 【危险性】该物质闪点可低至11℃,其蒸气与空气混合后的爆炸浓度范围为1.1%-5.9%,操作时必须严格规避火源及高温环境。

2. 【溶解特性】具备典型非极性溶剂特征,虽不溶于水,但能有效溶解各类有机化合物,对油脂、树脂等物质具有优异溶解性能。

3. 【其他特性】密度区间为0.65-0.75g/cm³,沸点范围30-220℃。其蒸气密度大于空气,泄漏时易沿地面聚集扩散。

◇ 主要用途

1. 【化工原料】在石化工业中占据核心地位,超过60%的产量用于制备乙烯、丙烯等基础烯烃,同时也是苯系芳烃的重要原料来源,支撑着塑料、橡胶等基础材料生产。

2. 【燃料领域】通过催化重整工艺可转化为高辛烷值汽油组分,亦可直接作为特种溶剂油或物理发泡剂使用。

3. 【工业溶剂】广泛应用于精密器械清洗、涂料稀释及橡胶加工等领域。操作时需配备专业防护装备,防止蒸气吸入导致中毒事故。

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三、石脑油的主要下游产品

石脑油产业链上游为原油、催化剂、氢气等原材料。产业链中游为石脑油的生产制造商,石脑油可以通过管式炉裂,蒸裂解制取乙烯、丙烯等烯烃类化工品,催化重整制取苯、甲苯、二甲苯的重要原料。产业链下游主要用于溶剂油、合成气、乙烯、丁二烯、甲苯等化学原料的生产。

一般来说,石脑油应用最为广泛的领域为用作化工原料和用作调油料。其中化工需求又包括用作烯烃原料和用作芳烃原料,而评定石脑油适合哪一条加工路线主要采用族组成PONA分析,同等条件下,链烷烃(P)质量分数越高,乙烯的收率越高,自然越适合用作乙烯原料,原则上进入蒸汽裂解装置的石脑油链烷烃质量分数不低于60%。石脑油是否适合用作芳烃原料一般观测N+A质量分数,超过40%则可视为优质的芳烃生产重整原料。

石脑油若要用作汽油调和组分,则需评定辛烷值、RVP等指标是否符合标准,在实际应用过程中,石脑油既可以作为高辛烷值的补充直接流向汽油调和池,也可以通过再加工的方式产出更优质的高辛烷值组分。其中,轻质石脑油可以通过异构化工艺,将正构烷烃转化为异构烷烃,产出辛烷值较高(RON 80-90)的异构化汽油,进而用于调和汽油。重质石脑油投入重整装置后,得到的重整汽油也可以作为高辛烷值组分之一,不仅如此,进一步芳烃抽提产出的甲苯、二甲苯,以及纯苯下游乙苯、异丙苯,均可以视为高辛烷值组分。

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化工石脑油的主要下游产品可分为三大类:

1. 烯烃与聚合物原料:通过蒸汽裂解工艺,石脑油可生产乙烯、丙烯等基础烯烃,进而用于制造聚乙烯、聚丙烯、乙二醇等塑料和合成材料,广泛应用于包装、汽车、建材等行业。

2. 芳烃系列产品:在催化重整过程中,石脑油可转化为苯、甲苯、二甲苯(BTX),这些是生产涤纶纤维、聚苯乙烯、涂料、染料及医药中间体的关键原料。

3. 燃料与溶剂:部分石脑油直接用于调和汽油或作为溶剂油,如油漆稀释剂、橡胶工业溶剂;轻质石脑油还可用于生产液化石油气(LPG)。

此外,石脑油的衍生品还涉及合成橡胶(如丁苯橡胶)、粘合剂等精细化学品。其下游产业链长、附加值高,对石化工业的供需平衡至关重要。随着绿色化工发展,石脑油的低碳高效利用技术(如催化裂解制化学品)也成为行业关注重点。

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