原油定義和分類

原油是指直接從油井中開采出來未加工的石油，它是一種由不同的碳?xì)浠衔锘旌辖M成的黑褐色或暗綠色黏稠液態(tài)或半固態(tài)的可燃物質(zhì)，其主要成分是烷烴，其中，碳元素占83%—87%，氫元素占11%—14%，其他部分則是硫、氮、氧及金屬等雜質(zhì)。雖然原油的基本元素類似，但從地下開采的天然原油，在不同產(chǎn)區(qū)和不同地層，呈現(xiàn)出的原油品種則紛繁眾多，其物理性質(zhì)有很大的差別。不過，原油基本上都能溶于多種有機(jī)溶劑，不溶于水，但可與水形成乳狀液。

原油的分類有多種方法，按組成的成分不同，可分為石蠟基原油、環(huán)烷基原油和中間基原油三類。石蠟基原油含烷烴較多，環(huán)烷基原油含環(huán)烷烴、芳香烴較多，中間基原油介于前兩者之間。

按含硫量的多少可分為低硫原油、含硫原油和高硫原油三類。原油的含硫量是指原油中所含硫（硫化物或單質(zhì)硫分）的百分比。硫?qū)υ托再|(zhì)的影響很大，因?yàn)榱驅(qū)艿烙休^強(qiáng)的腐蝕作用，對(duì)人體健康有害。一般來說，原油中的含硫量占比較小。低硫原油中的含硫量小于0.5%，含硫原油中的含硫量介于0.5%與1%之間，高硫原油中的含硫量大于1%。

按相對(duì)密度大小可分為輕質(zhì)原油、中質(zhì)原油、重質(zhì)原油三類。在我國，原油的相對(duì)密度是指在壓強(qiáng)為101325Pa下，20℃原油與4℃純水單位體積的質(zhì)量比。美國則是用在壓強(qiáng)為101325Pa下，60℉（15.6℃）原油與4℃純水單位體積的質(zhì)量比，通常稱為API度。API度和60℉的原油相對(duì)密度（原油與水的密度比）的關(guān)系滿足以下公式：API度=（141.5/原油在60℉的相對(duì)密度）-131.5。按照國際上通行的分類標(biāo)準(zhǔn)，輕質(zhì)原油的API度介于35與50之間，中質(zhì)原油的API度介于26與35之間，重質(zhì)原油的API度介于10與26之間。不同國家或石油公司對(duì)密度的劃分標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)有所差異，現(xiàn)實(shí)中并不完全機(jī)械地遵循這些標(biāo)準(zhǔn)，往往還會(huì)考慮定價(jià)基準(zhǔn)等其他因素。

原油計(jì)量單位和用途

世界上最早兩處打出工業(yè)油的地方都盛產(chǎn)葡萄酒，而且在本國都很有名氣，打出工業(yè)油的人們不約而同的都用葡萄酒桶盛放剛打出來的原油。

1870年，洛克菲勒成立標(biāo)準(zhǔn)石油公司，他們使用的是自己家族生產(chǎn)的葡萄酒大桶，并且自立交貨規(guī)格，1桶為42加侖。美國政府采取了英國商人和美國商人能共同接受的標(biāo)準(zhǔn)，即沿用洛克菲勒家族標(biāo)準(zhǔn)石油公司自行制定的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定42加侖為1桶。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的原油計(jì)量單位“桶”——每加侖為3.7854L（美），故1桶約為159升——就成為至今全世界都采用的原油交易單位。

然而，“桶”主要還是歐佩克組織和英美等西方國家常用的原油計(jì)量單位，是以體積計(jì)量的。中國和俄羅斯等國則以重量計(jì)量，使用“噸”作為原油計(jì)量單位。因?yàn)楦鞯厣a(chǎn)的原油密度不盡相同，所以1桶原油的重量也不盡相同，大約在128-142公斤，即1噸原油大約為7至7.8桶。

原油通過一定的煉制加工流程可以生產(chǎn)各種原油產(chǎn)品，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有非常廣泛的應(yīng)用，是當(dāng)前重要的一次性能源來源之一。

首先，由原油煉制生產(chǎn)的汽油、煤油、柴油、燃料油及液化氣等是能源的主要供應(yīng)者；其次，原油產(chǎn)品中的高分子合成材料是材料工業(yè)的重要支柱。除合成材料之外，原油產(chǎn)品還提供了絕大多數(shù)的有機(jī)化工原料。此外，金屬加工、各類機(jī)械毫無例外地需要各類潤滑材料和其他配套材料，消耗大量原油產(chǎn)品。建材工業(yè)、輕工、紡織工業(yè)也是原油產(chǎn)品的傳統(tǒng)用戶，新材料、新工藝、新產(chǎn)品的開發(fā)與推廣，都離不開原油產(chǎn)品。原油產(chǎn)品還可以為農(nóng)業(yè)提供氮肥等化工原料。

原油產(chǎn)業(yè)鏈

原油從地質(zhì)探測、勘探生產(chǎn)到煉制加工、運(yùn)輸儲(chǔ)存，再到終端消費(fèi)等需要經(jīng)歷漫長且復(fù)雜的過程。跟其他大宗商品類似，石油工業(yè)一般也被分為上游、中游和下游等三大部分。其中，“上游”的主要任務(wù)是將地下的石油開采出來，其中包括勘探、開發(fā)及生產(chǎn)等三大環(huán)節(jié)；“中游”主要是進(jìn)行石油的儲(chǔ)運(yùn)，具體包括運(yùn)輸、儲(chǔ)存等兩大環(huán)節(jié)；“下游”主要包括煉油、化工、銷售等三大環(huán)節(jié)。我們重點(diǎn)介紹原油上游的勘探開發(fā)流程：

圖為石油勘探開發(fā)主要工藝流程

首先，從上面的整個(gè)流程圖中可以看到，勘探是石油作業(yè)的第一步，而勘探過程的第一步是運(yùn)用相關(guān)的地質(zhì)知識(shí)，來選擇合適的勘探區(qū)域。隨后勘探人員攜帶羅盤、鐵錘等簡單工具在野外通過直接觀察和研究出露在地面的地層、巖石，了解沉積地層和構(gòu)造特征。收集所有地質(zhì)資料，以便查明油氣生成和聚集的有利地帶和分布規(guī)律，以達(dá)到找到油氣田的目的。在確定油氣潛力區(qū)之后，探礦人需要向有關(guān)部門申請(qǐng)勘探許可證。成功獲得勘探許可之后，接下來工作的重點(diǎn)就是地球物理勘探和探井。其中，地球物理勘探是根據(jù)地質(zhì)學(xué)和物理學(xué)的原理，通過不同的物理儀器觀察地面上各種物理現(xiàn)象，推斷地下地質(zhì)情況，達(dá)到找油的目的。在確定了潛在油氣田所在的位置和深度后，下一步就是勘探井的鉆探。整個(gè)勘探工作最后一步就是對(duì)油氣田的評(píng)估，包括對(duì)其潛在儲(chǔ)量的評(píng)估。

其次，在完成上述勘探過程之后，下一步的工作就要移交到開發(fā)人員手中。在進(jìn)行具體開發(fā)之前，必須要先取得采礦許可證，隨后開發(fā)工程師利用評(píng)估階段的圖像、剖面、二維模型和三維模型等信息來確定油氣田的情況，并制定詳細(xì)的開發(fā)方案。方案中要確定鉆井?dāng)?shù)量及鉆井裝置，同時(shí)還需要確定用來收集和處理開采出來油氣的地面裝置的類型等內(nèi)容。在方案制定完畢后，需要進(jìn)行開發(fā)建設(shè)活動(dòng)，即執(zhí)行開發(fā)方案中的建設(shè)計(jì)劃，包括生產(chǎn)井和地面裝置的建設(shè)。其中，地面裝置包括如下工程部分：油氣集輸和礦場加工工程、油氣田采出水處理工程、供排水工程、注水（注氣、注聚）工程、供電（電網(wǎng)）工程、道路工程、通信工程和消防工程等。在生產(chǎn)井和地面裝置均完成之后，裝置即可投入使用，開發(fā)過程結(jié)束，轉(zhuǎn)入生產(chǎn)過程。

最后，生產(chǎn)過程的整體流程是原油從采油井采出后，輸送到油氣集中處理聯(lián)合作業(yè)站進(jìn)行“三脫”處理，即原油脫水、脫天然氣、脫硫。處理合格后的原油將被輸送至油庫，通過油庫協(xié)調(diào)原油生產(chǎn)、原油加工、成品油供應(yīng)和運(yùn)輸，最終通過管道，輸送至客戶手中。

原油煉制工藝

原油煉制簡稱煉油，是指通過各種煉油裝置加工生產(chǎn)出各種石油制品。煉油的方法主要有三種，分別是常壓蒸餾法、減壓蒸餾法和裂化法。

常壓蒸餾法

利用加熱爐，分餾塔等設(shè)備將原油氣化，烴（碳?xì)浠衔锏目偡Q）類化合物在不同的溫度下開始蒸發(fā)，然后將這些氣態(tài)的物質(zhì)冷卻為液體，產(chǎn)生出一系列的石油制品。其工藝流程如下：

1.原油換熱：為了充分回收熱量，使原油與各種餾分在換熱器內(nèi)換熱，一般換熱到200—250℃進(jìn)入初餾塔。

2.初餾：原油在初餾塔（預(yù)分餾塔）中先將少量水分和腐蝕性氣體及一部分輕汽油分出。經(jīng)冷凝、冷卻器降至30—40℃，進(jìn)入儲(chǔ)罐，一部分作回流，一部分作汽油組分或重態(tài)原料油。

3.常壓蒸餾：從初餾塔底得到的油叫撥頂油，用泵常壓爐加熱到360—370℃進(jìn)入常壓塔，自塔頂分出汽油，經(jīng)換熱、冷凝能冷卻到30—40℃，一部分作塔頂回流，一部分作汽油組分。常壓塔一般有3—4個(gè)側(cè)線，分別產(chǎn)出煤油、輕柴油和重柴油。

減壓蒸餾法

利用降低壓力從而降低沸點(diǎn)的原理，將常壓重油在減壓塔內(nèi)進(jìn)行分餾，從重油中分出柴油、潤滑油、石蠟、瀝青等產(chǎn)品。

常壓塔底重油溫度約為350℃，油泵抽出送到減壓加熱爐，到410℃左右進(jìn)入減壓塔。一般減壓塔汽化段壓力為40毫米汞柱。減壓一線餾出物除部分作回流外，其余作為裂化或制蠟原料，減壓二、三、四線餾出物可作潤滑油原料或裂化原料，減壓塔底油可作焦化、減粘裂化、氧化瀝青原料，也可經(jīng)丙烷脫瀝青工藝制取重質(zhì)潤滑油。

裂化法

將石油中的重組分分裂為輕組分，是提高汽油、柴油產(chǎn)出率，增加汽油、柴油產(chǎn)量的一種方法。裂化有三種不同類型：

1.熱裂化：就是完全依靠熱能進(jìn)行裂化。熱裂化的形式根據(jù)原料不同、裂化深度不同，又分為減粘裂化和焦化。

2.催化裂化：就是裂化反應(yīng)不單是靠外界供給的熱能，還要通過催化劑發(fā)生催化裂化反應(yīng)。這樣反應(yīng)溫度壓力均較低，重組分轉(zhuǎn)化為輕組分收率較高，質(zhì)量也較好，所得的裂化氣體也更宜于做化工原料。

3.加氫裂化：加氫裂化實(shí)質(zhì)上是催化裂化與加氫兩種反應(yīng)的組合。反應(yīng)是在氫氣壓力下進(jìn)行的。氫氣壓力可根據(jù)不同原料與產(chǎn)品來考慮，可以是17—150大氣壓或更高些。由于在裂化反應(yīng)中生成部分烯烴，容易進(jìn)一步生成碳，而影響催化活性與產(chǎn)品收率，加氫可使烯烴飽和，避免或減少生碳的機(jī)會(huì)，同時(shí)并不影響產(chǎn)品中異構(gòu)烴類的存在。