石油

石油

石油
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石油是指氣態、液態和固態的烴類混合物，具有天然的產狀。石油又分為原油、天然氣、天然氣液及天然焦油等形式，但習慣上仍將「石油」作為「原油」的定義用。

石油是一種粘稠的、深褐色液體，被稱為「工業的血液」。地殼上層部分地區有石油儲存。主要成分是各種烷烴、環烷烴、芳香烴的混合物。是地質勘探的主要對象之一。

石油的成油機理有生物沉積變油和石化油兩種學說，前者較廣為接受，認為石油是古代海洋或湖泊中的生物經過漫長的演化形成，屬於生物沉積變油，不可再生；後者認為石油是由地殼內本身的碳生成，與生物無關，可再生。石油主要被用來作為燃油和汽油，也是許多化學工業產品，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採利用石油。「石油」這個中文名稱是由北宋科學家沈括第一次命名的。

基本信息

中文名	石油	外文名	petroleum, oil
主要成分烷烴、環烷烴、芳香烴的混合物 油質	顏 色	有甚紅 金黃 墨綠 黑褐紅 至透明
單 位	1桶=42加侖	單 位	1加侖=3.78543升
成 分	油質、膠質、瀝青質、碳質

簡介

石油的性質因產地而異，密度為0.8 -1.0g/cm3，粘度範圍很寬，凝固點差別很大（30 ~ -60℃），沸點範圍為常溫到500攝氏度以上，可溶於多種有機溶劑，不溶於水，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。

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石油也是許多化學工業產品如溶劑、化肥、殺蟲劑和塑料等的原料。2012年開採的石油88%被用作燃料，其它的12%作為化工業的原料。實際上，石油是一種不可再生原料。

石油與原油區別

石油是工業名詞，是相對礦產資源而言，通常所說的石油工業，是一種礦產資源工業。在石油勘探過程中，根據勘探程度和探明情況，計算並確定石油儲量。石油儲量是地質勘探成果，是一種待開發的原始礦產資源量。

原油是埋藏在岩石地層里被開採出來的石油，保持着其原有的物理化學形態，是石油工業的初級產品，實現了其使用價值，是油田開發的成果，原油產量是一種已經開發的礦產資源產量。

石油一詞多用於說明油層滲透率、孔隙度及油藏品味。而原油一詞多用於國家統計的原油產量統計數字、評價原油理化性質及用於說明採收率、采出程度及採油速度。 石油作為礦產資源是指含水、含氣的油，而原油作為一種工業產品，其中的水、氣已從油中分離出來，是一種合格的工業產品。

性質

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具有代表性的大慶石油屬低硫石蠟基石油，已開採酌石油以低硫石蠟基居多。這種石油，硫含量低，含蠟量高，凝點高，能生產出優質的煤油、柴油、溶劑油、潤滑油及商品石蠟，直餾汽油的感鉛性好。

有的石油硫含量高，膠質含量高，屬含硫石蠟基。其直餾汽油餾分產率高，感鉛性也好。柴油餾分的十六烷值高，閃點高，硫含量高，酸度大，經精製後可生產輕柴油與專用柴油。潤滑油餾分中，有一部分組分的粘度指數在90以上，是生產內燃機油的良好的原料。

有的石油硫含量低，含蠟量較高，屬低硫環烷一中間基。其汽油餾分感鉛性好，且也富含環烷烴與芳香烴，故也是催化重整的良好原料。柴油餾分的凝點及硫含量均較低，酸度較大，產品需鹼洗。減壓渣油經氧化後可生產石油建築瀝青。另有些低凝石油硫含量低、含蠟量也低，屬低硫中間基。適於生產一些特殊性能的低凝產品，同時還可提取環烷酸是不可多得的寶貴資源。

單位

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1噸約等於7桶，如果油質較輕（稀）則1噸約等於7.2 桶或7.3桶。

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，有甚紅、金黃、墨綠、黑、褐紅、至透明；石油的顏色是它本身所含膠質、瀝青質的含量決定的，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、原蘇聯巴庫、羅馬尼亞和印尼的蘇門答臘均有產出。無色石油的形成，可能同運移過程中，帶色的膠質和瀝青質被岩石吸附有關。但是不同程度的深色石油占絕對多數，幾乎遍布於世界各大含油氣盆地。

成分

元素組成

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石油之所以在外觀和物理性質上存在差異，根本原因在於其化學組分不完全相同。石油既不是由單一元索組成的單質，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，其性質就不象單質和純化合物那樣確定，而是所含各種化合物性質的綜合體現。

石油的主要組成成分是碳和氫，碳氫化合物也簡稱為烴，烴是石油加工和利用的主要對象。石油中所含各種元索並不是以單質形式存在，而是以相互結合的各種碳氫及非碳氫化合物的形式而存在。

石油主要是碳氫化合物。它由不同的碳氫化合物混合組成，組成石油的化學元素主要是碳（83% ~ 87%）、氫（11% ~ 14%），其餘為硫（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成石油的主要組成部分，約占95% ~ 99%，各種烴類按其結構分為：烷烴、環烷烴、芳香烴。 一般天然石油不含烯烴而二次加工產物中常含有數量不等的烯烴和炔烴。含硫、氧、氮的化合物對石油產品有害，在石油加工中應儘量除去。

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，對石油產品的影響不大，但其中的砷會使得催化重整的催化劑中毒，鐵、鎳、釩會使催化裂化的催化劑中毒。故在進行石油的這類加工時，對原料要有所選擇或進行預處理。

烴類組成

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石油的成分主要有：油質（這是其主要成分）、膠質（一種粘性的半固體物質）、瀝青質（暗褐色或黑色脆性固體物質）、碳質。石油是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。嚴格地說，石油以氫與碳構成的烴類為主要成分。構成石油的化學物質用蒸餾能分解。石油作為加工的產品，有煤油、苯、汽油、石蠟、瀝青等。嚴格地說，石油以氫與碳構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構不同，大致可分為烷烴、環烷烴、芳香烴和不飽和烴等幾類。不同烴類對各種石油產品性質的影響各不相同。

1、烷烴

烷烴是石油的重要組分，凡是分子結構中碳原子之間均以單鍵相互結合，其餘碳價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。

烷烴是按分子中含烴原子的數目為序進行命名的，碳原子數為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字表示：只含一個碳原子的稱為甲烷；含有十六個碳原子的稱為十六烷。這樣，就組成了為數眾多的烷烴同系物。 烷烴按其結構之不同又可分為正構烷烴與異構烷烴兩類，凡烷烴分子主碳鏈上沒有支碳鏈的稱為正構烷，而有支鏈結構的稱為異構烷。 在常溫下，甲烷至丁烷的正構烷呈氣態；戊烷至十五烷的正構烷呈液態；十六烷以上的正構烷呈蠟狀固態（是石蠟的主要成分）。

由於烷烴是一種飽和烴，故在常溫下，其化學穩定性較好，但不如芳香烴。在一定的高溫條件下，烷烴容易分解並生成醇、醛、酮、醚、羧酸等一系列氧化產物。烷烴的密度最小，粘溫性最好，是燃料與潤滑油的良好組分。

正構烷與異構烷雖然分子式相同，但由於分子結構不同，性質也有所不同。異構烷烴較碳原子數相同的正構烷烴沸點要低，且異構化愈甚則沸點降低愈顯著。另外，異構烷烴比正構烷烴粘度大，粘溫性差。正構烷烴因其碳原子呈直鏈排列，易產生氧化反應，即發火性能好，它是壓燃式內燃機燃料的良好組分。但正構烷烴的含量也不能過多，否則凝點高，低溫流動性差。異構烷由於結構較緊湊，性質穩定，雖然發火性能差，但燃燒時不易產生過氧化物，即不易引起混合氣爆燃，它是點燃式內燃機的良好組分。

2、環烷烴

環烷烴的化學結構與烷烴有相同之處，它們分子中的碳原子之間均以一價相互結合，其餘碳價均與氫原子結合。其碳原子相互連接成環狀，故稱為環烷烴。由於環烷烴分子中所有碳價都己飽和，因而它也是飽和烴。環烷烴的分子通式為CnH2n。 環烷烴具有良好的化學穩定性，與烷烴近似但不如芳香烴。其密度較大，自燃點較高，辛烷值居中。它的燃燒性較好、凝點低、潤滑性好，故也是汽油、潤滑油的良好組分。環烷烴有單環烷烴與多環烷烴之分。潤滑油中含單環烷烴多則粘溫性能好，含多環烷烴多則粘溫性能差。

3、芳香烴

芳香烴是一種碳原子為環狀聯結結構，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。芳香烴都具有苯環結構，但芳香烴並不都有芳香味。

芳香烴化學安定性良好，與烷烴、環烷烴相比，其密度最大，自燃點最高，辛烷值也最高，故其為汽油的良好組分。但由於其發火性差，十六烷值低，故對於柴油而言則是不良組分。潤滑油中若含有多環芳香烴則會使其粘溫性顯著變壞，故應儘量去除。此外，芳香烴對有機物具有良好的溶解力，故某些溶劑油中需有適當含量但因其毒性較大，含量應予控制。

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生的。熱裂化產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。

烯烴的分子結構與烷烴相似，即呈直鏈或直鏈上帶支鏈。但烯烴的碳原子間有雙價鍵。凡是分子結構中碳原子間含有雙價鍵的烴稱為烯烴，分子通式有CnH2n、CnH2n-2等。分子間有兩對碳原子間為雙鍵結合的則稱為二烯烴。 烯烴的化學安定性差，易氧化生成膠質，但辛烷值較高，凝點較低。故有時也將熱裂化餾分（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。但因烯烴安定性差，這類摻合產品均不宜長期儲存，摻有熱裂化餾分的汽油還應加入抗氧防膠劑。

非烴化合物

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石油中的非烴化合物含量雖少，但它們大都對石油煉製及產品質量有很大的危害，是燃料與潤滑油的有害成分，所以在煉製過程中要儘可能將它們去除。非烴類化合物主要有，含硫化合物、含氧化物、含氮化合物、膠質與瀝青質。

早期利用

早在公元前10世紀之前，古埃及、古巴比倫和印度等文明古國已經採集天然瀝青，用於建築、防腐、粘合、裝飾、製藥，古埃及人甚至能估算油苗中滲出石油的數量。楔形文字中也有關於在死海沿岸採集天然石油的記載。「它粘結起傑里科和巴比倫的高牆，諾亞方舟和摩西的筐簍可能按當時的習慣用瀝青砌縫防水」。

公元5世紀，在波斯帝國的首都蘇薩(Susa)附近出現了人類用手工挖成的石油井。最早把石油用於戰爭也在中東。 《石油、金錢、權力》一書中說，荷馬的名著《伊里亞特》中敘述了「特洛伊人不停地將火投上快船，那船頓時升起難以撲滅的火焰」。

公元7世紀，拜占庭人用石油和石灰混合，點燃後用弓箭遠射，或用手投擲，以攻擊敵人的船隻。阿塞拜疆的巴庫地區有豐富的油苗和氣苗。這裡的居民很早就從油苗處採集石油作為燃料，也用於醫治駱駝的皮膚病。1837年，這裡有52個人工挖的採油坑，1827年增加到82個，不過產量很小。

歐洲從德國的巴伐利亞、意大利的西西里島和波河河谷，到波蘭的加利西亞、羅馬尼亞，中世紀以來，人們就有關於石油從地面滲出的記載。19世紀40-50年代，利沃夫的一位藥劑師在一位鐵匠幫助下，做出了煤油燈。1854年，燈用煤油已經成為維也納市場上的商品。1859年，歐洲開採了36000桶石油，主要產自加利西亞和羅馬尼亞。

中國也是世界上最早發現和利用石油的國家之一。東漢的班固（公元32-92年）所著《漢書》中記載了「高奴有洧水可燃」。高奴在陝西延長附近，洧水是延河的支流。「水上有肥，可接取用之」（見北魏酈道元的《水經注》）。這裡的「肥」就是指的石油。到公元863年前後，唐朝段成武的《酉陽雜俎》記載了「高奴縣石脂水，水膩浮水上，如漆，采以燃燈，極明」。西晉《博物志》（成書於267年）、《水經注》都記載了「甘肅酒泉延壽縣南山出泉水，「水有肥，如肉汁，取著器中，始黃後黑，如凝膏，燃極明，與膏無異，膏與水碓缸甚佳，彼方人謂之石漆」。

中國宋朝的的沈括在書中讀到過「高奴縣有洧水，可燃」這句話，覺得很奇怪，「水」怎麼可能燃燒呢？他決定進行實地考察。考察中，沈括髮現了一種褐色液體，當地人叫它「石漆」、「石脂」，用它燒火做飯，點燈和取暖。沈括弄清楚這種液體的性質和用途，給它取了一個新名字，叫石油，指出「石油至多，生於地中無窮」。並動員老百姓推廣使用，從而減少砍伐樹木。沈括在其著作《夢溪筆談》中寫道：「鄜、延境內有石油……頗似淳漆，燃之如麻，但煙甚濃，所沾幄幕甚黑……此物後必大行於世，自余始為之。蓋石油至多，生於地中無窮，不若松木有時而竭。」他試着用石油燃燒生成的煤煙制墨，「黑光如漆，松墨不及也」。沈括髮現了石油，並且預言「此物後必大行於世」，是非常難得的。

到了元朝，《元一統志》記述「延長縣南迎河有鑿開石油一井，拾斤，其油可燃，兼治六畜疥癬，歲納壹佰壹拾斤。又延川縣西北八十里永平村有一井，歲納四百斤，入路之延豐庫」。還說，「石油，在宜君縣西二十里姚曲村石井中，汲水澄而取之，氣雖臭而味可療駝馬羊牛疥癬。」說明約800年前，陝北已經正式手工挖井採油，其用途已擴大到治療牲畜皮膚病，而且由官方收購入庫。

生成原因

生物成油理論（羅蒙諾索夫假說）

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研究表明，石油的生成至少需要200萬年的時間，在現今已發現的油藏中，時間最老的達5億年之久。但一些石油是在侏羅紀生成。在地球不斷演化的漫長歷史過程中，有一些「特殊」時期，如古生代和中生代，大量的植物和動物死亡後，構成其身體的有機物質不斷分解，與泥沙或碳酸質沉澱物等物質混合組成沉積層。由於沉積物不斷地堆積加厚，導致溫度和壓力上升，隨着這種過程的不斷進行，沉積層變為沉積岩，進而形成沉積盆地，這就為石油的生成提供了基本的地質環境。大多數地質學家認為石油像煤和天然氣一樣，是古代有機物通過漫長的壓縮和加熱後逐漸形成的。按照這個理論石油是由史前的海洋動物和藻類屍體變化形成的（陸上的植物則一般形成煤）。

有機物經過漫長的地質年代與淤泥混合，被埋在厚厚的沉積岩下。在地下的高溫和高壓下它們逐漸轉化，首先形成臘狀的油頁岩，後來退化成液態和氣態的碳氫化合物。由於這些碳氫化合物比附近的岩石輕，它們向上滲透到附近的岩層中，直到滲透到上面緊密無法滲透的、本身則多空的岩層中。這樣聚集到一起的石油形成油田。通過鑽井和泵取人們可以從油田中獲得石油。地質學家將石油形成的溫度範圍稱為「油窗」。溫度太低石油無法形成，溫度太高則會形成天然氣。

非生物成油理論

非生物成油的理論天文學家托馬斯·戈爾德在俄羅斯石油地質學家尼古萊·庫德里亞夫切夫（Nikolai Kudryavtsev）的理論基礎上發展的。這個理論認為在地殼內已經有許多碳，有些碳自然地以碳氫化合物的形式存在。碳氫化合物比岩石空隙中的水輕，因此沿岩石縫隙向上滲透。石油中的生物標誌物是由居住在岩石中的、喜熱的微生物導致的。與石油本身無關。在地質學家中這個理論只有少數人支持。一般它被用來解釋一些油田中無法解釋的石油流入，不過這種現象很少發生。

石油產品

石油產品在社會經濟發展中具有非常廣泛的作用與功能，其經提煉生成的產品已經滲透到人們生活的方方面面，有着密不可分的關係。

石油是不同烴化合物的混合物，通過一次加工，主要採用常壓，減壓蒸餾的簡單物理方法，將石油切割為沸點範圍不同，密度大小不同的多種石油餾分。石油二次加工是主要用化學方法或化學。物理方法-催化裂化（催化重整、焦化、減黏、加氫裂化、溶劑脫瀝青等）以提高某種產品收率，增加產品品種，提高產品質量。通過化學過程的第三次加工生產很多化工產品。大體上，石油產品可分為石油燃料、石油溶劑與化工原料、潤滑劑、石蠟、石油瀝青、石油焦等6類。 其中，各種燃料接近總產量的90%；各種潤滑劑品種最多，產量約占5%。經過加工石油而獲得的各類石油產品在不同的領域內有着廣泛的，不同的用途。

石油經過加工提煉，可以得到的產品大致可分為四大類：

燃料

各類石油產品中用量最多的動力燃料類各種牌號的汽油，柴油，煤油和燃料油，廣泛用於各種類型汽車、拖拉機、輪船、軍艦、坦克、飛機、火箭、鍋爐、火車、推土機、鑽機等動力機械，它們消耗的石油產品量最大，因此石油被譽為工業的血液。 石油燃料是用量最大的油品。按其用途和使用範圍可以分為如下五種：

1．點燃式發動機燃料有航空汽油、車用汽油等。

2．噴氣式發動機燃料(噴氣燃料) 有航空煤油。

3．壓燃式發動機燃料(柴油機燃料) 有高速、中速、低速柴油。

4．液化石油氣燃料即液態烴。

5．鍋爐燃料有爐用燃料油和船舶用燃料油。

潤滑油

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潤滑油使各類滑動、轉動、滾動機械，儀器減少磨損、保證速率，起到潤滑、散熱、密封、絕緣等作用。

潤滑油和潤滑脂被用來減少機件之間的摩擦，保護機件以延長它們的使用壽命並節省動力。它們的數量只占全部石油產品的5%左右，但其品種繁多。

瀝青

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瀝青具有良好的黏結性，抗水性和防腐性，廣泛用於鋪築路面，作防腐防水塗料及製造油毛氈和碳素材料等。

它們是從生產燃料和潤滑油時進一步加工得來的，其產量約為所加工石油的百分之幾。

溶溶劑

溶劑汽油是橡膠，油漆，皮革，油布等工業所需的溶劑並可用於洗滌機器和零件。是有機合成工業的重要基本原料和中間體。

市場

石油的屬性和石油市場的歷史真正發揮出了它的巨大威力。正如英國學者蘇珊·斯特蘭奇所言，重要的歷史裡程碑不是石油輸出國組織的建立，而是10年以後歐佩克對市場的有效干預。在這段時間裡，國際石油市場經歷了大規模的動盪：1971年，美國總統尼克松宣布美元與黃金脫鈎；1973年，國際貨幣體系——布雷頓森林體系崩潰，成為石油價格上漲的重要原因；1973年和1979年爆發兩次石油危機；1985年，油價達到低谷。歐佩克成立後，產油國逐漸將石油資產收為國有，並由此控制了全球石油市場。石油價格以歐佩克的官方價格為主，而定價方式則為「波斯灣離岸價加上從波斯灣到交割地的運費」。阿拉伯輕質石油代替了西德克薩斯中質油而成為標杆石油。

在同一時期內，現貨市場的交易量不斷擴大。1973—1974年的石油供應中斷迫使許多消費者從現貨市場上購買石油，現貨交易也隨之出現。現貨交易最初只占全球石油貿易的微小比例，但到20世紀80年代中期已經在全球石油貿易中占據近半壁江山。現貨交易的價格最初只是歐佩克定價的參照，後來完全取代了歐佩克官方價格。

進入20世紀80年代，高油價導致了石油需求量的大幅度降低和生產能力的過剩，石油出口國(包括歐佩克與非歐佩克之間，歐佩克內部)為自己在全球的市場份額展開了爭鬥。沙特阿拉伯放棄「平衡生產者」的角色，為爭奪自己應有的市場份額而大幅度增產，導致了油價的大幅度下跌。1986年，中東地區的油價曾一度跌到每桶6美元，造成了石油市場的第三次危機——這次受危害最大的不再是消費者，而是生產者。

隨着小汽車在發達國家的普及，20世紀80年代的另一個特點是交通運輸變成了主要的石油消費行業。假期駕車出遊季節和冬天的取暖季節使石油需求量出現大幅度的季節差，使石油消費與經濟增長和天氣情況產生了更加緊密的聯繫。在市場運行方式上，歐佩克的行政定價被市場價格逐步替代。值得注意的是，這一時期旨在規避風險的石油衍生工具——石油期貨出現。1978年，取暖油(heatingoil)期貨合約在紐約商業交易所(NYMEX)推出，成為最早的石油期貨品種。  

1981年NYMEX引入汽油期貨交易，1983年引入西德克薩斯中質石油(WTI)期貨交易。石油期貨價格成為現貨交易價格的先導和參照標準，並將石油市場與金融市場連接在了一起。

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