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能源解决方案

了解石油

我们的社会如此完全依赖的物质到底是什么?

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在炼油厂,原油被蒸馏成馏分,为我们提供主要燃料和其他石油产品。照片:英国石油公司。
图片来源:英国石油公司
在炼油厂,原油被蒸馏成馏分,为我们提供主要燃料和其他石油产品。照片:英国石油公司。
图片来源:英国石油公司
就在几年前,汽油价格达到每加仑3美元还是头条新闻。
图像信用:亚历克斯威尔逊

本周我将采取措辞从实用节能解决方案中看看石油(石油) - 该液体能够推动我们的汽车型社会。为一些新的术语和一点化学做好准备!

石油这个名字来自希腊语“petra”(岩石)和拉丁语“oleum”(石油)。大多数科学家认为石油来源于数百万年前存在于水体中的生物量(藻类和浮游动物)。这些生物沉到湖泊和海洋的底部,随着地质时间的推移,在缺氧的条件下,被古代湖泊和海洋中不断沉积的沉积物压缩。高压和高温将这种生物质转化为我们所说的原油和天然气的碳氢化合物混合物。由于这种生物起源,石油和煤、天然气一样被称为“化石燃料”。

还有一种理论认为,石油不是来自于活的有机体,而是来自于其他一些“非生物成因”的过程。这一理论在20世纪50年代由几位苏联科学家提出,在美国和欧洲也有一些支持者。这一派认为石油是无机的,存在于地核中。支持另一种理论(石油的生物起源)的证据部分来自于石油中发现的某些标记,而这些标记在藻类中也同样存在。

石油(原油 - 有时被定义为包括天然气)是一种复杂的烃(含碳化合物)混合物,包括最突出的 - 己烷如戊烷,己烷和辛烷值。这些是具有连接到那些碳原子的氢原子的线性分子,该名称分别在列出的实施例中分别表示碳原子数(5,六个和八个,八个)。

除了这些相当简单的烷烃,还有更复杂的物质,如苯,一种碳原子排列成环状的六碳化合物。含有这些苯环的化合物被称为“芳香族”,因为它们具有生物活性,许多这样的化学物质是致癌的或有害的。

在原油的碳氢化合物中发现的碳原子越多,石油就越重。原油的“蒸馏”过程将这些烃类分离成大小相近、性质不同的化合物的集合——这些组称为“馏分”。蒸馏过程就是炼油厂所做的,其原理也相当简单。原油被加热,首先最轻的分子沸腾(变成气态)并被收集起来。然后将越来越重的馏分煮沸并收集起来。

从戊烷至辛烷的馏出物馏分(具有五到八个碳原子的碳氢化合物)用于生产汽油。来自壬烷至十六甲烷(9至16碳)的馏出物馏分是较重的混合物,该混合物是煤油,喷射燃料,柴油和加热油。石蜡蜡和沥青仍然是较重的混合物,石蜡由含有约25个碳原子和由带有35个或更多碳的烃制成的分子制成的石蜡。

比戊烷轻的碳氢化合物在大气压下通常是气体。丙烷是一种三碳链的碳氢化合物,必须在一定压力下才能保持液态,当阀门打开时,比如在丙烷烤架上,液体立即蒸发,可以用来烤汉堡。

天然气更轻。它主要是甲烷(一个碳原子和四个氢原子),加上一些乙烷(两个碳原子和六个氢原子),它的沸点很低,必须保持超低温才能保持液态。这就是为什么“液化天然气”(LNG)终端存在争议;如果一艘液化天然气油轮破裂,天然气将迅速蒸发,并具有高度爆炸性。

The separation of crude oil into its constituent parts is a lot more complex than this, but that should give you a general sense of what’s going on when you drive down the New Jersey Turnpike or live in the Gulf Coast and see all those refineries with tall stacks rising from them.

在接下来的几周里,我们将了解石油的历史以及与石油使用和供应有关的一些问题。

除了这个能源解决方案的博客,Alex还为每周的博客做贡献本周绿色建筑产品,每周介绍一种有趣的绿色建筑新产品。您可以通过电子邮件注册以接收这些博客的通知——在任何博客页面的右上角输入您的电子邮件地址。

亚历克斯是BuildingGreen,Inc。《纽约时报》执行主编环境建设新闻.为了跟上他最新的文章和突变,你可以注册他的Twitter账号

6个评论

  1. 杰弗_威廉姆斯||#1

    我很惊讶
    石油已经被广泛使用了100多年,但我们仍然不确定它是从哪里来的。我们能在实验室里做吗?科学家们甚至可以合成新的元素,但石油似乎仍然是一个谜。

  2. 卢卡斯·杜兰德7A||#2

    我会很好!
    Alex,我很期待你的博文。

  3. 迪克·罗素||#3

    开裂;液化天然气的压力
    我在另外的体面概述中发现了两个轻微的东西。在石油炼油厂中,“开裂”是将高分子量化合物分解成更小,更有用的化合物的过程。这是通过催化剂和呼应者的一些温度在催化剂上完成,称为“猫饼干”。在常规的粗蒸馏塔组件中蒸馏出较轻的化合物后,猫饼干的饲料将留下较重的材料。

    对于液化天然气,液化过程涉及深度制冷,使用压缩膨胀设备将天然气冷却到-260华氏度左右,但温度接近大气压。在运输过程中,虽然在运输过程中吸收的热量会导致一些气体沸腾,但低温仍然保持。这些气体可以作为飞船的燃料,当然,虽然我不知道他们是怎么处理蒸汽的。一旦被泵到岸上的储罐中,仍然处于低温但压力较低,液体被泵到管道压力并蒸发,通常使用海水作为热源。气化后的高压气体被输送到配气管网。

  4. 亚历克斯威尔逊||#4

    修正了
    迪克,
    谢谢你抓住了这些错误。在发布了最初的博客后,我意识到“崩溃”并不是我所描述的过程;我应该更小心的。我没有意识到液化天然气油轮也没有承受很高的压力。我调整了博客以纠正这些错误;如果还是不太准确,请告诉我。

    祝大家新年快乐,并致以良好的祝愿。

    - alex.

  5. 迪克·罗素||# 5

    LNG储存处于低压状态
    亚历克斯,关于液化天然气的储存,“它的沸点很低,必须保持在超低温和高压下才能保持液态。”岸上的存储也处于低气压,仅略高于大气。这些储罐在概念上与运输船上的类似,是双层的,有很多绝缘材料,以减缓周围环境的热量流入。

    对接近人口稠密地区的液化天然气运输船的担忧令我困惑。如果燃料箱“破裂”,液化石油气(主要是丙烷)和汽油等其他石油产品也会引发类似的火灾。然而,这些燃料的运输和储存似乎并没有像拟议中的液化天然气储存设施那样受到关注。我确实认为,至少有一些担忧是基于错误的信息。我曾经在报纸上读到一篇关于一辆液氮罐车发生事故的文章,人们担心这种“高度爆炸性”物质(惰性气体)可能会泄漏。

  6. Curt友善||#6

    技术上的困难是
    其技术难点是大型高压容器的设计。容器越大,其壁必须承受的总张力就越大。容纳数千psi的壁厚随着直径的增加而迅速增加。

    驾驶时,注意油罐车。几乎每种物质都是以液体的形式运输的。像氩气这样的气体是个例外。氩气搬运车没有一个大的油箱,而是由15-20个狭窄的气缸组成。一船乙炔有时由数百个气瓶全部装在管子里组成。

    氮通常作为液体运输。仔细观察下一个绿色和白色林德或空气产品的氮气油轮,您会注意到一个通风口 - 水蒸气形式,因为沸腾的冷气体脱落。由于空气是80%的氮,这不是一个主要问题,尽管不要指望在一个大棚或仓库中找到自己的卡车旁边......如果你这样做,请立刻离开!

    液化天然气不能以这种方式运输——泄漏的气体将是一个巨大的火灾隐患。丙烷以液体的形式运输,但罐内没有排气口。它是一个真正的压力容器,但丙烷分子又大又重,所以在室外温度下压力是可控的。

    我记得小时候在波士顿港口听说过液化天然气油轮。我的理解是,当一艘船到达港口时,海岸警卫队会因为危险而关闭港口。我还没有亲身证实这一点。

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