常规能源开发与利用石油天然气水能.docx

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常规能源开发与利用石油天然气水能

常规能源开发与利用-石油、天然气、水能.txt∞-一人行,必会发情二人行,必会激情三人行,必有奸情就不会被珍惜。

真实的女孩不完美，完美的女孩不真实。

得之坦然，失之淡然，顺其自然，争其必然。

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常规能源——石油二、常规能源——石油

知识点：

知识点：

1、石油的形成；、石油的形成；2、石油的主要成分和元素；、石油的主要成分和元素；3、石油的分类；、石油的分类；4、石油对煤的优势；、石油对煤的优势；5、油田开发的程序。

、油田开发的程序。

第二节能源概述

2、石油、

石油是仅次于煤的化石燃料，石燃料，它是一种天然的黄色、然的黄色、褐色或黑黄色流动或半流动的色的流动或半流动的黏稠的可燃液体烃类黏稠的可燃液体烃类混合物。

混合物。

颜色：

颜色：

由所含的胶质和沥青的比例不同而引起；的比例不同而引起；黏稠度：

黏稠度：

由石蜡含量的高低决定。

决定。

（1）石油的优势与地位

优势：

1、释放的热量比煤大。

就发热量而言，石油大优势：

、释放的热量比煤大。

发热量而言，约为煤的2~3倍。

（标煤：

7000kcal/kg，标油：

10000约为煤的倍。

（标煤：

，标油：

标煤kcal/kg））?

2、石油使用方便，易燃且不留灰烬。

（无烟煤燃点：

、石油使用方便，易燃且不留灰烬。

无烟煤燃点：

550~700℃，烟煤：

400~550℃；褐煤：

300~400℃。

汽℃烟煤：

℃褐煤：

℃油：

427℃，柴油：

220℃，煤油：

210℃）℃柴油：

℃煤油：

℃?

地位：

世界能源第一位，能源40％依赖石油；对国家地位：

世界能源第一位，能源％依赖石油；和政府而言，石油化工是支柱产业，接近一半的税收和政府而言，石油化工是支柱产业，来源。

来源。

（2）石油的形成?

水体中有机物随地壳变迁不断深埋，经水体中有机物随地壳变迁不断深埋，有机物随地壳变迁不断深埋历生物和化学转化过程（先是好氧菌和厌氧菌的改造，然后是以低温为主的地球化学转化阶段）的改造，然后是以低温为主的地球化学转化阶段）。

?

有效的生油阶段从～60℃开始，到有效的生油阶段从50～℃开始，150～160℃结束。

结束。

～?

过高的地温使石油逐步裂解成为甲烷，过高的地温使石油逐步裂解成为甲烷，逐步裂解成为甲烷最终演化成为石墨。

演化成为石墨最终演化成为石墨。

?

石油只是有机物在地球演化过程中的一石油只是有机物在地球演化过程中的一中间产物。

种中间产物。

（3）石油的主要成分与组成

石油主要是由烷烃、环烷烃、芳香烃等烃类化石油主要是由烷烃、环烷烃、芳香烃等烃类化烷烃合物组成。

合物组成。

?

石油主要元素是碳（85～90%）和氢（10％～石油主要元素是碳～）％14％），还有少量硫（0.2～0.7％），氧（0～还有少量硫％～％～1.5％）、氮（0.1％～2％）以化合物、胶质、％％％以化合物、胶质、沥青质等非烃类物资形态存在。

沥青质等非烃类物资形态存在。

?

还有微量钠、铅、铁、镍、钒等金属元素，浓还有微量钠、钒等金属元素，度约为100mg/L。

度约为。

?

一般还有不溶解的水分存在；一般还有不溶解的水分存在；?

标准油的热值为：

10000kcal/kg。

标准油的热值为：

。

（4）石油的分类

由于石油是一种由多种化合物组成的复杂的混合物，因由于石油是一种由多种化合物组成的复杂的混合物，此其成分随产地的不同而变化很大，可用黏度盐含量、黏度、此其成分随产地的不同而变化很大，可用黏度、盐含量、凝点、硫含量、残炭、蜡含量、沸点、馏程等物性指标凝点、硫含量、残炭、蜡含量、沸点、馏程等物性指标来说明其特性。

来说明其特性。

?

石油组成复杂，通常的分类方法：

石油组成复杂，通常的分类方法：

?

（1）按密度：

轻质石油（相对密度<0.83）、中质石油（0.83~0.89）、重质石油（相对密度相对密度>0.89）、特重质石油（相对）

密度>1.076））密度

（2）按硫含量：

硫含量小于％为低硫石油，0.5～2.0）按硫含量：

硫含量小于0.5％为低硫石油，～为含硫石油，大于2.0％为高硫石油。

％为含硫石油，大于％为高硫石油。

?

（3）按蜡含量：

蜡含量～2.5％为低蜡石油，2.5～10）按蜡含量：

蜡含量0.5～％为低蜡石油，～为含蜡石油，大于10％为高蜡石油。

％为含蜡石油，大于％为高蜡石油。

（5）石油资源

目前世界上已找到近万个油田和7500个气田，这些油目前世界上已找到近3万个油田和个气田，万个油田个气田气田遍布于地壳上六大稳定板块及其周围的大陆架地区。

在156个较大的盆地内几乎均有油气田发现，但分个较大的盆地内几乎均有油气田发现，个较大的盆地内几乎均有油气田发现布极不平衡。

布极不平衡。

?

从已探明的石油储量来看，世界总储量1686亿吨从已探明的石油储量来看，世界总储量亿吨主要分布在7大储油区（2007年），主要分布在大储油区，依次为：

中东地年），主要分布在大储油区，依次为：

区、拉丁美洲地区、前苏联地区、非洲、北美洲、西拉丁美洲地区、前苏联地区、非洲、北美洲、欧和东南亚。

大地区占了大地区占了95%的世界储量。

的世界储量。

欧和东南亚。

7大地区占了的世界储量

（6）石油加工

石油工业是一个以石油勘探、开采、储运、炼石油工业是一个以石油勘探、开采、储运、勘探为主的工业，制为主的工业，由于其工作的对象是深埋于地下的石油矿藏，因此有较高的不确定性，下的石油矿藏，因此有较高的不确定性，也就是说具有较大的风险。

是说具有较大的风险。

石油加工的历史

第一阶段，世纪以前第一阶段，20世纪以前

简单蒸馏，其目的产品是家庭用于照明和取暖用的煤油。

简单蒸馏，其目的产品是家庭用于照明和取暖用的煤油。

第二阶段，世纪初第二阶段，20世纪初

热裂化技术可以从较重的馏分或重油中获得更到的汽油。

热裂化技术可以从较重的馏分或重油中获得更到的汽油。

可以从较重的馏分或重油中获得更到的汽油

第三阶段，20世纪年代末、40年代初世纪30年代末第三阶段，世纪年代末、年代初

催化裂化技术的出现大大提高了石油加工过程中的汽油产催化裂化技术的出现大大提高了石油加工过程中的汽油产量；分子筛催化剂

第四阶段，世纪世纪70年代第四阶段，20世纪年代

催化裂化技术、重整技术、催化裂化技术、重整技术、渣油加氢技术

第五阶段，世纪世纪90年代以后第五阶段，20世纪年代以后

整体优化

石油的加工过程

开采出来的石油（原油）可以直接作燃料用，开采出来的石油（原油）可以直接作燃料用，且价格便宜；若在炼油厂中进行深加工，则经且价格便宜；若在炼油厂中进行深加工，济效益可增加许多倍，而且飞机、汽车、拖拉济效益可增加许多倍，而且飞机、汽车、飞机机等也不能直接燃用原油，必须把原油炼制成机等也不能直接燃用原油，必须把原油炼制成燃料油才能使用。

因此，燃料油才能使用。

因此，石油的加工是石油利才能使用用中非常重要的一环。

用中非常重要的一环。

石油的加工程序

蒸馏过程裂化

热裂化催化裂化加氢催化

重整精制聚合

某炼油厂各主要装置工艺流程图

燃料-化工型炼油厂的燃料化工型炼油厂的加工流程

炼油厂

（7）石油产品及其用途

石油由许多组分组成，每一组分都各有其沸石油由许多组分组成，通过炼制加工，可以把石油分成几种不点。

通过炼制加工，可以把石油分成几种不同沸点范围的组分的组分：

同沸点范围的组分：

（1）40~205℃的组分作为汽油；℃的组分作为汽油；汽油

（2）180~300℃的组分作为煤油；煤油；℃的组分作为煤油（3）250~350℃的组分作为柴油；柴油；℃的组分作为柴油（4）350~520℃的组分作为润滑油（或重柴油）；润滑油（℃的组分作为润滑油或重柴油）（5）高于高于520℃的渣油作为重质燃料油；重质燃料油；℃的渣油作为重质燃料油

石油产品用途—汽油石油产品用途汽油

1、汽油：

主要成分是C4~C12的烃类，为混合烃类。

、汽油：

的烃类，为混合烃类。

2、汽油用途：

车用汽油（各种活塞式发动机汽车）；、汽油用途：

车用汽油（各种活塞式发动机汽车）；航空汽油（活塞式发动机的螺旋桨飞机）航空汽油（活塞式发动机的螺旋桨飞机）3、判断汽油的好坏标准：

、判断汽油的好坏标准：

（1）汽油的馏分组成（书P47）；）汽油的馏分组成（）；汽油的牌号）。

（2）汽油的辛烷值（即为汽油的牌号）。

）汽油的辛烷值（即为汽油的牌号

（1）汽油的馏分组成）

1、把100ml汽油放进带支管的烧、汽油放进带支管的烧瓶里，插上温度计进行加热蒸馏；瓶里，插上温度计进行加热蒸馏；2、初馏点：

蒸出第一滴油时温度、初馏点：

计所指示的温度；计所指示的温度；3、10%点：

蒸出物体积达到ml、点蒸出物体积达到10时所对应的温度；时所对应的温度；4、20%点、30%点……、点点5、干点：

蒸出最后一滴油时所对、干点：

应的温度。

应的温度。

6、馏分组成：

按各自沸点范围所、馏分组成：

占的比例得到的汽油的各种成分。

占的比例得到的汽油的各种成分。

恩式蒸馏实验

车用汽油要求恩式蒸馏的干点<205℃，10%点<79℃℃点℃

（2）辛烷值）

1、异辛烷（2，2，4-三甲基戊烷）的抗爆性较好，、异辛烷（，，三甲基戊烷的抗爆性较好，三甲基戊烷）辛烷值给定为100。

正庚烷的抗爆性差，给定为0。

辛烷值给定为。

正庚烷的抗爆性差，给定为。

的抗爆性差2、汽油辛烷值的测定：

是以异辛烷和正庚烷为标准、汽油辛烷值的测定：

燃料，按标准条件，燃料，按标准条件，在实验室标准单缸汽油机上用对比法进行的。

调节标准燃料组成的比例，标准燃料组成的比例对比法进行的。

调节标准燃料组成的比例，使标准燃料产生的爆震强度与试样相同，燃料产生的爆震强度与试样相同，此时标准燃料中异辛烷所占的体积百分数就是试样的辛烷值。

异辛烷所占的体积百分数就是试样的辛烷值。

3、汽油辛烷值大，抗震性好，质量也好。

、汽油辛烷值大，抗震性好，质量也好。

石油产品用途—煤油石油产品用途煤油

烷烃，还含有少量芳香烃、1、煤油：

主要成分为C10-C16烷烃，还含有少量芳香烃、不饱、煤油：

主要成分为和烃、环烃及其他杂质。

和烃、环烃及其他杂质。

2、主要用途：

点灯照明、航空煤油、洗涤剂、杀虫剂溶剂等。

、主要用途：

点灯照明、航空煤油、洗涤剂、杀虫剂溶剂等。

3、航空煤油：

、航空煤油：

（1）用途：

主要用于喷气式战斗机（飞行高度高、航程远、）用途：

主要用于喷气式战斗机（飞行高度高、航程远、飞行速度快等）；飞行速度快等）；不低于42860kJ/kg，密度不低于不低于775

（2）要求：

净热值不低于）要求：

净热值不低于，密度不低于kg/m3；冰点温度不得高于冰点温度不得高于不得高于-60~-55℃；馏程范围；黏度大小℃馏程范围；过大，油滴过大，燃烧不完全，降低发动机出力；过小，（过大，油滴过大，燃烧不完全，降低发动机出力；过小，喷出油雾角过大，射程近，内部易过热）喷出油雾角过大，射程近，内部易过热）（3）来源：

加氢裂化。

）来源：

加氢裂化。

石油产品用途—柴油石油产品用途柴油

1、柴油：

主要成分为C15～C18的烷烃。

、柴油：

主要成分为2、主要用途：

拖拉机、农用排灌机械、重载汽车、舰船等。

、主要用途：

拖拉机、农用排灌机械、重载汽车、舰船等。

3、分类：

轻柴油和重柴油。

、分类：

轻柴油和重柴油。

4、轻柴油主要指标：

、轻柴油主要指标：

点不高于300℃

（1）恩式蒸馏的）恩式蒸馏的50%点不高于℃，90%点不高于点不高于点不高于350~355℃；℃十六烷值来衡量

（2）轻柴油的抗爆性采用十六烷值来衡量，十六烷值越高，）轻柴油的抗爆性采用十六烷值来衡量，十六烷值越高，抗爆性越好；抗爆性越好；号和-35号（3）柴油的牌号：

10、0、-10号和号，是根据柴油的凝）柴油的牌号：

、、号和固点的高低来规定的，实际反映的是柴油的凝固点温度凝固点温度。

固点的高低来规定的，实际反映的是柴油的凝固点温度。

（8）我国炼油的现状和差距

原油加工能力世界第三润滑油生产能力为世界第三催化裂化加工能力为世界第二

我国炼油的差距

加工规模小1998年全世界共有755个炼厂，平均规模532万吨/年，炼厂最大能力4085万吨/年，单系列1700万吨/年。

同期194个炼厂，平均规模139万吨/年，炼厂最大能力1700万吨/年（茂名），单系列800万吨/年（镇海）。

炼油加工能力总体过剩，炼油加工能力总体过剩，但装置不适应原油品种结构变化世界装置负荷率80％以上，我国为63％；80632001年进口原油7000万吨，目前加工含硫能力仅有3000万吨。

产品结构及质量缺乏竞争力柴油/汽油比例不能满足市场要求，汽油烯烃含量及硫含量高。

技术经济指标差距轻质油收率：

国外70％，国内66％；吨油加工费：

1998年216.4元，比亚太地区高51元。

（9）石油产品发展趋势

世界油品构成向轻质化发展，加热用的世界油品构成向轻质化发展，轻质化发展燃料油和重质油品显著减少，燃料油和重质油品显著减少，更多的重油将通过深加工用以增加运输燃料和石油将通过深加工用以增加运输燃料和石深加工化原料。

化原料。

?

汽油无铅化、洁净化汽油无铅化、?

柴油要求达到低硫标准

二、常规能源——天然气的开发与利用常规能源——天然气的开发与利用

知识点：

知识点：

1、天然气的组成成分；、天然气的组成成分；2、天然气的分类；、天然气的分类；3、如何保证天然气的可、持续稳定供应？

持续稳定供应？

考虑：

如果君作为领导，考虑：

如果君作为领导，您如何解决越来越常见的天然气荒问题？

越来越常见的天然气荒问题？

（1）天然气

天然气是地下岩层中以碳氢化合物为主要成分的气体天然气是地下岩层中以碳氢化合物为主要成分的气体碳氢化合物混合物的总称。

混合物的总称。

?

天然气主要由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等烃类组成，天然气主要由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等烃类组成，甲烷组成甲烷占80%~90%。

其中甲烷占其中甲烷占。

?

天然气通常可以分为纯天然气、石油伴生气、煤层气。

天然气通常可以分为纯天然气、石油伴生气、煤层气。

纯天然气?

天然气是除煤和石油之外的另一种重要的一次能源。

天然气是除煤和石油之外的另一种重要的一次能源。

它燃烧时有很高的发热值对环境的污染也较小高的发热值，污染也较小，它燃烧时有很高的发热值，对环境的污染也较小，而且还是一种重要的化工原料。

且还是一种重要的化工原料。

?

天然气的生成过程同石油类似，但比石油更容易生成。

天然气的生成过程同石油类似，但比石油更容易生成。

（2）天然气的分类）

纯天然气（60％）纯天然气（60％）

是从矿井中开采出的干天然气，也称气田气。

是从矿井中开采出的干天然气，也称气田气。

干天然气

天然气分类

伴生气（40％）％）

是开采石油的副产品是开采石油的副产品

煤层气开采

煤层气

是伴随煤矿开采产生的，俗称瓦斯，是伴随煤矿开采产生的，俗称瓦斯，7～17MPa瓦斯和40～70℃时，每吨煤吸附13～30m3甲烷。

40～70℃时每吨煤吸附13～甲烷。

13

（3）天然气的净化及液化

天然气中主要的有害杂质是CO2、H2O、H2S和其他含硫化合物。

和其他含硫化合物。

?

因此，天然气在使用前也需净化，即脱因此，天然气在使用前也需净化，硫、脱水、脱二氧化碳、脱杂质等。

脱水、脱二氧化碳、脱杂质等?

天然气液化（加压输送，液化天然气天然气液化（加压输送，液化天然气LNG，，

LiquefiedNaturalGas）

（4）天然气资源与生产

天然气储量丰富、清洁便利，但是储运难，天然气储量丰富、清洁便利，但是储运难，投资大，回收周期长。

投资大，回收周期长。

?

与石油一样，世界天然气资源分布也很不与石油一样，均匀，主要集中在中东、俄罗斯和东欧，均匀，主要集中在中东、俄罗斯和东欧，中东三者之和约占世界天然气总储量的70%。

。

三者之和约占世界天然气总储量的

国内天然气资源

资源量大于1×104亿立方米的有10个，依次是塔里木、四川、陕甘宁、东海、渤海湾、莺歌海、琼东南、珠江口、准噶尔、柴达木盆地，天然气资源量32.26×104亿立方米，占全国天然气资源总量的84.8%。

天然气生产现状。

2000年国内天然气产量264.8亿立方米，2005年、2010年、2015年和2020年的国内天然气产量规划分别为625亿立方米、968亿立方米、1251亿立方米和1421亿立方米。

地区全国东部西部中部南方海域

评价盆地数/个总资源量/10所占比例/%评价盆地数个总资源量4亿立方米所占比例692211227738.044.3610.7411.523.288.14100.011.528.230.38.621.4

国内天然气流向与消费

国产天然气的主体流向是“西气东输、海气登陆、“就近外供”。

”进口的管道天然气流向是“西气东输、北气南下”；“”天然气消费以化工为主。

天然气消费以化工为主

1998年中国天然气消费构成

项目消费量（亿立方米年）亿立方米/年亿立方米比例/%比例

发电

化工

工业燃料237511.l

城市燃气31.2614.6

油田生产用气40.4518.9

合计

27.0812.7

91.4942.7

214.03100

（5）天然气的发展前景

2010年，剩余探明可采储量天然气将为年165.8×1012m3，石油为×石油为1441×108t；以热量计算，×；以热量计算，

天然气LHV：

36.442天然气储量已超过石油储量（天然气：

MJ/m3，石油石油LHV：

41.86MJ/kg）。

：

）

2015年世界天然气的产量将超过石油产量。

年世界天然气的产量将超过石油产量。

年世界天然气的产量将超过石油产量?

2020年能源结构中，天然气将占29%~30%，石油年能源结构中天然气将占年能源结构，其他能源为4%。

占27%，煤占，煤占24%，核电为%，其他能源为。

，核电为8

天然气用量大增，供求量不成比例，天然气用量大增，供求量不成比例，如何获得更多的天然气供应量？

获得更多的天然气供应量？

武汉市的士加气难

可能的解决方法

开源

；

（2）

（1）开发新的天然气源；（）新的角度获）开发新的天然气源；（得天然气。

得天然气。

节流

（A）大有希望的非常规天然气：

大有希望的非常规天然气：

非常规天然气

a、煤层气、

煤伴生，吸附态储存于煤层内的非常规天然气的非常规天然气，与煤伴生，以吸附态储存于煤层内的非常规天然气，其甲烷含量大于95％，热值33.44MJ/m3，是一种优质洁％，热值中甲烷含量大于％，热值净的能源。

～每吨煤可吸附净的能源。

7～17Mpa和40～70℃时，每吨煤可吸附和～℃13～30m3甲烷，其中甲烷含量大于％。

甲烷，其中甲烷含量大于95％。

～

b、天然气水合物、

外形象冰，俗称“可燃冰”外形象冰，俗称“可燃冰”，由水分子和燃气分子构外层是水分子构架，核心是燃气分子。

成，外层是水分子构架，核心是燃气分子。

其中燃气甲烷，甲烷水合物。

分子绝大多数是甲烷所以也称为甲烷水合物分子绝大多数是甲烷，所以也称为甲烷水合物。

1m3的天然气水合物可释放出可释放出168m3的甲烷和0.8m3的水，的甲烷和的水，的天然气水合物可释放出是一种高能量密度的能源。

是一种高能量密度的能源。

a、煤层气、

我国煤层气资源潜力较大,远景资源量为我国煤层气资源潜力较大远景资源量为27.3×1012m3，但目前能源结构极不合理，但目前能源结构极不合理，×每年因采煤向大气排放的煤层甲烷高达194×108m3,接近于全国年的天然气产量，接近于全国1年的天然气产量×接近于全国年的天然气产量，占世界采煤排放甲烷总量的1/3，占世界采煤排放甲烷总量的，既浪费能源又污染环境.因此因此,加强我国煤层气的开发和又污染环境因此加强我国煤层气的开发和利用迫在眉睫。

（。

（2003年）利用迫在眉睫。

（年

21世纪发展煤层气的意义21世纪发展煤层气的意义

减轻我国石油和天然气的供应压力；减轻我国石油和天然气的供应压力；?

能有效地改善煤矿安全生产条件；能有效地改善煤矿安全生产条件；?

将有效地保护大气环境。

将有效地保护大气环境。

深度在1000m以内的煤层气具有较好的经济效益，以内的煤层气具有较好的经济效益，深度在以内的煤层气具有较好的经济效益我国目前有1/3的煤矿资源具有经济开采价值。

我国目前有的煤矿资源具有经济开采价值。

的煤矿资源具有经济开采价值煤层气开发的方法

煤层气的开采模式

（1）井下煤层气抽采。

所谓井下煤层气抽采就是借）

煤炭开采工作面和巷道，通过煤矿井下抽采、助煤炭开采工作面和巷道，通过煤矿井下抽采、采动区抽采、废弃矿井抽采等方法来开采煤层气资源。

抽采、废弃矿井抽采等方法来开采煤层气资源。

井下煤层气抽采机理：

当煤层采动以后，井下煤层气抽采机理：

当煤层采动以后，破坏了原岩石力学平衡，造成了煤层的卸压由于瓦斯气体90%以煤层的卸压，石力学平衡，造成了煤层的卸压，由于瓦斯气体以上以物理吸附状态存在于煤层中，为了继续保持平衡，物理吸附状态存在于煤层中上以物理吸附状态存在于煤层中，为了继续保持平衡，煤层中的瓦斯涌出，通过人工改造使其成为密闭系统密闭系统，煤层中的瓦斯涌出，通过人工改造使其成为密闭系统，从而持续维持卸压区域这样，持续维持卸压区域．从而持续维持卸压区域．这样，煤层瓦斯将源源不断被抽出。

抽出。

井下煤层气抽采的2个基本条件个基本条件：

井下煤层气抽采的个基本条件：

在小范围内有足够的煤层气资源及使煤层瓦斯得以释放的煤层透气性大小。

的煤层气资源及使煤层瓦斯得以释放的煤层透气性大小。

（2）地面钻井采煤层气。

地面钻井采煤层气就是）

利用垂直井或定向井技术来开采原始储层中的煤层气垂直井或定向井技术来开采利用垂直井或定向井技术来开采原始储层中的煤层气资源。

资源。

地面钻采煤层气的机理：

地面钻采煤层气的机理：

当储层压力降低到临界解吸压力以下时甲烷气体从煤基质微孔隙内表面微孔隙内表面解吸吸压力以下时，甲烷