石油的組成(輕原油和重油)

石油的組成大部份是碳氫化合物, 主要可以分為四類:

1.飽合的直鏈碳氫化合物 (paraffins), 其約佔石油組成 15% ~ 60%, 利如烷類.

2.飽合的環狀碳氫化合物 (naphthenes), 其約佔石油組成 30% ~ 60%, 利如環烷類.

3.多環芳香烴 (aromatics), 其約佔石油組成 3% ~ 30%, 為不飽合的碳氫化合物, 利如苯類.

4.最後是煉油最後剩下似瀝青的物質 (asphaltics).

若以元素分析來看石油的組成, 其中碳元素(carbon)所佔的比例最高, 約83% ~ 87%. 其次是氫 (hydrogen) 10 ~ 14%, 再來是氮 (nitrogen) 0.1 ~ 2%, 氧 (oxygen) 0.05 ~ 1.5 %, 硫 (sulfur) 0.05% ~ 6%, 最後是金屬元素, 其總含量通常小於 0.1%, 最常見的是鐵 (iron), 鎳(nickel), 銅(copper), 和釩(vanadium).

相對於未飽合的多環芳香烴及似瀝青等物質,飽合的碳氫化合物中的氫相對於碳的比例較高.  碳鏈較短時, 氫相對於碳的比例也會較高.  由於氫原子比碳原子輕(氫的原子量只有碳的1/12).  1, 2 項含量較高的原油, 其比重會較小, 黏滯系數較低(比較不黏,流動性較好), 稱為輕原油.  至於重油, 則比重較高, 流動性較差.  由於我們日常生活中所使用的液化石油氣, 汽油大約是使用C4~C12的直鏈碳氫化合物, 因此輕原油對生產汽油等較有利, 較少裂解或氫化歩驟.  輕原油的另一個好處是其比重低且流動性好, 於生產時容易從油田中抽取.

如何歸類是否為輕原油, 各地區及不同組織有不同的定義, 大致上, API小於20為重油(heavy oil).  (API的定義見文章最後).  API愈小表示比重愈大,  美國西德州原油(West Texas Intermediate) API=39.6, 布蘭特原油(Brent Crude) API=38.06, 杜拜原油 (Dubai Crude) API=31.0.  水的API為10, 若原油的API小於10表示其在水中會下沈. 這一類的被稱為超重原油(super heavy oil).  位於沙烏地阿拉伯的全世界最大油田(Ghawar)所生產的原油的API介於33 ~ 40之間. 而在上一篇文章中(World Crude Oil Reserves), 提到關於委內瑞拉及加拿大大幅上修石油礦藏量, 主要是來自油砂.  油砂中所含有的原油是屬於重油或超重油, 並不適合生產汽油, 較適合提煉柴油及噴射機油.

API 全文是  American Petroleum Institute (美國石油協會), 它的定義如下:

API Gravity = 141.5/SG - 131.5

其中SG (Specific Gravity) 是比重, 攝氏四度的水為1.  由以上公式可以知道, 若比重和水相同為言1 , 則API =10, 重油是表示API小於20,  則比重大約為0.934.  西德州原油的API為39.6, 可計算出其比重大約為0.827.

參考資料:

http://en.wikipedia.org/wiki/API_gravity

http://chemistry.about.com/od/geochemistry/a/Chemical-Composition-Of-Petroleum.htm