河南发现大油田,能解决能源自给问题吗?
文章来源: 酷玩实验室 于
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从15年开始,中国不断有新的油田被发现,先是5亿吨储量的南海油气田,再是长庆新安边亿吨级油田,最近,河南地区又发现了一个1.07亿吨的大油田,而且主要还是轻质油。
根据自然资源部的现场测试评估,新开的油井每天原油产量17.13吨,虽说这个数字听着并不算多,比起日产量接近7700吨的长庆油田也少得可怜,但别忘了长庆油田有2210口井,也就是说单井日产量只有不到4吨。
那如果在这个河南大油田上打上上百口油井,搞好了,年产量最低也能有个200万吨。
这对于原油资源品质不高的我们来说,还是有着不俗的战略意义。
01
轻质油与重质油的区别
及其在石化产业中的作用
为什么这么说?
因为这是一个难得的大型油田。
从储量和产量来看,油田大致可分为大型、中型和小型。
根据国土资源部的标准,大型油田是指储量在1亿吨以上的油田,中型是1000万吨到一亿吨储量之间的油田,而小型油田则是1000万吨储量以下的油田。
因此,河南油田属于大型油田。
虽然产量比不上储量数十亿吨的长庆、大庆油田,但它胜在主产轻质油,是我国为数不多的轻质油油田。
这里就要提到油质分类了。
一般来说,原油分为轻质油,中质油,重质油,还有超重质油。
轻质油,顾名思义,轻质轻质,质量轻,所以密度最小,低于0.87g每立方厘米,中质油在0.87-0.92之间,重质油在0.92-1之间。
而超重质油因为各种杂质的原因,所以比水重,大于1,一般用来做沥青,没什么人用它炼汽柴油。
从用途来看,轻质油主要用于燃料,比如我们汽车常用的汽油,飞机必需的航空煤油,还有部分轻柴油都是从轻质油炼化出来的。
而中重质油则是石化产品的重要原料,比如重柴油,石蜡,沥青这些,都是重质油易于炼化的产品。
而我国的油田,从长庆到新疆,油质都偏重,唯有大庆油田的原油质量介于中质油和轻质油之间,但油田在开采了几十年后也逐渐趋于枯竭,产量在逐年下降。
所以我国在国际上进口的大部分都是轻质油,占52%,去年进口了5.6亿吨原油里就有3亿吨的轻质油。
那么,轻质油为什么比重质油更易于应用呢?
因为从分子结构来看,轻质油主要由小而简单的烃类分子组成,这些分子较轻,易于在提炼过程中分离和转化。
相反,重质油的分子更大、更复杂,并且经常含有硫氮等杂原子。
这些复杂的分子和杂原子使得重质油在化学反应中表现得相对“懒惰”,需要更高的温度和压力才能被激活,这也就导致想要提炼重质油需要更多的步骤。
就好比我们日常净化自来水和核污水的难度不同一样,炼化重质油,难度也更大。
而且很重要的一点是,除了分子链和杂质问题,轻质油和重质油的粘度和流动性也不一样。
想象一下蜂蜜和水,蜂蜜粘稠,流动缓慢,而水则流动性极好。
轻质油就像水,而重质油则更像蜂蜜。
这种高粘度不仅使得重质油在提炼设备中难以处理,而且还增加了它在分馏过程中分离的难度,因为高粘度意味着分子间的相互作用更强,需要更多的能量来克服这些相互作用。
此外,沸点也是一个关键因素。
在石油提炼中,分馏是一个基于不同化合物沸点差异来分离它们的过程。
轻质油的沸点较低,因此它们可以在相对较低的温度下被轻松分离。
而重质油的高沸点,不仅意味着需要更高的温度和更长的处理时间,还增加了能源消耗,导致一大堆副反应,产品质量也就不太好。
同时,由于重质油的高粘度和高沸点,提炼设备必须能够承受更高的温度和压力,还要耐腐蚀和耐磨损,这些设备的制造成本和维护成本都相对较高,进一步增加了重质油提炼的经济负担。
因此,就算现在技术足够先进,也只能把重质油提炼的副产物降低到一个范围,而不能像轻质油一样,本身就不怎么带杂质,简单处理就能做出成品油,所以轻质油,永远是在应用中的第一选择。
就好像我们有天然的自来水喝,谁也不会去处理核污水喝,这是一个道理。
因此,尽管这个大型轻质油田虽然对我们的总量提升不大,但是易于提取加工的特点是无法取代的,在我国缺乏轻质油本土来源的大背景下,一旦发生一些特殊情况,将是不可多得的,能够快速转化为军工储备能源的油气产地。
02
石化产品开采技术的历史与现状
其实从历史角度来看,轻质油对军工的作用,也至关重要。
现代石油工业开始于19世纪中叶。
当时,人们开始使用钻井技术开采石油,并建立了炼油厂将原油加工成各种燃料和化学品,1859年美国在宾夕法尼亚州泰特斯维尔开出的德雷克油井,被认为是现代石油工业的开端。
而随着第二次工业革命的深入,石油工业取得了长足发展。
20世纪初,汽车工业兴起,推动了汽油需求,一战后,航空技术取得长足发展,进一步推动了航空煤油的发展。
这些,也让易于提炼为成品油的轻质油成了各国的宠儿。
因为早期的石油炼化技术极其简单、粗糙且效率低下,所以一旦原油质量不佳,成品油的质量也会极差。
日本二战时期的燃油就是个例子,由于日本本土的石油资源匮乏,日本在战争期间,巴不得把一升油掰成一吨用,拼命提高石油的利用效率和加工深度,比如他们开发出了高温高压下的催化重整工艺,理论上,可以将低辛烷值的汽油转化为高辛烷值的航空汽油,但问题也在于“理论上”这三个字。
由于技术不成熟,而且日本一直没搞出来合成汽油的能力,这就导致在战争后期,尤其是在莱特湾战役后,日本和东南亚的海上交通线被切断,日本的成品油质量一再暴跌,严重影响了国家的战争潜力。
比如,1945年6月,日本陆军第3飞行师团第130飞行战队的30架战机起飞,执行对日本附近海域美国军舰的攻击任务。
其中6架是零式改装的自杀机,14架是普通攻击机,还有10架是日军最新的四式疾风战斗机,然而因为缺乏质量达标的燃油,飞机加注的都是品质极差的航空汽油,结果6架自杀机有3架因为发动机功率不足,刚刚起飞,就栽在跑道上发生爆炸,而在后来的飞行过程中,日本战机更是因为发动机故障大量坠毁,在40分钟内摔了18架,24名飞行员丧命,最终行动只能取消,因为继续下去,恐怕还没和美国人打照面,飞机已经都摔完了。
而这种情况,在二战后期的日本比比皆是。
同样,二战后期的德国也是劣质油的“受害者”。
尽管德国是全球第一个大规模发展煤化油技术的国家,但是由于技术限制,煤化油的质量一言难尽。
1945年,在德军的最后一次反攻,即匈牙利冬季春醒行动之中,就有大量的德军装甲单位因为劣质汽油半途抛锚,而且这些煤化油产品不仅质量不佳,甚至还会在乍暖还寒的早春完全冻结,这让德军手中本就不富裕的突击力量雪上加霜。
最后近千辆坦克组成的装甲集群,路上就坏了三分之一,这就导致德国党卫军这些精锐装甲师,最后甚至未能打穿苏军由步兵师组成的第一道防线。
其实我国现在所处的战略地位,与德意志第二帝国有非常相似之处,就是我们都是有科技,有生产力,但全球的原物料产地和大市场,主要掌握在我们的竞争对手手中。这其实是个不太安全的局面,德国最终被逼疯然后走向了末路。
尽管随着科技的进步,当代的石化产品开采技术经历了数次革新,效率大大提高,但即便如此,重质油的开采提炼到成品油的过程,依然会耗费大量的时间和成本,同时繁杂的工序也限制了产量上限,尤其是对于生产力稳居世界第一的我们来说,一旦因为特殊情况出现石油短缺,将严重困扰我们,限制我国的生产力上限,大大削弱我国的产能优势。
因此,对我们来说,石油自给,尤其是轻质油自给,在非常情况下,是至关重要的。
03
中国石化产业的挑战与应对策略
假如一些不太理想的情况发生,尽管我们的能源自给率能达到80%以上,战时的军工能源供应应该还算充足,但生活用化工品依然会短缺。
那么,我们是否有其他办法缓解能源问题呢?
首先就是老生常谈的新能源。
锂离子电池作为新能源长期发展的方向,其问题在于,我们国内的优质锂原料不足,多半是硫酸锂,有一大部分还集中在青藏高原,即便不考虑成本问题,开采难度也是一大障碍,而易于提取的碳酸锂,也就是锂辉石矿,基本是澳大利亚产的。
那么钠离子电池呢?
作为锂离子电池的替代,这的确是一个可行的办法,因为钠盐的分布十分广泛,而且储量足够全世界吃几千年。
但目前的问题在于能量密度。
一般来说,锂离子电池中,比较安全的磷酸铁锂电池的能量密度在200Wh/kg,三元锂电池在200-300Wh/kg,而钠离子电池目前最高才160Wh/kg,民用也许够用,但是用于军工就十分一言难尽了。
还有一个问题是,在新能源基建方面,我们暂时还没做到和传统燃油车相媲美的程度,而基建的完善,也是需要发展时间的。
如果近期国际局势风云突变。
那么,在基础设施不完善的条件下,一旦因为燃料短缺出现像22年3月俄军进攻基辅,排了60多公里队伍的“奇景”,那将会是一场灾难。
然后是21年大连化物所搞出的二氧化碳加氢制甲醇。
二氧化碳加氢制甲醇是一种新型的合成化学反应,原理很简单,就是二氧化碳与氢气在催化剂的作用下发生化学反应,生成甲醇和水。
但是,传统路线,需要金属氧化物作催化剂,而且需要高温高压,而且常伴有逆水煤气变换反应,这会产生比甲醇更多的一氧化碳,纯度相当堪忧。
而大连化物所的研究团队则采用了富含硫空位的少层二硫化钼(MoS2)作为催化剂,不仅低温就能反应,还能长期催化,现在转化率已经达到95%,而且经三方检测,产出的汽油辛烷值超过90,也就是说,至少我们的89号汽油和92号汽油能被这东西“凭空生成”。
这条路线如果大规模应用,将是一件具有里程碑意义的事件。
目前吉利在晋中有一条年产一万量的甲醇重卡生产线,部分重卡已经在贵州上路运营,虽然数量看似不多,但好处在于,它能够完美契合目前我国的工业生产体系,那些光伏、风电在用电低谷期产出的多余电力,可以先转化为氢气再转化为甲醇储存起来,甲醇也能够对汽油实现平价替代,解决大部分民用燃油需求,将这部分消耗解放出来,用于军工。
因此,如果能够迅速将二氧化碳加氢制甲醇技术广泛应用,的确能够缓解我国的能源短缺问题。
但这依然需要以年为单位的时间,在全国各地铺设相关产业链才能完成。
从五年以上的中长期来看,新能源包括二氧化碳加氢制甲醇的确能够对传统能源做出民用替代,充分保障我国军工部门对传统能源的需求,同时降低传统能源依赖。
但如果国际局势发生迅速变化,在我们尚未完成产业转型的时间内,我们对石油,尤其是轻质油的需求量依然是十分巨大的。
而从这一点出发,河南油田存在的意义不仅能够填补大庆油田减产的高质量原油空缺,同时能够为我国工业转型争取时间,而在转型期间,我们还可以建设煤制油产线对传统能源的需求进行应对。
目前,我国70%的石油消耗在交通运输领域,因此,优先完成剩下30%的军工和其他重要部门的能源替代是第一要务。
根据2022年的数据,我国的煤制油产量在每年823万吨,而限制煤制油规模的主要原因还是经济账。
其实按照建造速度,从2016年攻破全产业链后,2017年一年时间我们就建成了内蒙古伊泰杭锦旗120万吨/年和山西潞安100万吨/年两个百万吨煤制油装置,而且这还是在经费有限的情况下。
而战时一切以军工目标为先,根据2023年全年7.56亿吨的全年消耗,我们目前除去70%交通外的需求,大约在2.5亿吨左右,而2023年,我国的产量在2.04亿吨。
因此,这种百万吨级的产线,只需要再建20-30条左右,就能应付过来。
而根据和平时期一年的建设周期,这一年时间,就是考验我国石油储备和开采量的窗口期了。
所以,国内每多一个大油田,这种压力就将减轻一分,这就是河南油田在极端国际环境下的战略意义。
当然,这些都是防御手段,终极的解决方案还是颠覆美国对于全球原油产地和航道的控制。