离开了广袤的油田,我来到了喧嚣的人间。为人民服务,为经济建设服务,是我的终极目标。通过各种眼花缭乱的变身,我走进了人们的日常生活。
一身是宝
自从19世纪中叶实现了石油的商业化开采,石油在世界上的地位越来越重要,可以说石油已成为当今世界上举足轻重的战略资源。大到国家的工业、农业、交通、国防,小到每个人的衣食住行,全都离不开石油。别看我的外表黑乎乎的,其貌不扬,但被人称为“黑色的金子”“工业的血液”,确实一点也不夸张。
我的“子子孙孙”到底有多少,实在很难准确地回答。大体说来,包括燃料油、润滑油、沥青、石蜡等各类石油产品有500多种;合成树脂、合成纤维、合成橡胶等石油化工产品的种类就更多了,至少有1500多种;至于以石油为原料制成的各种各样的活性剂、添加剂、粘合剂、染料、涂料、香料、医药、农药和助剂等各类精细化工产品,那就更是数不胜数了。
拿石油产品来说,数量最大的是燃料油,其次是润滑油和石油沥青。所谓燃料油包括汽油、柴油、航空煤油等。除此以外,还有一些数量虽不多但也不可或缺的固体石油产品,如石油沥青、石蜡和石油焦等。
从人们的衣食住行来看,哪一样都和石油密不可分。现在人们的衣着真可谓琳琅满目、百花齐放,这得归功于涤纶、腈纶、锦纶等合成纤维的迅速发展,以及五彩缤纷的各色染料的出现,使得各种款式的服装不仅美观挺括而且价位不高,让老老少少得以随心所欲地装扮自己。至于品牌众多、能有效清洗各种织物的洗衣粉和洗涤液也都是源于石油的产品。
有人可能觉得石油又不能吃,与“食”似乎无关。其实关系也很大,且不说现在食品的包装很多都用塑料袋,单说要使农业丰产,化肥和农药是必不可少的。目前冬季的蔬菜如此清新鲜嫩、品种繁多,塑料大棚功不可没,而地膜对于大田作物的增温保墒作用也是众所周知的。
看看我们住的地方,几乎被各种各样石油产品所包围。现在家庭的装修没有不用合成树脂(塑料)的,无论是门窗、顶棚、装饰材料以及灯具等,都要以各种合成树脂为原料。很多桌子、椅子,以及家用电器的外壳所使用的原材料都是高强度塑料,装修用的墙漆、木器漆、防水涂料等,主要成分也都来自于石油,还有楼顶或者房顶,很多铺的都是用沥青配以其他材料做的沥青油毡。可以说,我们已经被石油产品“包围”了。
至于“行”,那更是离不开石油了。汽车要用汽油,飞机得用喷气燃料,轮船上烧的是燃料油,石油是各种交通工具的“血液”。这些动力机械的运动部分都必须加入润滑油或是润滑脂,不然就会很快损毁。再者,路面上的沥青和车轮上的合成橡胶轮胎也都产自石油。还有汽车本身,有非常多的材料用的是石油产品!
由此可见,从石油可以变出如此众多的、从生产到生活不可或缺的产品。有诗云“石油浑身都是宝,现代生活离不了。衣食住行全靠它,黑金美名天下扬”。
变身油品
如今的时代,汽车、火车、飞机、轮船是人们出行必备的交通工具。这么多的交通工具,是什么驱使它们在地上跑,在天上飞,在水里游呢?没错,是我——石油的变身。
从油田出来之后,我就进入了炼油厂,炼出了不同成分、不同性质的各种油品,就是这些子孙后代,驱动着各种各样的交通工具,将人们送达世界各地。那是不是所有交通工具都是用同样的油料呢?不是的。
汽车是陆地上重要的交通运输工具之一,它用的燃料可以是汽油,也可以是柴油。对于用汽油作燃料的汽车,它们的动力装置都是用火花塞点火的活塞式发动机,也就是汽油发动机。活塞式发动机有一个指标叫压缩比,它表示发动机里的气缸能将吸进去的气体体积压缩几倍。汽车的性能和它的压缩比有着密切的联系,高压缩比的发动机效率高、动力性能好,所以比较高档的小轿车都采用比较高的压缩比。
而那些重载货车和轮船,一般都是用柴油作燃料。这是因为柴油机的功率大,拉起货物来更有劲。
现代的大型喷气式客机,燃烧的是喷气燃料,也叫航空煤油。这是因为航空煤油安全性高,防爆性能好。现在的民用客机大多是涡轮喷气机,燃烧快,动力大,对燃料有严格的要求,每一批航空煤油都需要做复杂严格的化验才能加到飞机上。
现在很多火车和电动汽车都是电力驱动,那是不是与石油没有关系了呢?不是这样的。我的子孙里面,还有一类油品,叫润滑油。顾名思义,就是能够润滑机械设备的一类油品。
在轻工业、重工业各类机械的滚动轴承中,汽车的轮毂、轴承、离合器、转向器以及拖拉机、飞机、火车等的相关部位都要使用润滑油。如果没有润滑油的润滑,这些机械装置都会因为摩擦而白白耗能,甚至难以运转。看看,我们的现代出行,离得开石油吗?
变身纤维
人的一生,离不开衣食住行,“衣”排在第一位。确实,衣着是人类每时每刻都在关注的事物,衣着的一步步演化也代表着人类文明的进步。从远古时代人们用树皮兽皮结成衣物御寒,到现代社会,人们对服装的要求越来越高,除了原始的功能,服装更是一种流行时尚,不仅舒适而且美观。当然,这些改变都与石油工业的发展密不可分。
虽然服饰千变万化,但总的来说材料分为纤维和皮革两大类。说起纤维,可以分为天然纤维和人造纤维。天然纤维的资源有限,亚麻一年一熟,每10棵亚麻,只能剥5千克左右的亚麻皮。经过晒干去皮,只剩1千克左右了。10条家蚕只能结10个茧,从10个茧中只能出5克左右蚕丝。羊毛一年剪一次,一只羊每年只能剪10千克左右羊毛。棉花一年收获一次,一亩棉田大约可收60千克的皮棉。由此看来,天然纤维远远不能满足人类基本的穿衣需求,更不要说追求时尚和美观了。
怎么办呢?人工合成纤维来解忧。合成纤维是用石油、天然气、石油废气等非纤维类的化工原料合成的纺织品原料,经过化学合成和机械加工制成的。合成纤维是重要的高分子聚合物,有优异的化学性能和机械强度,在生活中应用极广。
1000吨石油炼出汽油以后,分离出的乙烯和丙烯,可以制造合成纤维1.5吨,用它可织20万米布,做10万件衬衫。
合成纤维具有天然纤维所没有的一系列优良性能,如强度高、耐磨、耐虫蛀、密度低、保温性好,并且还耐酸碱腐蚀。合成纤维主要有锦纶、涤纶、腈纶、维纶、丙纶、氯纶、氨纶、芳纶、氟纶等。其中锦纶、涤纶、腈纶被称为现代化纤的三大支柱。
锦纶俗称尼龙,是一种应用很广的纤维。涤纶俗称的确良,具有结实耐用、弹性好、不易变形、耐腐蚀、绝缘、挺括、易洗快干等特点。腈纶,外貌与羊毛非常相似,故俗称“人造羊毛”,具有质地轻、弹性强、耐腐蚀和不霉不蛀、蓬松耐晒的特点。
在一些特殊行业,还需要由特殊纤维制成的衣服。
防火纤维。天然的棉、毛、麻、丝,都经不起火烧,普通的合成纤维一般也难以防燃。石棉纤维虽能防火,但穿着不舒服。目前的防火服,大多是采用防火的粘合剂、特种树脂等喷涂在织物表面制成的。这种防火服虽能防火,但太笨重。新型防火纤维是在化纤内添加限燃剂制成的。例如,在涤纶中加入金属离子阻燃剂,这种防火纤维制成的衣服,像普通衣服一样轻盈柔软,遇上烈火却不会燃烧起来。
军事装备纤维。20世纪70年代,美国杜邦公司研制成功的凯芙拉纤维投放市场以后,由于其具有坚韧耐磨、刚柔相济、刀枪不入的本领,很快受到各国军事部门的青睐。它用来制造胸甲、避弹衣、钢盔、钢性装甲等,被誉为“防弹新秀”“装甲卫士”。凯芙拉纤维是军事领域里绽开的一朵奇花,它不仅在战场上能拯救成千上万士兵的生命,而且为现代大型武器轻型化提供了可能。
变色纤维。这是一种用光色性染料染色合成的纤维,它可以随环境而改变颜色。用它制造军服,士兵穿上后,在不同的环境里,衣服显现不同的颜色:在丛林里,军装显丛林绿色;进入草原,军装显草绿色;走进黄土高原,军装也一片土黄;走进湖边,又同“天水一色”。现在还有一种变色服装,变色纤维被一定波长的光照射以后,能改变光源的颜色,保持24小时之久,用它做衣服,颜色可以天天换,等于一天穿一件新衣服。
变身塑料
我们日常去超市、农贸市场购物,已经习惯空着手去,买完东西后,商家会给你一个塑料袋将购买的商品装起来拎回家。那你知道塑料袋是用什么做的吗?没错,这也是石油的“子孙”。
塑料的品种很多,在300种以上,常用的也在50种以上。塑料具有许多独特的性能,质轻、耐腐蚀,具有优异的绝缘性能、良好的气密性、保温性、隔声性以及多种防护特性等;易于加工成型,容易着色,不用上漆就可制得色泽鲜艳的产品;还能获得具有木质感、金属感、珠光及大理石等外观效果,可以替代或节省钢材、铝材等金属以及木材、皮革、传统纤维材料等。正是由于这样一些原因,使得合成树脂和塑料在机电、化工、建筑、交通运输、能源、轻纺、农业、渔业等国民经济各个部门均得到了广泛的应用。
从消费量来看,包装行业是塑料的第一大应用领域,塑料包装制品有薄膜、片材、容器、包装袋、打包带和泡沫塑料等;建筑材料是第二大应用领域,建筑材料包括管材、管件、型材(门窗等)、结构材料、隔墙、防水材料、各种内外饰件等;信息、电气、家电等行业是第三大应用领域,20世纪80年代以来,信息产业的兴起,合成树脂扮演了重要的角色,如封装树脂、磁介质基材、各种电缆、家电产品外壳和各种电器零件等;交通工具是塑料消费的另一重要领域,在这一领域塑料已成为仅次于钢铁的第二大材料,随着汽车轻量化进程的加速,塑料在汽车中的应用将更广泛。农膜(棚膜和地膜)、塑料防渗、农作物喷灌和滴灌管等的应用使塑料成为实现农业现代化不可缺少的材料。
变身橡胶
提起橡胶你会想到什么呢?轮胎、胶带、胶鞋还是儿童的橡皮玩具或者气球?没错,它们都是橡胶产品,而且都有一个共同的特点,就是具有很好的弹性。
高弹性固然是所有橡胶的最主要特征,然而却不是唯一的特征。与弹性相伴的另一个重要特征是橡胶的高黏性。严格说来,高的黏弹性才是橡胶最典型的特征。人们利用这种特征充分发挥了橡胶在缓冲、防震、密封、回弹、减阻等应用方面独特的作用。
橡胶行业是国民经济的重要基础产业之一。它不仅为人们提供日常生活不可或缺的日用、医用等轻工橡胶产品,而且向采掘、交通、建筑、机械、电子等重工业和新兴产业提供各种橡胶制生产设备或橡胶部件。可见,橡胶行业的产品种类繁多,后向产业十分广阔。
人类发现天然橡胶已有500多年的历史,“橡胶”这个词来源于印第安语,意为“流泪的树”。最早是由橡胶树割胶时流出的胶乳经凝固、干燥后而制得。随着经济的发展和社会的进步,人们对橡胶的需求越来越高,单纯依靠天然橡胶已经不能满足人类社会发展的需求。
大家知道,橡胶树是一种典型的热带作物,适宜种植的地域十分有限,我国可以种植橡胶林的面积还不到国土的1/1000。橡胶树成活6~7年后才开始割胶,产胶期只有20年左右;在正常条件下,每亩胶园的干胶产量只有50~100千克。一遇到台风、干旱、病虫等自然灾害,就会大幅度减产,所以首先在数量上就不能满足日益增长的需求。
其次,由于天然橡胶的综合性能很好,特别是它的弹性、黏着性和强度优异,所以至今仍广泛用来制作轮胎尤其是大型轮胎。但随着社会的进步,天然橡胶越来越难以满足人类各种各样的需求。例如汽车胎面用胶既要使车辆安全舒适又要耐磨省油;内胎要求有高气密性;越野车和某些长期在恶劣环境下运转的汽车轮胎还要求耐光、耐老化;航天用的橡胶部件往往需要耐几百度的高温;不少设备的衬里既要耐腐蚀还要耐油;用于人体内部的橡胶材料一方面需要长期无害无损,另一方面还需要与人的肌体组织有很好的相容性;有的橡胶制件还要求有抗震吸能性能。满足这些形形色色的要求,只有求助于合成橡胶了。
正是由于以上原因,合成橡胶的发展速度大大超过天然橡胶。合成橡胶的发展比天然橡胶晚了几个世纪。1910年算是合成橡胶发展史上的一个里程碑。这一年,英国的马修斯等根据一次偶然的实验结果,申请了制取合成橡胶的第一篇专利。第一次世界大战期间,由于英国封锁了天然橡胶的供应来源,德国被迫寻找作为战略物资的天然橡胶的代用品,生产了2000多吨的合成橡胶。当时的合成橡胶与天然橡胶相比,性能差了不少,但它毕竟是人类最早批量生产的合成橡胶。
此后,合成橡胶得到飞速的发展。2000年以后,全世界合成橡胶的产量几乎是天然橡胶的两倍。如今,整个橡胶产业中合成橡胶的使用比例达到60%以上。
作者:马新福