油页岩气体热载体干馏炉内干馏特性研究

文章利用自行设计搭建的处理量120 kg/d的瓦斯全循环气体热载体干馏炉,通过试验的方法,研究新型气体热载体干馏炉在干馏过程中的一些运行参数和产生的页岩油的一些特性,对现有干馏工艺的改进具有指导意义。试验通过改变油页岩颗粒的粒径,进而改变物料之间的空隙率、空隙结构和进气流量,来研究不同粒径的样品对干馏特性和干馏产物的影响。结果表明:油页岩颗粒的粒径不同,物料之间的空隙率和干馏炉的进气流量不同,导致炉内传热传质的不同,不同粒径的油页岩干馏油收率不同,粒径为20—25 mm的页岩油收率最高。由于气体热载体流量不同,干馏炉内传热传质情况和冷却器的工作负荷也不相同,因此不同粒径的页岩干馏之后,在4个收油点所收到的页岩油质量分数也不相同。     

世界油页岩资源的开发利用现状

油页岩是一种非常规能源,世界储量巨大,作为石油的补充能源,开发前景广阔.油页岩在隔绝空气条件下加热至500℃左右,会热解生成页岩油,经加工处理后可以制得汽油、柴油等油品.油页岩也可直接燃烧,产生蒸气、发电,目前利用油页岩燃烧发电的国家有爱沙尼亚、中国、德国等.本文介绍了世界主要油页岩国家的油页岩储量和加工利用情况,目前世界上利用油页岩干馏制取页岩油的国家主要有3个,中国(产量80万吨)、爱沙尼亚(产量50万吨)和巴西(18万吨),其他国家略有生产.中国页岩油产量一直居世界首位,目前有将近10座油页岩干馏厂投入运行,其中抚顺矿业集团年产页岩油35万吨,全国居首,该公司引进的日处理颗粒油页岩量6000t的ATP干馏工艺,目前已经在调试中阶段性运转,并逐渐延长连续运转时间,山东龙口等其他地方的油页岩加工利用也取得很大进展.美国目前没有进行油页岩干馏炼制页岩油的工业化生产,但有多所大学、公司和研究所已经对油页岩进行了长期的地上和地下干馏工艺的研究和开发.文中还介绍了国内外油页岩干馏的3种主要炉型,分别为块状页岩气体热载体干馏炉、颗粒页岩固体热载体干馏炉和粉末页岩流化干馏炉,并对比了不同国家的干馏炉型的优缺点.     

页岩灰在油页岩固体热载体流态化干馏中催化作用试验分析

通过对油页岩固体热载体流态化干馏中试装置所产页岩油与某气体热载体所产页岩油对比分析,页岩灰在固体热载体干馏中具有一定的催化作用,并通过实验室验证该催化作用的存在。     

气体热载体干馏炉内布气方式对油页岩干馏特性的影响

为研究炉内油页岩的干馏特性及炉内的温度分布,自行搭建处理量为5 kg/h的循环瓦斯热载体干馏试验装置,试验结果表明炉内布气方式对页岩的干馏特性具有很大影响。在边壁进气与中心管进气体积比为8∶4时油收率达到最大值,且炉内温度分布最均匀,单位时间内的放热量最大;不同的布气方式导致干馏层内气体冲刷页岩颗粒程度的不同,使得炉内油页岩的传热特性存在差异,炉内温度分布与放热量不同,最终油收率也不同。边壁进气在炉体内部的传热效果优于中心进气。温度分布越均匀,油收率越高;该布气方式依然存在局限,需要进一步研究。     

以页岩灰为热载体的油页岩干馏过程模拟

运用Aspen Plus软件建立了以页岩灰为热载体的油页岩干馏模型。利用该模型对柳树河油页岩的固体热载体干馏过程进行了模拟,并与试验数据进行了对比,发现模拟结果与试验结果基本相符。在此基础上,分析了干馏终温和停留时间对热解水、热解气体和页岩油产量的影响。计算结果表明,柳树河油页岩的干馏最佳温度在520℃左右,干馏产物收率随干馏终温的升高而升高。热解温度过低时,油页岩中的有机质分解不充分,干馏产物收率随着停留时间的延长而增加。在较高的干馏终温下,油页岩中的有机质分解迅速、充分,停留时间对干馏产物收率没有明显的影响,所以提高干馏终温比增加停留时间更有效。     

油页岩干馏技术分析及发展探讨

我国的油页岩资源非常丰富,目前探明的页岩油储量高达478亿t。多数页岩油企业在进行页岩油生产的时候采用的都是抚顺炉干馏技术,该技术在我国已经非常成熟,但是利用该技术的收油率比较低。主要对目前我国正在投产应用的工业化干馏技术进行了探讨,对干馏技术中存在的问题进行了研究。     

油页岩干馏工艺炼油及页岩油的回收

介绍了采用抚顺炉干馏油页岩和陕西冶金设计研究院有限公司研发的新型工艺回收页岩油的工艺流程,该工艺生产的页岩油、页岩干馏气具有良好的经济价值。     

油页岩地面干馏技术研究

近年来,随着国际石油供求矛盾的不断突出和石油价格的居高不下,油页岩资源逐渐引起了众多科研人员的青睐.油页岩是一种重要的非常规油气资源.世界油页岩分布范围广,储量十分丰富,其探明可采储量如果折算成页岩油,数倍于世界原油的探明储量.页岩油作为石油的一种理想替代品,进行油页岩制油技术的研究不仅蕴含巨大的商业利益和经济价值,对国家安全和能源战略也具有十分重要的意义.油页岩制取页岩油的技术可分为地面干馏技术和原位开采技术.地面干馏技术的工艺和设备发展比较成熟,也是目前制取页岩油最主要的途径.根据颗粒粒度的大小又可分为块状干馏技术和小颗粒干馏技术.着重介绍的块状油页岩干馏技术有抚顺炉技术、Kiviter技术和Petrosix技术,小颗粒干馏技术有Tosco-Ⅱ技术、ATP 工艺和Enefit-280工艺等.最后指出了油页岩地面干馏技术的发展趋势.     

世界各国油页岩干馏技术简介

介绍了 4个国家利用油页岩炼制页岩油的技术方法及其工艺流程 ;针对抚顺页岩油业分公司油页岩炼油的扩建工程中工艺方法的选择 ,对 4种炼制页岩油的技术方法进行了比较 ;建议选用抚顺式炉干馏工艺及LR干馏技术或巴西的PETROSIX工艺。     

油页岩干馏炉提高油产率技术方案的研究

介绍了油页岩资源的基本情况及抚顺式干馏工艺的特点,对影响抚顺式干馏炉页岩油产率的因素进行了分析,并针对影响因素进行了改变干馏机理、确定最佳工况参数的半工业化试验。试验证明,对抚顺式干馏炉可通过改变工艺配量的方式,使其达到最佳工作状态,从而保证干馏炉得到较高的页岩油产率。     

油页岩炼制过程技术经济分析

我国油页岩资源储量大, 开发油页岩可以缓解我国石油短缺问题。但迄今少有研究对现有的油页岩炼制的能量利用情况和经济效益进行系统量化分析。本文以油页岩典型炼制工艺:抚顺炉工艺和瓦斯全循环炉工艺为案例, 对两种工艺建模和模拟, 根据模拟结果分析两种工艺物流和(火用)流情况, 分析单元中质量损失和(火用)损失的组成和主要因素。基于物流和能流对两种工艺进行经济性能分析。结果表明:以油页岩处理量为418t/h为基准规模, 抚顺炉工艺的(火用)损失比瓦斯全循环炉工艺的(火用)损失高出19.5%;经济方面, 瓦斯全循环炉工艺投资费用为16.9亿元, 较抚顺炉工艺的投资费用高5.1亿元, 但是瓦斯全循环炉工艺多生产5.4t/h页岩油和84.8MW电力, 所以其投资利润率为18.6%, 较后者提高了10个百分点。     

油页岩含氧低温载气干馏过程实验

油页岩干馏生产页岩油是油页岩的主要加工利用方式。为降低油页岩干馏所需热载气温度,以延长载气预热器使用寿命并实现节能操作,本文向热载气中掺入一定比例氧气,对含氧低温载气情况下的油页岩干馏过程进行了研究。测定了油页岩在含氧气体氛围中热解时的反应器床层升温特性,对气液相产物组成进行了分析并与无氧干馏产物进行了比较。结果表明,含氧低温载气干馏过程能够通过载气中的氧气与油页岩反应产生的热量使油页岩达到其干馏所需要的温度,页岩油收率及其成分与无氧高温载气干馏过程接近、而轻组分含量更高,并且含有更多的具有O—H键和C==O键官能团的化合物。本文研究结果为油页岩干馏生产页岩油提供了一种新的技术方法,具有较好的工业应用前景。     

油页岩干馏的冷凝回收系统研究现状与发展趋势

随着世界石油需求量不断上升,页岩油作为石油替代资源越来越受到重视,其中油页岩干馏技术中的冷凝回收系统直接影响产品的质量、能耗和环保问题,是干馏技术中的重要环节。本文介绍了几种国内外已应用的页岩油冷凝回收水洗和油洗工艺。水洗工艺主要介绍了抚顺炉工艺,茂名流化干馏炉工艺,Petrosix炉工艺和Lurgi炉工艺。油洗工艺主要介绍了Galoter炉工艺和ToscoⅡ法油洗工艺。对上述两种工艺从装置和工艺先进性进行对比得到如下结论：水洗工艺成熟,但存在工艺落后、能耗大、循环水量大等缺点。油洗工艺先进,能有效回收高温荒煤气的热量,但目前国内该方面的技术还不成熟,需要深入研究。     

布气方式对油页岩干馏炉内温度分布的影响

为研发新型气体热载体干馏技术,自主搭建了气体热载体干馏炉试验台。对不同进气方式下的炉内温度分布进行了试验研究。通过采集干馏炉内温度数据,得到炉内沿半径方向和高度方向上温度分布。分析了中心管和边壁同时进气的特点,并与中心管单独进气时进行了对比,研究了联合进气时的温升特性。试验结果表明:中心管单独进气时靠近边壁处存在滞留层,温度较低,与炉内中心处温差较大。采用中心管联合边壁进气可以较大程度改善滞留层温度较低的问题。联合进气时,炉内沿高度方向上升温速率有所不同。试验结果将为进一步研发和改进油页岩气体热载体干馏炉布气方式提供参考和依据。     

回转式油页岩干馏炉测温技术研究进展

介绍了油页岩低温干馏制油气的过程和工艺,阐明了干馏是一个复杂的物理传热和化学热解的过程,是整个页岩炼油中最关键的工艺,并介绍了目前国际上关于低温干馏反应炉的技术,其中包括Galoter技术、ToscoⅡ技术、LR技术以及ATP技术。分析了在油页岩反应炉中温度对产油率的影响,表明温度对整个反应炉的重要性,并进一步分析了温度对干馏所造成影响的原因,重点阐述了温度测量的重要性与技术方法。对回转式油页岩干馏炉的测温现状进行了综述,总结了目前常用的一些回转炉测温方法,针对回转式油页岩反应炉目前存在的问题,提出了在温度控制、系统检测、红外测温等方面的改进措施。     

桦甸油页岩自热干馏

对油页岩干馏过程中能量输入过高的问题,研究了油页岩含氧低温载气干馏过程(N2-Air-R)。N2-Air-R过程是在氮气气氛下通过外加热将油页岩加热至一定温度,然后停止外加热并将氮气替代为150℃的空气,此后油页岩自热升温,不需外加热便可完成干馏。研究表明外加热到300℃时通入空气能达到最好的干馏效果。将N2-Air-R过程与其他两种干馏过程进行了比较:全程在空气气氛下采用外加热将温度加热到干馏终温550℃(Air-R);全程在氮气气氛下采用外加热将温度加热到干馏终温550℃(N2-R)。结果表明,N2-Air-R过程与其他干馏过程得到的页岩油成分相似,均为碳氢化合物,且沸程相近。最后通过研究三种干馏过程中半焦结构随温度的变化,讨论了N2-Air-R干馏过程与其他过程不同的原因。     

页岩油冷凝回收油洗工艺模拟与优化

针对我国页岩油冷凝回收油洗工艺尚不成熟的问题,提出了一种用于油页岩干馏油气冷凝回收的油洗工艺,并运用PRO/II流程模拟软件对工艺流程进行模拟,分析模拟结果表明,所提出的油洗工艺能够有效地完成页岩油的冷凝回收,并将油气粗分为净油气、汽油、柴油和重油。针对所提出流程能量利用率低的缺点进行流程改造优化,优化后的热量回收率提高了约14.63%,并且能够获得高品位热源,能量匹配更加合理。同时对油洗塔汽油回流量进行了分析,确定最优的汽油回流量为3100 kg/h。     

内构件移动床固体热载体油页岩热解技术

从化学反应工程角度分析了小颗粒油页岩热解技术存在的共性问题和初级热解与二次反应的关系，提出了定向调控热解产物流动及其与挥发分反应匹配的方法。针对小颗粒油页岩热解制备高收率和高品质页岩油的技术需求，创新性地提出了内构件移动床固体热载体油页岩热解技术，通过内构件调控热解挥发分在反应器内的流动，实现热解油气原位过滤除尘和选择性裂解提质，以解决现有固体热载体热解技术长期面临的所产页岩油中含尘量高、重质组分高和油收率低等问题。建立了10 kg·h^-1内构件移动床固体热载体油页岩热解模式装置，验证了新工艺的可行性和先进性，展示出良好的技术应用前景。