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。     

油页岩有氧干馏过程中官能团结构演变研究

对龙口油页岩在干馏反应器中进行有氧干馏,从200至500℃范围内每隔50℃分别对油页岩进行有氧干馏,运用FTIR技术对氧化后的系列油页岩半焦的中各官能团组成分析;并采取峰拟合手段和红外差减光谱定量地分析了随着温度的升高油页岩中含氧官能团、脂肪族及芳香族主要基团的变化规律。结果表明,油页岩有氧干馏过程中主要活性基团均发生不同程度的变化,特别是羰基在油页岩中含量呈现先增后减和脂肪族基团的减少的变化趋势。同时也表明油页岩有氧干馏过程中氧气的参与不仅能与油页岩发生氧化反应,释放出热量,降低热载气温度,还能够促使油母质发生裂解,释放出脂肪烃,降低反应的活化能。     

基于故障树模型的油页岩有氧干馏装置安全性分析

油页岩有氧干馏实验为页岩油生产提供了一种新的技术方法。而有氧干馏工艺因其过程中存在可燃性混合物,有发生火灾和爆炸事故的可能性,因此安全性的研究至关重要。本文详细研究了油页岩有氧干馏实验装置工艺过程,建立油页岩有氧干馏工艺装置的故障树模型,在此基础上对干馏装置进行火灾和爆炸事故的定性和定量分析。结果表明,有氧干馏工艺过程中剩余氧气与干馏气体混和达到爆炸极限,发生爆炸的概率是4.282×10-6次/年,该实验装置的安全性是可以接受的,完全满足此实验过程的安全要求,分析结果为有氧干馏装置本质安全设计提供一定的参考价值。     

油页岩干馏产燃料油和液化石油气的创新工艺

利用铝甄法对桦甸油页岩进行数据分析,发现油页岩干馏气中含有大量的碳3（C3）、碳4（C4）组分（液化石油气）,直接燃烧将不能合理利用能源。针对这一情况,对提取液化石油气（LPG）前后的干馏气进行了分析,分析后发现提取LPG后,干馏气燃烧热值仍能满足工艺要求,系统本身热量仍能自给自足。故在不影响瓦斯全循环油页岩分级干馏工艺的前提下,提出了瓦斯全循环油页岩分级干馏生产燃料油和液化石油气的创新工艺,可以回收利用生产液化石油气（LPG）和燃料油,从而延长了产品链,提高了经济效益。     

页岩灰对油页岩低温干馏产物的影响

分别介绍了油页岩低温干馏试验、油页岩与页岩灰掺混的干馏试验,结果表明,其他条件相同时,页岩灰与油页岩以4:1比例掺混时,油页岩干馏所产页岩油(凝点10℃,密度0.898 2g/cm3)与油页岩不掺混页岩灰干馏所得页岩油(凝点26℃,密度0.909 6g/cm3)相比,页岩油品质有所提升,有助于后续加工。     

基于Aspen Plus模拟五林镇油母页岩的生产

页岩油是指以页岩层系中所含的石油资源,是迄今为止在固体矿产领域中的人造石油。油页岩是一种能源矿产,属于低热值固态化石燃料。透过裂解化学变化,可将油页岩中的油母物质转化为合成油。抚顺干馏炉充分利用固定碳,并做到热量自给有余;油页岩块度适应范围广,能处理10~70 mm的油页岩。因此采用抚顺炼油工艺,借助Aspen Plus软件对黑龙江五林镇的油母页岩进行模拟干馏,从而实现软件对炼油工艺辅助之目的。研究结果表明,可以通过Aspen Plus软件对抚顺干馏炉进行模拟,且模拟所得结果与工业实验数据相匹配,为页岩炼油技术提供指引。     

油页岩有氧干馏工艺氧化放热强度测试方法研究

油页岩有氧干馏工艺是一种新型的化工技术,本文在介绍国内油页岩干馏技术的研究现状的基础上,提出了油页岩有氧干馏工艺技术的主要研究内容,并通过对利用运用红外线光谱和热重分析技术,参考Friedman法、FWO法、KAS法以及活化能随转化率变化模型对油页岩有氧干馏工艺氧化放热强度进行测试分析。     

低固定碳油页岩在FX—120T炉内干馏的热平衡分析研究

在对辽宁北票油页岩样品进行理化检测的基础上,测算低固定碳油页岩在FX—120T炉内干馏的热量供给情况;计算结果表明,仅靠页岩自产热量难以实现炉内干馏,需通过外补热量来填补差额热量。     

影响油页岩热解的因素分析

油页岩是一种富含有机质的细粒沉积岩，在我国储量巨大且分布广泛，具有广阔的应用前景。研究油页岩的热解过程，对于提高页岩油品质及产率、优化热解条件有着重要意义。目前虽然进行了大量相关研究，但因热解过程的复杂性以及受到诸多因素不确定性的影响，研究大多还停留在半定性的层面。结合有氧干馏工艺综述了影响油页岩热解因素的研究现状，为进一步开发利用油页岩资源奠定基础。     

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.     

Structural and quantitative evolution of organic matters in oil shale during two different retorting processes

In this study, traditional strongly endothermic anaerobic retorting (AR) and relatively novel self-heating retorting (SHR) processes for oil shale (OS) were investigated and compared in detail. These studies mainly involve the structural and quantitative evolution of organic matters in OS during retorting, including varieties of crystallite parameters, carbon framework structure, amounts of various structural carbons and toxic polycyclic aromatic hydrocarbons, and so on. The obtained results well elucidate some reaction pathways in AR and SHR as well as certain differences between the two retorting processes. Moreover, based on our former work that verifies SHR greatly simplifies retorting operation by in situ generating heat to replace external heat carrier/provision, this study further demonstrates that SHR also alleviates the environmental effect of organic toxic residues as compared to AR. The present study provides some critical results not only for penetrating the reaction mechanism but also for assessing or controlling the environmental impact of both retorting processes.     

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.     

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。     

小颗粒油页岩干馏技术探讨

主要介绍了国内、外小颗粒油页岩的处理技术,针对国内的三种加工工艺和国外的两种加工工艺所涉及到的五种炉型工艺进行比较,得出用回转炉处理小颗粒页岩的结论及用干馏瓦斯做外热式回转炉的燃料气、用外热式回转窑处理小颗粒页岩的设想。     

中国油页岩干馏技术现状与发展趋势

中国油页岩资源丰富,换算成页岩油储量高达476亿吨.目前中国页岩油生产企业仍然采用以抚顺炉为主的干馏技术,该技术成熟稳定,但油收率不高.本文介绍了目前国内已投产运行和即将工业化的干馏技术以及曾经投入生产、后因多种原因停产的干馏技术.分析表明,我国油页岩产业正处于技术快速发展和产业成长阶段:为显著提高油收率,针对抚顺炉的改进技术已有一些进展,自主研发的成大气体热载体干馏工艺已经开始商业化运行,我国自主知识产权的固体热载体干馏技术出现.但依然存在诸多问题:国内干馏炉单炉处理量小、油收率偏低、半焦无法利用等问题亟需解决,国内固体热载体干馏自主技术依然处于试验阶段,引进国外先进的干馏技术尚没有实质性进展,国内页岩油回收技术亟待改进,油洗技术亟需完善和推广.     

油页岩固体热载体流化干馏炼油工艺中试研究

介绍了以依兰粉末页岩作原料的页岩流化干流中试装置概况及试验流程,并对试验结果进行了分析。中试结果表明,中试装置页岩油产率为铝甑干馏法的90.15%,经冷凝回收系统及油泥处理后获得的页岩油收率为铝甑的82%;固体热载体流化干馏工艺所产页岩油较轻,337℃以前馏分大于80%。     

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。