基于Aspen Plus的桦甸式油页岩干馏工艺系统模拟

引言油页岩是一种富含有机质、具有微细层理、可燃烧的细粒沉积岩,油页岩作为能源资源,既可以干馏炼油也可以燃烧发电。油页岩储量丰富,截至2005年底,37个国家油页岩探明总储量折算     

部分痕量元素在油页岩中的富集特性及挥发行为

选取吉林桦甸、广东茂名、吉林汪清、辽宁大平4个矿区的油页岩为研究对象,用电感耦合等离子发射光谱技术和原子荧光技术对油页岩中14种痕量元素的含量进行了测定.结果表明,油页岩中的痕量元素含量明显高于中国煤中对应元素的平均含量,特别是Mn、P、Ti.与国外煤相比,痕量元素As、Mn、Zn、V、Cu和Cr在我国桦甸油页岩中表现出高含量特性.与地壳丰度相比,油页岩中痕量元素具有比较明显的富集亲硫元素、贫亲铁和亲石元素的特征.同时,研究了燃烧温度对油页岩中痕量元素的挥发行为的影响.结果表明:所研究元素的挥发性均随燃烧温度的升高而增大,其中As、Pb和Zn表现出较强的挥发行为,茂名油页岩中的痕量元素在燃烧过程中表现出较高的稳定性.     

抚顺式油页岩干馏工艺系统模拟及分析

抚顺式油页岩干馏工艺在中国油页岩工业中占据着非常重要的地位,该文利用Aspen Plus软件对该工艺流程进行建模,并通过与实际运行参数进行物料平衡和热平衡数据对比来验证模拟结果的准确性。通过调整送入干馏炉气化段的主风饱和度来分析流程中各段瓦斯流量、组分和热值,以及发电部分的变化情况,并在此基础上分析循环瓦斯温度对系统所产生的影响。研究结果表明,主风饱和度从0℃提高至90℃,系统的循环瓦斯和燃料瓦斯流量将下降近20%,由此用于发电的动力瓦斯流量将大幅提升,使得燃气透平的输出功率从4.07 MW提高至44.12 MW;相对而言,循环瓦斯温度从600℃提高至700℃对系统产生的影响较小,仅将循环瓦斯流量降低了近20%。     

茂名油页岩的热解特性

利用热重分析仪在非等温条件下对茂名两个矿区的四种油页岩进行了热解试验研究,试验中以高纯氮气作为载气,采用不同的升温速率(10、20、40、50、100℃/min)加热到900℃。粒径范围0~0.2 mm。由失重曲线可知,油页岩的热解主要集中在200~600℃的温度区间。最后根据试验数据建立了热解动力学模型,利用阿累尼乌斯直接作图法求得表观活化能(E)和频率因子(A)等动力学参数。     

油页岩气体热载体干馏炉内温度分布的试验研究

为研究油页岩在气体热载体干馏炉的加热过程,自行搭建气体热载体干馏炉试验台,在中心管进气流量为13.2m3/h的条件下,对干馏炉内的温度分布进行试验研究。试验结果表明:受物料的堆积影响,气体射流通过物料间隙进行喷射流动和扩散流动来实现传热过程,其流动特性可通过炉内温度分布呈现;温度较高区域为喷射气流经过区域;沿角度和半径方向,45°方向测点温度略高,0°方向在布气管下方整体偏低,在上方整体偏高;布气管下方温度特性受气流喷射和扩散特性的影响,布气管上方只受气流扩散的影响。除0.70h截面外,大部分区域的温度随炉内高度呈整体升高趋势;温度最高点通常出现在-0.16h和0.20h截面,0.70h截面温度整体偏低,但趋于相对均匀。     

不同升温速率干馏对页岩油品质的影响

升温速率是影响油页岩热解及页岩油品质的重要因素之一.本文通过对页岩油的密度,黏度,凝点,倾点,发热量,馏程及元素分析在不同升温速率下的变化规律,来阐述升温速率对页岩油品质的影响.研究结果表明,随着升温速率的增加,页岩油的密度值逐渐变大.在实验温度为50℃条件下,页岩油的黏度值逐渐增大;然而凝点、倾点值是先增加后减小的;且发热量是逐渐减小的.不仅如此,馏程实验中不同温度段馏分的产量在不同升温速率下在极小的范围内波动.以上结果表明,升温速率对页岩油品质具有一定影响.通过对这一影响因素的分析,丰富了页岩油工业化生产的基础性研究工作.     

不同升温速率干馏对页岩油品质的影响

升温速率是影响油页岩热解及页岩油品质的重要因素之一.本文通过对页岩油的密度,黏度,凝点,倾点,发热量,馏程及元素分析在不同升温速率下的变化规律,来阐述升温速率对页岩油品质的影响.研究结果表明,随着升温速率的增加,页岩油的密度值逐渐变大.在实验温度为50℃条件下,页岩油的黏度值逐渐增大;然而凝点、倾点值是先增加后减小的;...     

内蒙古锡盟油页岩失水能耗

在氮气吹扫作用下利用TG-DSC联用方法对5种油页岩样品的收到基、空干基、干燥基和纯水进行实验,首先对其中一种油页岩样品采用不同升温速率进行热重实验分析,升温速率分别为3℃/min、10℃/min和20℃/min,得到单位质量水分析出所需要的能耗曲线,实验结果表明常态水析出所需能量基本保持不变,约为2321kJ/kg。收到基和空干基能量曲线中的不同阶段表征油页岩中不同水分析出过程。根据油页岩中水分的存在形式,可得三种升温速率下油页岩中外在水、内在水、表面水和吸附水析出所需平均能耗,与常态水的平均能耗比分别为1:1.18:1.95:1.60:1.97、1:1.10:1.84:1.58:1.90和1:1.14:1.88:1.59:1.93,表明升温速率几乎对脱水能耗没有影响或是说影响不大。进而对其他4种含水量接近的油页岩样品以3℃/min的升温速率进行相同热重分析,计算结果表明含水量接近的不同种类油页岩析水能耗也基本相同。     

蒙脱石热反应性及对干酪根热解的影响

对桦甸、抚顺、窑街等油页岩(R)进行HCl/HF/HNO3酸洗脱灰制取干酪根(K),并采用元素分析及XRD方法确定干酪根样品的合理性,然后采用TG和FT IR方法对干酪根、蒙脱石以及不同比例掺混样进行裂解实验,并对数据进行定性及定量分析,从而确定蒙脱石热反应性及蒙脱石对干酪根热解反应性的影响。结果表明,干酪根掺混蒙脱石热裂解时,蒙脱石不改变干酪根热解挥发分组成成分,但会影响挥发分产率。蒙脱石与干酪根掺混质量比即蒙干比r=2时,蒙脱石的催化作用最强,3个地区干酪根热解挥发分的甲基产率均为最高,即间接导致产气率的增大。当r=1时,桦甸、抚顺干酪根热解挥发分亚甲基产率达到最大值,而窑街样品在r=2时达到最大值,间接导致产油率的增大。一方面,挥发分产率与干酪根本身大分子结构的复杂性和差异性有关,另一方面,同时受蒙脱石催化作用及吸附作用的影响。     

固体吸附剂对油页岩半焦燃烧过程中重金属元素的影响

通过对桦甸油页岩半焦进行燃烧实验,研究了不同终温下部分重金属元素的挥发特性及吸附剂的吸附效果,研究表明：随着温度的增加,各元素的挥发率均呈现出增大的趋势,且当温度为650℃时,元素Cd、Te、Co、Sn、Pb、Sb的挥发率呈现出明显的增大趋势;相对而言,各温度段下元素Cd、Te的挥发率较大,元素Mn、Y、W的挥发率较低。添加吸附剂CaO和高岭土后,大部分元素在页岩灰中的含量均明显增加,表明吸附剂对大部分重金属元素具有良好的吸附效果;通过吸附率可以看出,吸附剂CaO除元素W、Te未发现吸附效果外,对其他所研究的重金属元素均有较强的吸附效果,尤其是元素Co、Mn、Cu、Y、Sn、Cd;而高岭土除对元素Pb、Te未发现吸附效果外,对其他元素均具有一定的吸附效果,尤其是元素Co、Mn。相比而言,CaO对重金属元素的吸附效果要比高岭土强。