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。     

油页岩气体热载体干馏过程模拟

运用Aspen Plus软件,将油页岩定义为常规物流、非常规物流和常规惰性固体物流的混合物流,结合油母质热解机理、总包一级热解动力学模型,建立了油页岩气体热载体干馏炉模型。在干馏炉正常运行温度下,对油页岩中有机质及其热解产物页岩油、热解气体、半焦等物质的质量进行了计算和分析,并对不同温度下有机质及其热解产物的质量进行了计算和分析。模拟结果与干馏炉设计运行参数符合较好,能方便的对不同温度下热解产物的质量进行预测。     

桦甸式油页岩气体热载体综合利用系统改造建模及分析

桦甸式油页岩气体热载体综合利用工艺是一种重要的油页岩利用方式,本文在原有综合利用系统的基础上做了部分改造,将小颗粒油页岩和半焦混合气化后再与干馏气一起送入燃气-蒸汽联合循环系统发电,同时利用燃机尾气加热循环热载体。利用Aspen Plus软件对原有及改造后的油页岩综合利用系统进行建模,并根据模拟数据对综合利用系统作进一步的能量分析和?分析。结果表明:改造后的综合利用系统总的一次能量利用效率和?效率分别达到了58.23%和60.18%,远高于原有系统,其中各主要单元的能量利用效率和?效率均高于60%;另外,提高油页岩干馏比例可以明显增加系统页岩油产量,虽然电能输出会有所降低,但总?效率会随之增长。     

桦甸油页岩的微波干馏特性

在自行设计的微波干馏装置上研究了桦甸油页岩、半焦及其混合物在微波场中的升温特性。发现油页岩本身是一种微波弱吸收物质,纯油页岩在微波场中升温能力较差;油页岩热解产物半焦在微波场中升温很快,可以作为油页岩微波干馏的微波吸收剂,将油页岩和半焦的混合物放入微波场中能达到良好的热解效果。实验研究了半焦和油页岩的混合比、微波功率、粒径等因素对微波干馏效果的影响,结果发现,随着半焦比例加大,产油率增加,半焦产率降低;在相同时间内,微波功率越大,产油率和气体损失产率越大,半焦产率降低;油页岩粒径对微波热解影响较小,但当粒径小于0.2mm时实验中出现了较严重的夹带现象。     

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。     

油页岩干馏过程中H2S释放的数值模拟

油页岩干馏过程中产生的以H2S为主的有害气体污染环境、危害人体健康。针对干馏气中H2S的释放特性进行理论研究,结合试验数据进行油页岩干馏过程中H2S释放特性的数值模拟。所建立模型采用Aspen Plus进行模拟计算,模拟结果与试验结果基本相符。通过模拟计算分析了干馏终温对H2S释放量和释放速率的影响。在特定温度段内,H2S气体释放量和总气体释放量均随干馏终温的升高而增加。模型计算结果与实验值相近,可为研究油页岩干馏过程中硫的转化与分布特性提供有益参考。     

微波功率对油页岩热解的影响

对甘肃油页岩进行了微波热解实验研究,考察了油页岩在微波场中的升温特性及功率对页岩油、半焦、干馏气产率和组成的影响。结果表明：在微波场中油页岩干馏终温可达800℃以上;不同功率下干馏气组成不同,在480 W时干馏气中有效组分（H2＋CH4＋CO）达55%以上;随着功率的增大,半焦产率逐渐减小;页岩油产率随功率先增加后减小,在480 W时达到最大值13.5%;而干馏气产率随功率逐渐增大,在480 W时可达10%。     

干馏条件对油页岩半焦孔隙结构的影响

油页岩干馏过程中发生挥发分物质的析出,导致颗粒的孔隙结构发生重大的变化,进而会对油页岩半焦的燃烧反应、成灰等特性产生重要的影响。利用扫描电镜、氮气吸附/脱附法对不同干馏温度、不同干馏时间下制备得到的桦甸油页岩半焦进行了孔隙分析,并与前人针对相同样品的油页岩半焦燃烧特性实验研究进行了对照分析。结果表明,在实验范围内,随干馏温度增加,受热解二次反应产生的焦炭对孔隙堵塞的影响,油页岩半焦孔隙比表面积和比容积先增加后减小;随干馏时间增加,伴随着小孔之间的合并,油页岩半焦孔隙比表面积先增加后减小,比容积单调增加。     

干馏条件对油页岩半焦孔隙结构的影响

油页岩干馏过程中发生挥发分物质的析出,导致颗粒的孔隙结构发生重大的变化,进而会对油页岩半焦的燃烧反应、成灰等特性产生重要的影响。利用扫描电镜、氮气吸附/脱附法对不同干馏温度、不同干馏时间下制备得到的桦甸油页岩半焦进行了孔隙分析,并与前人针对相同样品的油页岩半焦燃烧特性实验研究进行了对照分析。结果表明,在实验范围内,随干馏温度增加,受热解二次反应产生的焦炭对孔隙堵塞的影响,油页岩半焦孔隙比表面积和比容积先增加后减小;随干馏时间增加,伴随着小孔之间的合并,油页岩半焦孔隙比表面积先增加后减小,比容积单调增加。     

陕西彬县地区油页岩半焦基本特性研究

油页岩半焦是油页岩干馏后的主要固体废弃物,研究油页岩半焦的基本特性是油页岩半焦综合利用的基本前提。选用陕西彬县油页岩试样,利用低温干馏炉制备了2个半焦试样。采用化学及物理分析方法对油页岩半焦进行了工业分析、元素分析、发热量测定及灰分成分分析,对2个油页岩及其半焦进行了灰熔融特性分析、灰黏度测定、有害元素分析,计算了有害元素的富集因子。研究结果表明:该地区油页岩半焦具有高灰分、较高硫值、低热值及中等结渣倾向的特点;半焦灰在1 300~1 450℃时有较好的黏温特性,与油页岩具有类似的灰熔融特性和黏温特性;半焦中有害元素氟和砷含量较高,砷表现出较强的富集特性。     

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。     

Enhancement of oil recovery in the combustion retorting of oil shale by the addition of coal

The effect of coal addition in the combustion retorting of oil shale has been studied for various flow rates of air and grades of oil shale. The results indicate that oil yield is increased with coal addition, for example, by as much as 40% with 4 wt.% of coal in the retorting of 0.059 dm³/kg (14 gallons per short ton) oil shale. The distance between the combustion and the retorting zone is separated farther with the addition of coal. This makes it possible to operate the combustion retorting process at an increased rate without an increased oil loss. It is thus possible to increase the oil yield as well as the rate of retorting with a relatively small addition of solid fuel.     

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。     

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.     

油页岩干馏技术影响因素及工业发展展望

对油页岩资源的分布及储量情况、油页岩干馏过程及其影响因素、国内外的油页岩干馏技术及其工业发展现状进行了介绍,并对油页岩干馏工业进行了展望。     

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。     

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。     

Results of mathematical modeling of oil shale retorting in an aboveground,external-combustion,moving-bed retort

Our one-dimensional mathematical model for simulating the chemical reactions and physical processes in oil shale retorting was applied to the indirect mode of operating an aboveground retort in which externally heated recycle gas provides the heat required for the retorting process. Countercurrent to the hot gas flow, a moving bed of shale is pushed upward through an expanding conical reactor, as in the Union B retort. The model was applied to a hypothetical set of commercial-scale conditions in order to identify key operating or design parameters. Variations in recycle-gas temperature and flow rate, shale flow rate, shale grade, water content, particle size distribution, bed porosity, uniformity of bed porosity, and retort dimensions were studied. The results of these calculations help identify the relative importance of the different process parameters in terms of oil yield, pressure drop, exit temperature of gas and shale, fuel consumed in heating the recycle gas, compressor power, condenser cooling load, and reactor size.     

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。