您当前的位置：核心期刊咨询网》理工论文》油页岩改质转化燃料油及化工轻油的研究

油页岩改质转化燃料油及化工轻油的研究

来源：核心期刊咨询网时间：2019-09-18 10:2712

摘要：摘要：油页岩是一种非常规能源，可经热解制取合成原油再经二次加工生产运输燃料和化工原料及产汽发电等。随着高油价时代的来临，全球掀起了非常规原油资源的开发和技术研究热潮，其主要的研究方向之一就是如何在降低开发利用成本的基础上提高其综合利用水平

　　摘要：油页岩是一种非常规能源，可经热解制取合成原油再经二次加工生产运输燃料和化工原料及产汽发电等。随着高油价时代的来临，全球掀起了非常规原油资源的开发和技术研究热潮，其主要的研究方向之一就是如何在降低开发利用成本的基础上提高其综合利用水平。本篇着重探讨油页岩改质转化轻质燃料油和综合利用。

　　关键词：油页岩;催化剂;改质转化;节能;综合利用。

化工论文发表

　　进入21世纪，我国经济高速发展，汽车工业发展进入快车道并已成为国家的产业支柱。然而，随之而来的石油需求迅猛增长，进口量不断增加，常规原油资源日趋枯竭等问题尤为突出。根据国务院发展研究中心分析：“十一五”期间，我国原油消费年均增长约5.5%，2010年原油消费量将达到3.5亿吨左右，原油进口量为2.2亿吨左右，原油供应对外依存度约55%。由于我国原油进口量连年增长，已经超过公认的国家能源安全警戒线，且经济负担加大，采取何种途径解决此供需间的巨大矛盾，将是保证我国能源安全的重大问题。基于国际原油价格大幅飚升的背景和我国原油储采比不足20年的严峻现状，当前，一种沉寂多年的非常规原油资源-油页岩的开发利用开始升温，并成为国内能源领域开发与利用的热点。

　　非常规原油资源是指重油、油砂、油页岩和油页岩等资源。据统计，世界已探明的非常规原油资源储量达10000亿立方米，且均未大量开采，由于常规原油产量的日益减少，这些资源将逐渐被开发利用，并作为常规原油的补充和替代品。随着高油价时代的来临，全球掀起了非常规原油资源的开发和技术研究热潮，其主要的研究方向之一就是如何在降低开发利用成本的基础上提高其综合利用水平。黑龙江省能源环境研究院通过研究和探索油页岩热转化的传质和扩散历程，建立动力学和热力学模型，将络合催化技术应用于油页岩转化工艺中，自主研发了油页岩改质转化轻质燃料油及化工轻油工艺，该工艺采用改质转化技术，将油页岩除以转化轻质燃料油和化工轻油外，还将焦渣转化为炭黑原料及副产燃料富气，把整条生产链“吃干榨尽”，从而摊薄成本，提高油页岩的综合利用水平。

　　我国对油页岩改质转化工艺技术的研究和开发较早，从上世纪六十年代，我国就已经开始从事开发研究工作，相继建成露天开采矿床和主体工艺装置，主要采用干馏工艺，并以抚顺式干馏炉为代表形成了年产20万吨的生产能力，标志着我国油页岩改质转化工艺技术开始步于入新的领域;七八十年代，国内兴建的装置不多，装置处理规模也只限于200t/d,工艺研究方向主要是着力于生产工业燃料油;九十年代以来，非常规原油资源的开发和应用受到关注，特别是近几年国际原油储采比锐减，原油价格暴涨，给油页岩改质转化工艺技术的开发和应用带来新的机遇，可以说，我国的油页岩改质转化工艺技术在多年的发展过程中，针对具体国情，逐渐形成了自己的特色，装置的国产化程度和相关技术都有明显的提升，但与发达国家相比尚有较大的差距。

　　国外油页岩改质转化工艺技术较为先进，主要体现在改质工艺的主体装置上，如：爱沙尼亚的葛洛特炉、巴西的佩德罗希什炉、德国的鲁奇-鲁尔炉及加拿大的ATP炉等，目前均已形成规模生产，具有处理量大、操作性能良好等特点，但大都存在投资和操作费用大、设备运转周期短等共性问题，其经济技术性不适合我国国情，国内工业推广应用的难度较大。随着全球性常规原油资源的缺乏，各国普遍关注非常规原油的综合开发和利用，特别是油页岩改质转化轻质燃料油和化工轻油关键技术和共性技术的突破。

　　由黑龙江省能源环境研究院自主研发的油页岩改质转化转化技术，将络合催化技术和干馏工艺整合，在吸收循环流化床工艺优点的基础上，创造性地给出改质转化转化技术-单段/间歇/外加热/一次通过式改质转化工艺，解决了固定床难于处理油页岩的技术难题。该技术将液体催化剂成功应用于油页岩的改质-转化反应，由络合催化剂的催化活性中心在插入反应中，通过将热解中的不饱和底物(如烯/炔烃、二烯烃和PAH等)配位到金属离子形成络合物，在防止脱氢和抑制PAH的固化和碳化的功能上突出了选择性强、拔出率高的特性，实现了热解过程中烯烃和PAH的饱和并部分脱除硫、氮等杂原子化合物和金属离子，提高了拔出油的质量和安定性，提升了油性和轻油品位。络合催化技术是该工艺的关键技术，即在有效抑制燃料气/焦炭生成的同时生产最大量轻质燃料油和化工轻油的新技术，其主要特点如下：

　　第一、液体催化剂在改质转化转化技术中的应用。

　　非固载化液体催化剂采用先进的复配技术，以可溶性过渡金属R为催化活性中心，采用“软”配位体来稳定低价金属络合物以实现烯/炔烃、PAH的加氢反应，其中包括配位体取代、氧化与还原消除、氧化加成与还原消除，以及插入与消除等反应，具有活性/选择性高，抗热失活能力强，无需回收再生等特点，具有降低系统操作苛刻度，减小加热炉的负荷，提高可汽化度和拔出率的效应。

　　第二、创新的改质转化技术在油页岩改质-转化轻质燃料油和化工轻油工艺中的应用。

　　该技术将络合催化剂成功应用于油页岩的改质-转化反应中，液体催化剂在反应中通过解离/络合-插入-消除-插入-解离的反应历程，实现了热解过程中烯/炔烃和PAH的饱和并部分脱除硫、氮等杂原子化合物和金属离子，提高了拔出油的质量和安定性，提升了油品品位;引入新的螯合基和改变应用相技术为油页岩改质-转化轻质燃料油和化工轻油工艺的实现和拓展提供了技术平台。

　　第三、反应器内构件的优化是提高拔出率的重要因素。内构件优化即反应器内通过采用高效的油气集气和流体分配系统、建立轴向和径向温度监控系统及下卸盖式除焦系统等优化措施，具有压降小、操作弹性大、降低炉顶负荷等特点，改善了反应器内物流的轴向和径向温差，使器内物流浓度均衡、气液相均布，可显著增加物流间的传质和扩散速度，提升轻重馏分的汽化拔出能力。

　　第四、单段/间歇/外加热/一次通过式改质转化工艺，由于减小了公用工程规模，是提高炼厂综合效益、降低生产能耗、改善环保的先进工艺路线。该技术通过采取对燃料富气、轻烃、半焦及焦灰回收及再利用等措施，将整个工艺链“吃干榨尽”，不仅弥补了公用工程中电能成本高、能耗大的缺点，而且解决了污染物的二次污染问题，经济效益和环保效益显著。

　　随着我国非常规原油加工比重的不断增长和工艺技术的不断提升，油页岩改质转化工艺必将得到长足的发展，根据不同地区、不同炼化企业的自然条件和生产条件建立能源/环境一体化系统流程:

　　采用油页岩-改质转化-气化-CLAUS工艺路线;

　　采用油页岩-改质转化-气化-CH3OH/DME-MTO/MTP/MTH

　　采用油页岩-改质转化-气化-FT-GTL/ DTL;

　　采用油页岩-改质转化-气化-IGCC/GCC;

　　总之，将油页岩改质转化轻质燃料油以增产汽油、煤油、柴油等轻质

　　运输燃料油和化工原料油，有其内在的技术进步作为动力和外在的石油化工市场需求环境，油页岩的综合利用，可有效缓解国内石油资源日趋匮乏和成品油市场供求矛盾的局面;高油价催生新型能源的开发和循环经济的发展，我院认为，只要遵循开发与节能降耗并重的方针，走新型工业化道路，油页岩开发利用的前景是广阔的。

　　参考文献

　　[1]李春年.渣油加工工艺[M].北京：中国石化出版社，2002/04.

　　[2]曾之平，王扶明.化工工艺学[M].北京：化学工业出版社，1997/05.

　　[3]第三届石油和化学工业发展国际论坛会，2006/04.

　　[4]钱家麟，尹亮.油页岩-石油的补充能源[M].北京：中国石化出版社，2008/07.