《油页岩干馏工艺研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《油页岩干馏工艺研究（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、油页岩干馏工艺研究油页岩干馏工艺研究油页岩干馏工艺分类油页岩干馏工艺分类1、油页岩的干馏工艺分类：地面干馏（、油页岩的干馏工艺分类：地面干馏（300m）。）。(1) 地面干馏主要流程：地面干馏主要流程： (2) 地下干馏主要流程：地下干馏主要流程： 地面干馏工艺基础研究地面干馏工艺基础研究主要油页岩地面干馏工艺比较主要油页岩地面干馏工艺比较炉 型抚顺式炉抚顺式炉基维特炉基维特炉Petrosix炉炉Galoter炉炉ATP炉炉国 家中国中国爱沙尼亚爱沙尼亚巴西巴西爱沙尼亚爱沙尼亚澳大利亚澳大利亚单炉处理量(t/d)100200/10001500/600030006000页岩块径/mm107510
2、125650025016热载体干馏气及半焦潜热干馏气及半焦潜热干馏气及半焦显热干馏气及半焦显热半焦潜热半焦潜热型 式垂直圆筒垂直圆筒水平圆筒水平圆筒过 程页岩热解半焦气化页岩热解半焦气化页岩热解半焦冷却页岩热解半焦冷却(半焦未利用半焦未利用)页岩热解半焦燃烧页岩热解半焦燃烧铝甄油收率/%657580859085902 2、地面干馏工艺基础研究、地面干馏工艺基础研究依据：油页岩品位、干馏气或依据：油页岩品位、干馏气或/和半焦的热值、油页岩熔点、和半焦的热值、油页岩熔点、硬度与强度等；硬度与强度等；地面干馏工艺基础研究地面干馏工艺基础研究2.1 地面干馏工艺优选地面干馏工艺优选美国铝甄分析仪器（美
3、国铝甄分析仪器（100g）中国铝甄分析仪器中国铝甄分析仪器（50g）地面干馏工艺基础研究地面干馏工艺基础研究（1）油页岩品油页岩品位位： 测试方法为铝甄分析；测试方法为铝甄分析；抚顺干馏工艺可处理贫矿和抚顺干馏工艺可处理贫矿和富矿；大部分干馏工艺只能处富矿；大部分干馏工艺只能处理富矿（热源来源单一）理富矿（热源来源单一）美国铝甄美国铝甄中国铝甄中国铝甄u 对于贫矿油页岩，当干馏气收率对于贫矿油页岩，当干馏气收率4%4%时，不能用基维特和时，不能用基维特和 PetrosixPetrosix炉（热源来在干馏气燃烧）；炉（热源来在干馏气燃烧）；u 半焦热值半焦热值不足以不足以提供干馏热能，不适用于提
4、供干馏热能，不适用于GaloterGaloter、ATPATP、 大工新法干馏工艺（热源来自半焦燃烧）大工新法干馏工艺（热源来自半焦燃烧）地面干馏工艺基础研究地面干馏工艺基础研究地面干馏工艺基础研究地面干馏工艺基础研究油页岩变形温度T1/软化温度T2/熔化温度T3/抚顺129013301380茂名135013701400桦甸114012901300龙口112011401160爱沙尼亚130014001430俄罗斯库克亚瑟127513601375（3）油页岩熔点）油页岩熔点( (灰分的熔点灰分的熔点) ) ：灰熔点是考察油页岩使用性能的重要指标灰熔点是考察油页岩使用性能的重要指标灰熔点与灰熔点与
5、矿物组成矿物组成有关系，有关系，AlAl2 2O O3 3和和SiOSiO2 2含量高则灰熔点高，含量高则灰熔点高，GaOGaO含量高则灰熔点低含量高则灰熔点低灰熔点过低会造成干馏炉内灰熔点过低会造成干馏炉内熔结熔结，妨碍正常操作；，妨碍正常操作；地面干馏工艺基础研究地面干馏工艺基础研究(4) (4) 硬度和强度硬度和强度: :油页岩的硬度与强度是选择油页岩的硬度与强度是选择干馏炉类型的关键因素之一干馏炉类型的关键因素之一油页岩的硬度和强度主要取油页岩的硬度和强度主要取决于所含决于所含矿物质的性质矿物质的性质和油和油页岩形成的页岩形成的地质条件地质条件；强度低的油页岩不能用块状强度低的油页岩不
6、能用块状干馏炉，否则造成炉内堵塞，干馏炉，否则造成炉内堵塞，应选择粉末、颗粒油页岩干应选择粉末、颗粒油页岩干馏炉馏炉（1）原料粒径：原料粒径： 控制油页岩裂解主要是控制油页岩裂解主要是传热和传质传热和传质，而原料粒径大小在传热，而原料粒径大小在传热 和传质方面起着重要的作用；和传质方面起着重要的作用； 粒径越小对页岩油收率越有利，但粒径越小加工成本越高粒径越小对页岩油收率越有利，但粒径越小加工成本越高原料粒径与油收率的关系原料粒径与油收率的关系 (14kg/h反应器反应器)地面干馏工艺基础研究地面干馏工艺基础研究（2）给料速度：给料速度受反应器处理能力所控制）给料速度：给料速度受反应器处理能力
7、所控制给料速度给料速度挥发分挥发分气相流量气相流量气相停留时间气相停留时间裂解程度裂解程度油收率油收率 给料速度与油收率关系给料速度与油收率关系 地面干馏工艺基础研究地面干馏工艺基础研究给料速度给料速度流化床温度流化床温度挥发分挥发分油收率油收率过大过大 给料速度给料速度气相停留时间气相停留时间裂解程度裂解程度油收率油收率过小过小升温速率是区别反应器类型的一个重要标志，其主要是由升温速率是区别反应器类型的一个重要标志，其主要是由反应器类型（热通流量）、物料颗粒粒径、物料性质决定反应器类型（热通流量）、物料颗粒粒径、物料性质决定（Scott）升温速度（/min）页岩油收率/kg页岩油密度D204
8、20.1910.895850.1960.9014100.2010.9137150.2150.9188地面干馏工艺基础研究地面干馏工艺基础研究（3）升温速率：升温速率：升温速率升温速率干馏时间干馏时间页岩油收率页岩油收率产物裂解程度产物裂解程度页岩油密度页岩油密度（4）反应终温：页岩油产量先随温度的升高而增加，达到最大）反应终温：页岩油产量先随温度的升高而增加，达到最大值后又随温度的继续升高而减少，气体的产量随温度升高而增值后又随温度的继续升高而减少，气体的产量随温度升高而增加加0.1950.20.2050.21250-300300-350350-400400-450450-500500-550
9、温度()总油量(kg)油页岩反应温度与油收率关系油页岩反应温度与油收率关系 反应终温反应终温/ 400450500550600页岩油相对密度页岩油相对密度0.88160.89430.89200.90940.9090550前，增加反应终温前，增加反应终温有助于有机物的分解，有助于有机物的分解，随着温度继续升高，则随着温度继续升高，则进一步降低半焦的进一步降低半焦的H/C值。值。地面干馏工艺基础研究地面干馏工艺基础研究u 正交试验：正交试验：地面干馏工艺基础研究地面干馏工艺基础研究试验试验号号反应温度反应温度()给料速度给料速度(kg/h)粒径粒径(mm)物料重量物料重量(kg)1400-4501
10、20.47以下以下42400-450140.47-0.6743400-450160.67-0.9544450-500120.47-0.6745450-500140.67-0.9546450-500160.47以下以下47500-550120.67-0.9548500-550140.47以下以下49500-550160.47-0.674n 该干馏工艺的关键因素的重要性依次：油页岩物料的粒该干馏工艺的关键因素的重要性依次：油页岩物料的粒径，其次是给料速率，反应温度；径，其次是给料速率，反应温度；n 最优工艺条件为：粒径最优工艺条件为：粒径 页岩半焦页岩半焦 页岩灰页岩灰导热性：矿物质导热性：矿物质
11、 有机物有机物 空隙空隙K热传导率（热传导率（W/m ） T温度（温度（ 或或K） F含油率（含油率（Fischer assay） 平行于油页岩层理面方平行于油页岩层理面方向的导热性比垂直方向向的导热性比垂直方向大大30%30%左右；垂直层理面方向左右；垂直层理面方向抵抗热流能力略强；抵抗热流能力略强；(Colorado State University )地下干馏工艺基础研究地下干馏工艺基础研究 热流的方向尽量与油页岩层热流的方向尽量与油页岩层理面平行理面平行，对原位开采的加热，对原位开采的加热井的方向研究具有重要的意义井的方向研究具有重要的意义优选优选方案方案地下干馏工艺基础研究地下干馏工
12、艺基础研究（2）比热容（简称比热）：）比热容（简称比热）： 单位质量的物体温度每升高（或降低）单位质量的物体温度每升高（或降低）1K所吸收的热量所吸收的热量n 油页岩所含水分愈高，其比油页岩所含水分愈高，其比热愈大，这是由于水的比热比热愈大，这是由于水的比热比油页岩的比热大得多而造成的油页岩的比热大得多而造成的（东北电力大学）（东北电力大学） ；n 原位开采首先将地下水抽出，原位开采首先将地下水抽出，减少热量的损耗；减少热量的损耗；样样 品品水水抚顺干酪根抚顺干酪根抚顺抚顺茂名茂名约旦约旦比热容（比热容（J/g）4.23.221.051.131.25地下干馏工艺基础研究地下干馏工艺基础研究抚顺
13、油页岩抚顺油页岩 茂名油页岩茂名油页岩 同一产地的油页岩比热容随同一产地的油页岩比热容随含油率和温度含油率和温度的增加而增加；的增加而增加； 干酪根比热容明显大于油页岩的比热容（中国石油大学）；干酪根比热容明显大于油页岩的比热容（中国石油大学）；（3）热扩散率：油页岩在加热或冷却时各部分温度趋于一致的）热扩散率：油页岩在加热或冷却时各部分温度趋于一致的能力；能力；地下干馏工艺基础研究地下干馏工艺基础研究油页岩中矿物质的热扩散率油页岩中矿物质的热扩散率矿物质矿物质石石 英英白云石白云石方解石方解石斜长石斜长石 钠长石钠长石 黄铁矿黄铁矿方沸石方沸石 钾长石钾长石热扩散率热扩散率/10-2cm2s
14、ec-11.1-2.40.3-1.50.4-1.50.4-1.20.4-0.84.6-8.00.4-0.50.4-0.7温度范围温度范围20-40020-50020-50025-51025-46025-36025-36032-280内因：矿物质组成、含油率内因：矿物质组成、含油率外因：温度外因：温度影响因素影响因素地下干馏工艺基础研究地下干馏工艺基础研究绿河油页岩绿河油页岩热扩散系数与温度和含油率的关系图热扩散系数与温度和含油率的关系图热扩散率热扩散率 K导热率导热率 密度密度 Cp比热比热（3 3）孔隙度：孔隙度随着温度的升高而增长，当温度到达一）孔隙度：孔隙度随着温度的升高而增长，当温度到
15、达一定程度（有机物和碳酸盐的分解），孔隙度增大十分明显。定程度（有机物和碳酸盐的分解），孔隙度增大十分明显。地下干馏工艺基础研究地下干馏工艺基础研究怀俄明州，怀俄明州，Laramie Petroleum Research Center(绿河油页岩绿河油页岩)含油率越高，孔隙度越小含油率越高，孔隙度越小地下干馏工艺基础研究地下干馏工艺基础研究渗透率（毫达西）渗透率（毫达西）含油率含油率与层理面方向与层理面方向油页岩油页岩510815 510 后后 ，酸浸泡，酸浸泡1.0垂直垂直00.100.360.33平行平行00.100.560.596.5垂直垂直00.100.210.39平行平行00.100.651.4813.5垂直垂直00.104.532.82平行平行00.628.02温度升高温度升高孔隙度增大孔隙度增大渗透率增大渗透率增大 干馏后酸浸实验，油页岩渗透率大大提升；干馏后酸浸实验，油页岩渗透率大大提升；油页岩热物理参数油页岩热物理参数温度温度有机物含量有机物含量热传导率热传导率热扩散热扩散比热容比热容孔隙度孔隙度渗透率渗透率强度强度小结：小结：地下干馏工艺基础研究地下干馏工艺基础研究 当温度升高时，温度和油页岩含油率对油页岩热物理参数的当温度升高时，温度和油页岩含油率对油页岩热物理参数的影响，结果见下表影响，结果见下表
