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油砂热解特性及固体热载体干馏特性研究开题报告

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油砂 特性 固体 热载体 干馏 研究 开题 报告
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硕士研究生学位论文开题报告油砂热解特性及固体热载体干馏特性研究姓 名: 班 级:学 号: 专 业: 导 师: 研 究 方 向: 一、选题的背景及研究的目的和意义1、世界石油资源背景近年来,随着石油需求不断攀升、常规石油资源的过度开采和消耗使得世界原油储量大量减少,国际石油价格急速上涨。人们纷纷把目光转向非常规石油资源的开发。非常规石油资源主要是油页岩、重油和油砂矿等 [1],以其储量巨大、分布集中、开发技术日趋进步等特点成为世界石油市场的新宠。虽短期内因开采成本高、引发相关环境问题等,尚无法替代中东原油对世界石油市场的影响力,但随着高油价时代的来临,非常规石油资源开采成本不断地降低,油页岩、重油和油砂资源项目必将成为稳定世界石油市场供给的重要来源 [2]。2、油砂简介油砂,又称沥青砂或焦油砂,是一种含有沥青或焦油(固态或半固态烃类) 的砂或砂岩。通常是由砂、沥青、矿物质、粘土和水组成的混合物。不同地区油砂矿的组成不同, 一般沥青含量为 3% ~20%,砂和粘土占 80% ~ 85%,水占 3% ~6%。作为非常规石油资源的主要来源,近年来油砂在全球烃类能源中所占的比例不断增大,是未来油气资源的重要替代资源 [3]。油砂经开采、提取分离、改质后可以得到合成原油,分离后的净砂可以作为建筑材料或回填处理 [4]。世界上有 70 多个国家蕴藏油砂资源,主要分布在加拿大、委内瑞拉的奥林诺克、俄罗斯的伯绍拉地区。此外,中国、美国、东欧、非洲也有分布。目前世界上所探明油砂资源的95%集中在加拿大阿尔伯塔省北部阿萨巴斯卡(域、和平湖(阿尔伯塔省与萨斯喀彻温省交界处的冷湖地区(如果这些资源全部被开采利用,按照现在世界能源的需求水平,可供全世界消费 100 年 [5,6]。中国的油砂资源相当丰富,就目前所知,新疆的准噶尔盆地、吐哈盆地、塔里木盆地;青海柴达木盆地、内蒙古的松辽盆地西部、二连盆地、中口子盆地;四川盆地、西藏羌塘盆地、广东三水、茂名盆地;云南景谷盆地;广西百色盆地、楚雄盆地、贵州麻江和翁安等地区均有分布。与国外油砂资源相比,中国油砂资源较丰富,具有分布范围大、层位多、厚度小、含油率低的特点 [7]。2004 年 5 月,在全国油气资源调查中,将油砂资源首次纳入评价体系。据“2005 中国石油论坛” ,我国油砂远景资源量为 100 亿吨,预计到 2050 年,我国油砂矿将达到年产 1800 万吨油的产能 [8]。目前,这些油砂资源还不能全部成为石油储藏,因为凭着现有掌握的开采技术,仅仅可以对 12%的油砂资源进行经济规模的开采,大部分埋在地下深处和含量较低的矿藏资源还不具有进行经济开采的价值 [9]。 3、本选题的研究目的及意义随着世界经济对石油需求的不断增加,常规石油资源已不能满足石油需求的快速增长,人们纷纷把目光转向非常规石油资源,其中之一就是油砂。因此,以油砂油加工产品作为石油的补充具有重大意义。传统油砂分离工艺为采用热碱水水洗,该方法采油效率相对较高,适合提取浅层的水润型油砂。对于油润型油砂,如果使用有机溶剂提取法成本高,且容易引起严重的环境污染。干馏法可应用于油润型油砂。干馏法处理油砂的主要优点在于干馏过程中能产生脱碳及改善由的碳氢比的作用,且可优化产油质量。印尼油砂含油率很高,含水率较低,具有很高的开采价值。与加拿大油砂相比,印尼油砂的高含油率和低含水率使砂砾和沥青之间存在水膜的可能性较小,其结构更接近于亲油性油砂 [10]。用热碱水进行抽提分离难度较大,因此可用地上干馏装置对印尼油砂进行干馏以达到炼油的目的。目前用于工业生产的油砂干馏工艺有对粒径小于25是由于利用固体热载体回转式干馏炉对颗粒油砂进行干馏,具有升温速率快,干馏所需时间短等优点 [11]。本课题即是先对油砂热解特性进行基础实验研究,初步了解油砂热解特性,考察升温速率和干馏终温对油砂热解特性和产物特性影响。进一步对油砂固体热载体回转式干馏炉干馏装置进行改造,使喷动床燃烧油页岩半焦所产生的热灰与回转干馏炉内的油砂混合,热灰的热量用来加热油砂,使油砂达到一定的温度,从油砂中把稠油提炼出来,从而达到干馏油砂的目的。本课题的研究目的就是为印尼油砂选择适合的干馏炼油工艺,选择最佳干馏工艺条件,为进一步的工业干馏炼油工艺提供基础数据。二、本选题研究领域国内外的研究动态及发展趋势1、国外研究动态目前,国外对于油砂的研究主要集中于从油砂中提取沥青来生产合成石油。油砂分离技术主要有:热水洗法、有机溶剂萃取法、热解法等 [4]。(1)油砂热水洗法 目前,加拿大地面油砂的分离主要是采用热水/表面活性剂的作用,改变砂子表面的润湿性,使砂子表面更加亲水,实现砂与吸附在上面的沥青分离。分离后的沥青油上浮进入碱液中,而石英砂沉降在下部,以达到分离的目的。虽然热水洗法是目前国外提取油砂沥青的唯一的商业化工艺,但因其只适用于水润型油砂的局限性,需要消耗大量水资源,所产生的废水对环境的污染,以及用该法所获取的油品中因含有较多重金属和结合了部分干酪根成分的超细硅铝酸盐黏土颗粒,会导致后续油品加工过程的结垢、催化剂失活和床层堵塞等问题 [12]。(2)油砂有机溶剂萃取法 油砂有机溶剂萃取分离主要是利用物质的相似相溶原理来实现油砂沥青的回收。利用有机溶剂萃取砂中的胶质沥青质,然后进行蒸馏以达到分离的目的。这种方法是用有机溶剂与油砂相接触,将溶解的沥青油与石英砂分离,萃取剂可以循环使用。溶剂法适用于理论及实验室研究阶段。该方法对油砂的质量要求不高,可以是含油量高的湿油砂,也可以是含油量小或者是干油砂。相对于水洗法而言,其适用性更广,而且洗油的效率更高。该方法的缺点也是最大的问题即环境污染严重。因此很少被用于工业化生产。 (3)油砂热解法 有关油砂热解分离技术,加拿大阿尔伯达省油砂技术管理局主要思路是实现油砂中重质组分的轻质化。通过热解可以提高油品的品质,得到油、水、气和附着半焦的固体砂。目前国外的热解工艺主要有:流化干馏工艺试验,鲁奇转炉工艺试验 (馏技术)等 [12]。油砂热解主要包括两方面:一方面是油砂的直接热解,不但可以分离沥青,还可以将重质油裂化得到轻质油;另一方面是油砂中沥青的热解,目的是为了合成原油。先前的工作大部分致力于研究对已从油砂中提取出的沥青的热解,而对油砂的直接热解鲜有报道。而分离后的纯沥青与蕴含在油砂中的沥青所遵循的热解机制、热传递机制、质量传递机制、矿物催化性、表面特性等方面存在着众多差异。因此,对油砂直接热解的研究,能为现场热开采、燃油砂反应器的设计、热解干馏设备的设计等提供最佳的操作和设计参数。国外具体的热解干馏工艺研究 [13]例如 (1982 年)设计了流化床热解反应器,但并没有包括燃烧反应步骤;(1981 年)用沸腾床反应器对热解和燃烧两种模式进行了初步的结合。气流保持油砂颗粒能够适当地呈流化态,如此会有一个辐射状的混合,以及出现一个稳定的向下的油砂颗粒流。燃烧反应发生在炉塔的底部,不断消耗氧气的过程中热空气可以上升到炉塔的顶部,以此为热解提供空气并加热; 951)年在加拿大开始研究一个中试装置,对各种类型的油砂样品以及最后的产物进行系统的验查。这一中试装置包括一个热解装置和一个回转窑,来燃烧焦炭、蒸馏产物以及循环利用热解燃烧后的油砂给系统提供热量。但是,在这一研究中,对热平衡及反应器的容量要求问题并未涉及;尔后,人(1989 年)对先前的热处理装置进行了进一步的分析与发展,以砂为原料,通过燃烧焦炭以及利用未转化的油砂沥青,甚至 80%的处理后油砂进行循环利用为热解提供能源。根据油砂的特性参数,对热解反应器以及回转窑的容量进行了精确的设计计算,对反应条件例如温度、空气量、颗粒粒径等进行了讨论等。热循环固体干馏工艺利用固体颗粒(通常是页岩灰)进行运载热量。热源来自于页岩半焦的燃烧。塔瑟克(亦称阿尔伯特塔瑟克工艺(,简称 14]。理器主要由一个卧式回转窑构成,包含两个同心圆筒,内筒有两个密封室,用于油页岩的预热和干馏,外筒为燃烧区,烧后的页岩沿外筒逆向流动,并将热量传给内筒中正向移动的页岩。小于 25油页岩经回转式干燥机干燥,依次通过 置的预热区、干馏区和燃烧区,内筒外逆向流动的热页岩废渣将热量通过筒壁传给内筒页岩。在干燥区,页岩温度被升至 250℃左右,其中的自由水变为蒸汽被驱除。在干馏区,油页岩与燃烧区返回的部分燃烧后的页岩混合,温度升至 500℃,其中的油母热解成碳氢化合物气体,通过管道出炉,进入油回收厂。干馏后的页岩废渣进入燃烧区,与鼓入的空气接触燃烧页岩中的残炭,并把温度控制在 750℃。燃烧后的页岩一部分返回干馏区为页岩干馏热解提供热量,另一部分被送入外筒,与筒内页岩逆向流动,把热量传给预热区的页岩。理器全长 径 2500t,窑体转速 4r/岩油日产量 4500 桶。装置转动所需能量由电机驱动的齿圈传动系统提供 [26]。艺生产两种产品: 一种是超低硫石脑油,经加氢处理,将氮、硫含量降到百万分之一以下,被加工成商用喷气机燃料等多种高附加值产品。另一种页岩原油是低硫轻质燃料油,用作燃料油的调和原料。艺的特点:(1)能量自给,干馏过程所需的全部能量都由燃烧页岩半焦中的残炭来供给;(2)物料靠机械转动而传热,无需内部组件运动;(3)采用固体热载体法,热迅速;(4)干态加工,设有预热区,使油页岩失去自由水分;(5)操作压力接近大气压;(6)页岩利用率高(100% ),装置采油率高(95% ) ;(7)单炉处理能力高(6000t/d),日产油量高(600t);(8)设备庞大,结构复杂,维修量大;(9)油收率平均在 75% ~80%。馏工艺流程如图 2 所示 [28]图 1 馏工艺流程图2、砂热解特性研究国内的油砂工业研究起步较晚,至今尚处于初步研究阶段。主要集中于中国石油大学、大连理工大学、北京科技大学这几所院校,其它院校例如武汉大学、辽宁石油化工大学等也有所涉及。李术元 [15]等(1995 年)对新疆克拉玛依油砂、内蒙古二连油砂用 提取沥青后进行了元素分析、族组分分析、含硫量测定等基础特性实验,用 石分析仪在氦气氛下对油砂进行了热解实验,指出热解分三个阶段进行,并用 附模型与总包一级反应模型进行了描述;高志农 [16]等(2002 年)对新疆柴达木盆地的油砂进行了理化特性研究,对沥青进行提取后少量抽提物用于模拟干馏和元素分析,大部分抽提物按 4 组分分离法获得饱和烃、芳香烃、胶质和沥青稀,又用 对油砂样品进行直接热解分析;罗满银等(2007 年)用 热重分析仪在氮气气氛下考察了内蒙古、四川、克拉玛依油砂的热解特性,指出热解分三个阶段进行,并用 和 计算了动力学参数;孙楠 [12]等(2007 年)用瑞士 D 51e 型热重分析仪在氮气气氛下对内蒙古扎赉特旗油砂做了热重实验分析,指出热解的三个阶段并用总包一级反应模型求解了动力学参数,并做了惰性气氛下固定床热解实验,分析了温度、压力、时间、载气流量等因素对热解的影响;孟猛 [3,17]等(2007 年)用 提取从内蒙古图牧吉油砂做了相关理化特性实验,包括工业分析、元素分析、族组分分析、铝甑实验等,用瑞士 D 51e 型热重分析仪在氮气气氛下对油砂进行了热重分析,分别采用 、,最大速率法、分布活化能法对主要热解反应阶段进行了描述;马跃 [18]等(2010 年)用 对印度尼西亚 砂进行了热解分析,根据相应曲线描述了反应的各个阶段,并用 计算了动力学参数等。国内的油砂热解干馏工艺,目前已知的仅有孙楠 [12]等(2007 年)做了惰性气氛下固定床热解实验,分析了温度、压力、时间、载气流量等因素对热解的影响;大连理工大学孟猛 [3],以内蒙古图牧吉油砂为研究对象,首先对油砂进行了工业分析、元素分析、油砂沥青和液体产物的五组分分离法族组分分析和色质联用组分分析,分析了油砂的基本性质和组成,对实验提供基础数据和理论依据。并考察了热碱水洗脱法中主要影响因素对有机质提取效率的影响,进一步利用五组分分离法考察液体产物组成,采用气相色谱考察气体组成,分析了油砂固定床热解和加氢热解过程中主要影响因素对产物产率和产物组成成分的影响,研究表明:温度对油砂热解和加氢热解影响较大;终温停留时间对油砂热解产率和加氢热解的影响较小;载气流量对油砂热解产率和加氢热解的影响只是改变有机质在气体产物和液体产物中的分配。液体产物的组分与油砂沥青的组分相比发生较大改变。王益民 [19]等(2010 年)对哈萨克斯坦油砂做了常压干馏实验,考察了时间、升温速率、终温等因素对油砂分离及其产物特性的影响。页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺是由东北电力大学李少华,王擎等人所发明的一项技术专利。其特点是:将原矿油页岩经破碎机破碎成≤15颗粒,通过将循环流化床锅炉循环灰作为固体热载体,油页岩与循环灰的混合物送入滚筒式干馏炉形成了油页岩炼油、半焦与油页岩混合流化燃烧发电一体化;分离的不冷凝干馏煤气送入循环流化床锅炉与半焦、油页岩一起燃烧或送入内燃机直燃发电;循环流化床燃烧后的灰渣含碳量小于 2%,因此无需再进行焙烧,可直接作为建筑材料原料;所生成的干馏煤气热值高,可直接作为燃料送入锅炉内燃烧,燃烧释放的热量通过锅炉的受热面传递给水,将水加热至过热蒸汽作为外供工质或送入汽轮机做工发电。具有综合利用程度高,成本低,科学合理等优点 [20]。油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺流程如图 5 所示图 2 油页岩干馏炼油、 工 馏工艺大连理工大学与 1984 年研制开发了颗粒页岩与煤的固体热载体干馏新工艺,称为大工新发干馏技术。该新发干馏原理与德国的鲁齐—鲁尔盖斯工艺(简称 仿,但关键设备的形式和结构由大连理工大学自行开发和设计制造 [21]。油页岩固体热载体干馏新技术工艺流程如下:小颗粒油页岩(6下)首先进入油页岩干燥预热系统,用来自干馏系统地热烟气进行气流干燥预热,并将颗粒油页岩提升至热页岩贮槽;干燥预热的油页岩通过给料机加入到混合器,在此与热的页岩灰热载体混合,快速引发页岩干馏;由混合器出来的粉状页岩(还未干馏完全)与页岩灰热载体落入到干馏反应器,干馏反应器为混合物料提供充分的停留时间,使干馏进行完全;干馏产生的油气经旋风分离器除尘,导入页岩油回收系统,得到页岩油和煤气等。油页岩在干馏反应器内完成干馏后变成页岩半焦,与页岩灰热载体成为混合物以密相状态进入加热提升管的下部,同预热的空气燃烧并提升,进入到热载体贮槽。在此提升过程中,半焦中固定碳燃烧放热,页岩灰被加热。在热载体贮槽中气固分离后,页岩灰作为热载体又以密相状态流入混合器,进行下一个循环。由热载体贮槽出来的烟气,经除尘器和余热回收系统,进入页岩干燥系统,用于页岩干燥。系统中过剩的页岩灰,由热载体贮槽排出。排出的热页岩灰进入流化换热器,与热载体提升加热用空气换热,同时页岩灰中残余固定碳被烧掉。页岩油回收系统采用油洗流程。特点是直接得到页岩油的馏分油:重质油和轻质油,废水少。艺流程如图 6 所示图 3 1)油收率高,达到 90% ~96%;(2)原料(油页岩)利用率高,为 100%;(3)热效率高,页岩半焦中残炭利用率可达 85% ~90%;(4)产品页岩油凝固点和粘度较低,产品燃气热值较高;(5)生产过程耗水量小,废水量少, 放量小;(6)设备结构比较简单,开停灵活,操作弹性大,控制相对容易;(7)油页岩固体热载体干馏新技术还缺少示范装置的验证。通过对上述几种干馏工艺的比较,大工新法干馏技术不论在收油率上还是在页岩利用率上都占有一定的优势。但是该技术在实验研究中还缺少示范装置的验证。其主要问题是干馏后的半焦的燃烧升温输送过程中无法达到预期的 800℃,使干馏效率受到影响。因此解决的最好方式是采用喷动床燃烧油页岩半焦并达到输送到高位的目的。3、干馏技术发展趋势 [22]1. 简化工艺。地下原位干馏工艺简单、有效,适应性强,将是今后技术发展的主要方向,在某些方面与常规石油钻井采油过程类似,工艺简单,无需采矿、处理尾矿,有助于大规模生产、提高生产效率。2. 降低成本。低成本、高效益为干馏技术的重要发展方向,地面干馏一方面通过改进工艺,提高单炉处理能力,扩大生产规模,降低生产成本;另一方面通过油页岩综合优化利用的方法,发展循环经济,将干馏炉中生成的油页岩半焦破碎后与炼油过程中废弃的颗粒细渣混合,供给循环流化床锅炉燃烧。燃烧产生的热量转化为蒸汽,一部分作为外供工质,一部分驱动汽轮机带动发电机发电。燃烧后产生的灰渣用作生产水泥、陶粒和建筑砌块的原料。这样可提高油页岩的附加值,增强市场竞争能力。3. 保护环境,实现零排放也是干馏技术的发展趋势。研发出有利于环保的技术方法和控手段,避免或减轻对环境的影响,重视监测空气、地表水、地下水、土壤及生物质量,回收和利用有毒物质,进行土地复垦等方面工作。4. 技术综合。各种技术相互渗透、综合,集成和应用新技术是当今干馏技术发展的主要方向之一,如信息技术大量应用在工艺监测和控制、工艺过程模拟和建模研究上,这些经验技术可以降低各个工艺环节的成本,准确推断和描述干馏产物的组成、性质、工艺参数,优化工艺流程,提高生产效率。三、本选题拟主要研究的内容及采取的研究方案、技术路线1、研究内容⑴ 油砂的基础物化特性研究:包括工业分析、元素分析、含油率、发热量等;⑵ 油砂的热解干馏实验:主要考察不同终温和升温速率下,油砂热解特性及其产物分布的变化规律。⑶ 油砂热解干馏产物的化学测试与分析:液体产物进行静置分离后,对油进行元素分析、油品分析和色质联用测试;半焦进行工业分析、元素分析、发热量测定、电镜扫描;对气体产物进行气象色谱分析。⑷ 油砂回转干馏炉实验:通过大量反复实验获得影响油砂干馏效率的主要因素,得到各个因素与油砂干馏效率之间的关系,并得出油砂效率最高时的实验参数,找到最佳工况点。2、研究方案⑴ 油砂的基础物化特性研究:包括工业分析、元素分析、含油率、发热量测定。⑵ 油砂热解干馏实验:根据油砂热重曲线以及油砂相关参考文献,通过温控仪设定5℃/0℃/0℃/温速率,并选择在 300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃的终温,停留足够长时间,以得到不同终温和升温速率下的热解干馏产物:热解后的半焦称量后用自封袋密封密封保存;气体产物通过湿式气体流量计测定体积后用自制大塑料袋收集以备后续测试;液体产物采用冰水混合物冷凝收集在锥形瓶中,称重后放置在 250瓶中静置,油水分离后收集油砂油等待下一步测试。热解干馏试验台见图如下:电热带及保温反应区热电偶温控仪湿式气体流量计冰水混合物气囊图 4 小型油砂热解干馏实验装置⑶ 油砂热解干馏产物的化学测试与分析:液体产物进行静置油水分离后,对油进行元素分析考察油砂油的元素分布的变化规律,通过馏程分析测定油砂油轻、重馏分组成的多少,采用色质联用或油品分析获取油砂油轻质馏分的组分信息;对半焦进行工业分析、元素分析、发热量测定、电镜扫描,以研究半焦特性随终温和升温速率的变化,并通过程利用样品的电镜扫描图片计算油砂半焦及油砂原样的分形维数,分析热解过程中油砂的表面结构变化情况;对气体产物进行气相色谱分析,得到气体产物的组成,分析各气体组成随终温和加热速率的变化情况。⑷ 油砂回转干馏炉实验首先,经过多次实验后,对回转干馏炉实验台的不足之处进行重新设计与改造,使干馏实验方便顺利进行;然后,进行不同条件下(热灰颗粒径、油砂颗粒径、热灰温度、回转干馏炉转速、回转干馏炉倾斜度、给料速度、油砂在回转干馏炉内的停留时间、热灰与油砂的混合比例、干馏终温等)的油砂干馏实验,分析研究影响油砂干馏效率的主要因素,得出油砂干馏效率最高时的各个实验参数,找到最佳工况点,为其工业生产实际提供理论依据及设计参考。主要方案如下:a、 热灰与油砂的自身特性对油砂干馏效率的影响,包括热灰颗粒径、油砂颗粒径、热灰温度等;b、 回转干馏炉实验台的运行参数对油砂干馏效率的影响,包括回转干馏炉转速、回转干馏炉倾斜度、给料速度、油砂在回转干馏炉内的停留时间等;c、 另外还有一些重要影响因素,包括热灰与油砂的混合比例、干馏终温等。d、 通过对以上大量的实验研究分析,获得影响油砂干馏效率的主要因素,得到各个因素与油砂干馏效率之间的关系,并得出油砂效率最高时的实验参数,找到最佳工况点,为其工业生产实际提供理论依据及设计参考。3、技术路线油砂回转干馏炉实验技术路线:油砂热解特性及产物特性技术路线:油 砂 样 品基 础 物 性 分 析热 解 干 馏 试 验 台半 焦 油 砂 油 气 体 产 物元 素 分 析工 业 分 析发 热 量电 镜 扫 描元 素 分 析馏 程 分 析G C / M 色 谱油 砂 热 解 特 性油砂的基础特性分析查阅固体热载体回转炉干馏的相关资料完成回转干馏炉的实验台搭建与改造影响油砂干馏效率因素的实验研究与分析四、本选题在研究过程中可能遇到的困难和问题,提出解决的初步设想1、油砂热解实验方面可能出现的问题1) 油砂粘度大,在破碎、研磨时有可能粘结在设备上,阻碍设备的正常运行,也给清理工作造成一定困难,另外油砂的成分决定了较低终温的油砂半焦制样的巨大困难。解决此问题的方法只能是少量、多次地破碎、研磨;2) 气体产物收集存在误差,1000形瓶中存在空气,所以气囊中或多或少会有锥形瓶中排出的空气,只能通过气体流量计大约估出气体排尽时再开始收集气体。而且气体难以保存,塑料袋总是存在漏气现象而不能长时间存放,另外长时间存放也会因为气体吸附在气囊壁上上而造成误差,因此需要试验人员将气体产物的测试及时完成。另外,气相色谱试验的操作较难,还需继续向实验室老师请教,熟练准确的完成试验。3) 理论与实验密切结合也是以难点,对于干馏热解产物各种成分的变化规律预测,还需继续查找各种参考文献,研读相关文章,合理准确的分析油砂的热解特性,以及产物特性的变化,对于与预期不相符合的实验数据应认真分析原因。认真做实验减少误差,大量阅读文献寻找理论依据,是本课题的关键。2、回转干馏炉实验台设计方面可能出现的问题1) 由于热灰管道较细,产生的热灰容易堵在管道中,使得产生的热灰不容易送进回转干馏炉;2) 由于现有的喷动床还不够成熟,产生的热灰达不到油砂干馏所需温度;3) 由于热灰管道太长,热灰在通过管道的过程中热量损失严重,到达回转炉时的温度不足以把油砂加热到干馏所需温度;4) 回转干馏炉体积较大,使得干馏炉炉内温度达到油砂干馏所需温度的稳定时间较长。3、油砂研究方面可能出现的困难和问题1) 目前,国内外有关油砂干馏的相关资料文献还比较少,有关的实验研究还处在起步阶段,实验过程中需要不断地进行改造和探索;2) 限于实验室的设备仪器条件,一些参数及数据的测量和记录存在很大的误差;3) 如何保持回转干馏炉内的温度,对干馏后的油气如何进行合理的处理。解决以上问题的初步设想:1、 对原有的热灰管道进行重新设计,即把管道中的某段倾斜一定角度,使管道可以相对延长一段,使得在实验过程中能及时使得产生的热灰顺利送入回转干馏炉;2、 对旋风分离器以下的热灰管道进行缠电阻丝处理,以保证热灰不至于在下落的过程中热量损失过大。五、本选题研究的进度安排及预期达到的目标1、查阅国内外相关文献,了解课题的研究背景、意义及国内外发展现状,撰写开题报告。完成热解干馏实验实验,气相色谱分析随时完成,整理实验数据。完成对油砂油和半焦的测试,并整理实验数据。完成油砂、油页岩半焦的基础特性分析,并经过多次实验,熟悉回转干馏炉的操作,完成回转干馏炉实验台的搭建与改造,并整理实验数据。完成影响油砂干馏效率因素的实验研究与分析。分析数据,撰写小论文,如果部分数据有问题,补充实验。撰写毕业论文,准备毕业答辩。2、通过本项目的研究,预期达到如下目标:1) 掌握印度尼西亚油砂的基础物化特性,为进一步研究打基础;2) 分析油砂热解特性,获得升温速率和终温对油砂热解干馏的影响规律;3) 设计出适合的热解干馏工艺,模拟干馏炼油的条件,获取最佳操作参数范围,为进一步的工业化干馏提供理论依据。4) 发表核心期刊以上级别小论文 1。六、参考文献[1] 张抗.油价对非常规和替代石油发展的影响[J] .当代石油石化,2008,16(10) :72] 钱伯章,朱建芳.世界原油质量趋势及非常规石油资源开发前景[J].天然气与石油,2007,25(3): 403] 猛猛.图牧吉油砂中有机质的提取[D]大连理工大学,2007.[4] 许修强,王红岩,郑德温等.油砂开发利用的研究进展[J].辽宁化工,2008,37(4) :2685] 科兴华.加拿大阿尔伯塔省的油砂资源和油砂工业[J].全球科技经济瞪望,2004,5:58.[6] 李莉.油砂——一种新的替代能源[J] .当代石油化工,2005,13(12) :287] 单玄龙,车长波,李剑等.国内外油砂资源研究现状[J].世界地质,2007,26(7) :4598] 崔苗苗,李文深,李晓鸥等.油砂资源的开发和利用[J].化学工业与工程,2009,26(1) :799] 胡见义.中国陆相石油地质理论基础[M] .北京:石油工业出版社,1991.[10] 张凯华,宾艳峰.印尼油砂溶剂抽提工艺条件的研究[J].石油炼制与化工,2008,39(6):6311] 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.[12] 孙楠,张秋民,关珺等.扎赉特旗油砂在氮气气氛下的热解制油研究[J].燃料化学学报,2007,35(2): 24113] A 1989, 67: 8514] 钱家麟,王剑秋,李术元.世界油页岩资源利用和发展趋势[J].吉林大学学报(地球科学版) ,2006 , 36(6):87615] et 1995, 74(8): 119116] 高志农,徐东华.青海油砂矿的物理化学特性[J].分析测试学报,2002,21(6):1[17] u et G)in a 2007, 21(4): 224518] a,of 2010, 24: 184419] 王益民,曹祖宾,石俊峰等.哈萨克斯坦油砂干馏实验研究[J].石油与天然气化工,2010,3(2):134[20] 李少华,王擎,刘洪鹏等.油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺:中华人民共和国,].200721] 茂名石油工业公司研究所第七研究室.茂名粉末页岩流化干馏试验论证报告[R]1981.[22] 刘志逊,高健,赵寒冬等.国内油页岩干馏技术现状与发展趋势[J].煤炭加工与综合利用,2007,1:45人签字: 年 月 日七、指导教师对开题报告的意见指导教师签字:年 月 日八、评审小组意见开题报告专家评审组成员名单姓 名 职 称 工 作 单 合格 □ 评审结果 2. 不合格,建议重新开题 □组长签字:学院公章: 年 月 日
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本文标题:油砂热解特性及固体热载体干馏特性研究开题报告
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