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油页岩综合利用技术的最新发展

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油页岩 综合利用 技术 最新 发展
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亚洲石化科技大会油页岩综合利用技术的最新发展中国石油和化学工业联合会曹志德 2011年 5月油页岩综合利用技术的最新发展 摘要:简要介绍世界油页岩开发利用现状,爱沙尼亚、巴西等国的商业化利用情况。重点介绍中国自主知识产权的 关键词:油页岩 轻质燃料油 低温催化环形反应炉引 言 随着金融危机后世界经济的逐步复苏,国际石油价格以更快的速度上涨,近期,石油价格已经攀升到 100美元 /桶左右,并且有进一步升高的趋势。为油页岩、油砂、沥青矿石等非常规能源的开发带来了更大的经济前景。因此,世界各国的众多研究机构、企业也将目光对准了油页岩、油砂等的开发利用,其技术也得到了进一步发展。油页岩开发利用现状 油页岩的利用主要有制取油气和直接作为燃料使用二个方面,如爱沙尼亚大规模地使用油页岩作为燃料发电,同时,美国也有一定规模的油页岩制取页岩气的商业化装置在运行。中国由于石油资源的匮乏,更加看重油页岩制取油气的技术与应用。油页岩开发利用现状 目前利用油页岩制取油气的工艺技术分为三大类: 一是地下原位加热干馏工艺,以壳牌公司的“地下原位转化工艺( 为代表; 二是气体载热体干馏工艺,如“抚顺炉”、“基维特炉( 、“佩特罗瑟克斯炉( 等; 三是固体载热体干馏工艺,如“阿尔伯特塔瑟克工艺( 、“葛洛特炉( 等。油页岩开发利用现状 已经商业化应用的主要是属于气体载热体干馏工艺的中国的“抚顺炉工艺”、巴西“佩特罗瑟克斯炉( 以及爱沙尼亚的“基维特炉( 。油页岩开发利用现状 爱沙尼亚 有数十台基维特炉,年处理能力 170万吨,生产页岩油 22万吨。该公司 2010年还建成投产了 1套属于固体热载体工艺的葛洛特颗粒油页岩处理生产装置,设计日处理能力3000t,该公司还计划上马第 2条生产线。油页岩开发利用现状 巴西石油公司的油页岩加工利用仍然是其2台佩特罗瑟克斯炉,年处理油页岩约 200万吨,生产页岩油 18万吨。 世界其他国家对油页岩制取油气的研究开发很多,但尚未有商业化装置投产的报道 。油页岩开发利用现状 中国 2009 年页岩油产量约为 40万吨,2010 年页岩油产量增加到 55万吨。然而,中国页岩油的产量与天然原油产量相比是很小的,与石油总消费量相比比例更是微不足道。油页岩开发利用现状 中国油页岩制取油气的生产工艺, 已经投产的项目,除了窑街应用了气燃式干馏方炉外,其他各厂都采用了抚顺式炉或改良的抚顺式炉。除此之外,在油页岩制取油气的传统工艺中,中国各地还引进和自主创新的油页岩干馏工艺有:抚顺矿业集团引进 煤集团龙江哈尔滨煤化工公司,采用流化工艺,开展油页岩流化干馏炼油的试验;大庆油田采用大连理工大学开发的颗粒页岩固体热载体干馏技术,拟建设工业试验装置。油页岩开发利用现状 以上这些工艺均是将油页岩破碎到一定的小粒度后加热到 500℃~ 550℃,得到页岩油,其性状为粘度较大的黑色液体,我们暂时将这些工艺统称为油页岩制取油气的传统热裂解工艺。页岩油品质较低,需要加氢裂解才能制取汽油、柴油等成品油,作为燃料油也需要进一步的深加工。油页岩开发利用技术的最新进展 油页岩低温催化制油气技术 在油页岩传统热裂解工艺的基础上,化工对外经济合作中心研究开发了 从油页岩或沥青矿石中低温催化提炼轻质燃料油技术( 该技术是应用液体催化剂,在炉内和油页岩进行低温催化裂解干馏反应,产生轻质燃料油(主要为汽油柴油混合物)、页岩气和半焦。在 300℃~ 450℃的温度条件下,催化剂使油页岩中的烃类有机大分子断链成为小分子,经过石化质量检验部门检测 ,其油品中大部分的碳原子量在 验 室 试 验实验原料实验室实验催化剂的加入量为 2%左右实验过程中优 势 常压状态并加热到 400℃左右,油页岩中的油母质或油砂中的沥青质在催化剂的作用下分解转变成以小分子直链烃为主的轻质燃料油和石油干气。中 1%, 8%, 9%0%10%20%30%40%50%60%70%C 5 ~C 1 2 C 1 3 ~C 2 4 46800除自用外约 60%气 甲烷 乙烷 乙烯 丙烷 丙烯正丁烷 异丁烷 丁一稀 丁二稀一氧化碳 二氧化碳氮气 氧气苯 该轻质燃料油无需加氢、高压等手段,简单净化、馏分即可生产出低标号汽油、柴油等成品油。 一座 产成本大幅度降低。以商业化项目的工艺验证为目的,建成了工业化中间实验装置,实验数据已在商业化示范性项目设计及 业化中间实验装置运行中的工业化中间实验装置商业化示范性项目介绍 设计指标 油页岩处理能力: 100万吨 /年原料粒度: 100~ 30020% ~ 22%页岩气产率: 9% 油页岩含水率: 7% 产品:轻质燃料油;页岩气;半焦燃气:自产页岩气(自用率约 40%)核心设备及工艺 反应炉为一环形装置,油页岩加入催化剂后通过密封给料机装入炉内后,在炉体内形成一个环状料层,该料层随着炉篦的转动向前移动,逐渐被循环气流加热。油页岩被加热后,在液体催化剂的作用下,发生低温裂解反应,生成轻质燃料油和干气,反应时间约 艺 流 程原料进场、堆存→ 取料、输送→ 喷洒催化剂→ 氮封给料器→ 环形反应炉→ 汽封出料器→ 冷却、输送、半焦堆场油 气 冷 分 回 收 系 统 轻质燃料油淬冷油、气、水分离脱硫系统干气储柜干气点火系统油罐区及油泵区轻质燃料油处理轻质燃料油装车栈桥商业化示范项目介绍工艺流程图环形反应炉现有反应炉中的油页岩反应过程反应过程中相对运动、相互摩擦产生粉末在 建 工 业 示 范 工 厂 鸟 瞰 图环形反应炉主要优点 初始干馏气洁净 由于油页岩在装炉后的全部催化裂解反应过程中处于相对静止状态,不会相互碰撞、摩擦、破碎,基本避免了随干馏气循环而产生的粉尘,使得初始干馏气含尘量极低,减少了后续气体净化的难度和费用,从而降低运行成本。 这点相对于抚顺炉、佩特罗瑟克斯炉、基维特炉等具有明显的优势。加 热 均 匀 由于油页岩在装炉后形成厚度均匀的平面床层,其载热气流路径均等,流速分布均匀且易于控制和调整,可以避免油页岩干馏过程中生、熟、焦不均的现象,提高油产率。厚度均匀的平面床层经济效益分析 盈亏平衡分析盈亏平衡分析图 3 4 5 6 7 8 9 10 11处理量(万吨)费用曲线销售收入曲线利润曲线敏感性分析图敏感性分析图(标尺:年利润 万元)0040,00060,00012345678910正向波动10%基准负向波动10%敏感性分析 由敏感性分析图可以看出,因素 1燃料油单位售价和因素 8燃料油销售量的变动引起的利润的变动幅度最大,也就是说,燃料油单位售价和销售量对利润的影响最大;因素 7固定成本的变动引起的利润的变动幅度最小,也就是说,固定成本对利润的影响最小。燃料油价格敏感性分析燃料油价格与利润变动图1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12价格波动(%)利润曲线(万元)燃料油销售量敏感性分析燃料油销量与利润变动图1 2 3 4 5 6 7 8 9 10销量波动(%)利润曲线销量的敏感性分析 由燃料油销量的敏感性分析可以看出,即使燃料油销量下降 65%,仍然可以保本,销量下降只要小于 65%,即可盈利。投资回收期分析 投资回收期分析 本项目投资回收期,税前为 括1年建设期),税后为 括 1年建设期),表明本项目在投产当年即可收回全部投资。结 束 语 油页岩低温催化提炼轻质燃料油技术( 先后向国家知识产权管理局申报了五项发明专利,批准授权一项,其四项已经通过实审。 2010年 8月,该技术成果代表中国在美国旧金山参加中美化石能源协议十周年年会,其达到的技术水平引起美国的极大关注。0f 语 油页岩低温催化制油气技术将提高油页岩、油砂及沥青矿石综合开发利用的社会效益和经济效益,其首个 100万吨 ∕年 示范工程项目正在建设中,投产后如大规模推广应用,将会进一步改善我国能源供应格局,为保障国家能源安全做出应有的贡献。谢 谢 !
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