几种典型的油页岩干馏技术

介绍了当今世界典型的油页岩干馏技术。对油页岩气体热载体法干馏技术简要介绍了Petrosix技术,Kiviter技术,美国联合油SGR技术,日本Joseco技术和中国抚顺炉技术。重点介绍了固体热载体干馏技术中的Galoter技术,Tosco-Ⅱ技术,LR技术,ATP技术和DG技术。总结出在传统加工路线的基础上开发新工艺是今后的发展方向。在干馏技术选择阶段就应重点考虑有利于环境保护的技术。

油页岩与固体热载体在回转干馏炉内混合特性的冷态实验

实验研究了回转干馏炉内非等粒径油页岩与固体热载体颗粒群的混合行为,以回转干馏炉出口油页岩质量分数的样本变异系数作为混合指数。对2种填充率、2种抄板形式、2种倾角在5种转速的不同工况下出口的混合指数进行计算,对比分析了混合指数的变化趋势及不同影响因素的混合机理,得出20%填充率采用直角抄板在倾角为3.24°时混合度优于其它对应工况,以对流混合为主。

中国油页岩干馏技术现状与发展趋势

中国油页岩资源丰富,换算成页岩油储量高达476亿吨。目前中国页岩油生产企业仍然采用以抚顺炉为主的干馏技术,该技术成熟稳定,但油收率不高。本文介绍了目前国内已投产运行和即将工业化的干馏技术以及曾经投入生产、后因多种原因停产的干馏技术。分析表明,我国油页岩产业正处于技术快速发展和产业成长阶段:为显著提高油收率,针对抚顺炉的改进技术已有一些进展,自主研发的成大气体热载体干馏工艺已经开始商业化运行,我国自主知识产权的固体热载体干馏技术出现。但依然存在诸多问题:国内干馏炉单炉处理量小、油收率偏低、半焦无法利用等问题亟需解决,国内固体热载体干馏自主技术依然处于试验阶段,引进国外先进的干馏技术尚没有实质性进展,国内页岩油回收技术亟待改进,油洗技术亟需完善和推广。

油页岩固体热载体综合利用系统工艺模拟

结合循环流化床锅炉构建了一套油页岩固体热载体综合利用系统,以锅炉产生的高温循环灰为油页岩干馏提供热量,并集成燃气-蒸气联合循环和常规蒸气轮机发电机组实现油-电联产。利用Aspen Plus软件对所构建的系统进行建模,结合公朗头矿区油页岩样品的物性数据,计算系统的物流参数和发电功率,并探讨了循环灰温度和油页岩干馏比例对系统的影响。结果表明,提高循环灰温度将降低系统的灰岩比,同时有利于提高系统的发电功率,但系统总发电效率会有所下降;增大油页岩干馏比例能提高页岩油的产能,系统能效呈上升趋势,同时也增加了燃气-蒸气联合循环机组的发电功率,但系统总发电功率却急剧下降。

油页岩在回转干馏炉内混合度与停留时间综合分析

运用相关性与多指标综合评分法,对影响油页岩与固体热载体在回转干馏炉内的混合度及油页岩在回转干馏炉内停留时间的各因素(抄板形式、填充率、回转干馏炉倾角、回转干馏炉转速)进行分析,结果表明:4个因素对停留时间及混合度影响由强至弱依次为倾角、转速、填充率、抄板形式,最佳工况组合为回转干馏炉倾角3.24?、回转干馏炉转速3.4 r/min、填充率20%、直角抄板。

黑龙江鸡西油页岩综合利用过程能效分析

建立以固体热载体干馏工艺为核心的油页岩综合利用系统,以循环流化床锅炉产生的高温热灰作为油页岩干馏工艺的热源,并添加了半焦燃烧发电部分,实现了油-电-气三联产。利用Aspen Plus软件对所构建的系统工艺进行建模,结合了黑龙江鸡西油页岩三层不同矿区的物性数据,计算了系统的物流参数和发电功率,并探讨了不同油页岩利用方式下的系统能效情况。结果表明:综合利用系统使油页岩的利用效率得到提升,含油率高的油页岩能带来更高的经济效益,但余热损失也会随之增加;随着对油页岩利用程度的加深,三种油页岩的系统能效均呈上升趋势。

回转干馏炉内油页岩与固体热载体颗粒轴向混合特性实验

搭建回转干馏炉冷态实验装置,通过改变干馏炉内部抄板形式、填充率、出口挡板内径、倾角和转速等因素,实验研究干馏炉油页岩和固体热载体的轴向混合度,而后采用正交试验直观分析法分析实验数据,得到了油页岩和固体热载体轴向混合度影响顺序是抄板形式、倾角、转速、填充率、出口挡板直径,最优组合工况(直角抄板,填充率为50%,出口挡板内径为100 mm,倾角为3.24°,转速为7.7 r/min)。

固体热载体干馏桦甸油页岩试验研究

设计并搭建了一套处理量为5 kg/h油页岩的回转干馏炉装置,以桦甸油页岩为原料,高温热灰作固体热载体,对该油页岩进行干馏特性试验研究。考察了干馏过程中油页岩出油率的影响因素,经试验发现主要包括固体热载体初温、回转干馏炉转速、固体热载体与油页岩混合比以及油页岩粒径大小。基于上述的实验结果研究了热载体初始温度600℃~800℃、回转干馏炉转速15 r/min^21 r/min、固体热载体与油页岩混合比2~5以及油页岩粒径分布0~5 mm对油页岩出油率的影响。研究结果表明:当固体热载体初温为750℃、回转干馏炉转速为19 r/min、固体热载体与油页岩比例为4 1及油页岩粒径大小在0~3 mm分布的工况下,油页岩的出油率达到最高,且为95%。

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。

油页岩气体热载体干馏炉内干馏特性研究

文章利用自行设计搭建的处理量120 kg/d的瓦斯全循环气体热载体干馏炉,通过试验的方法,研究新型气体热载体干馏炉在干馏过程中的一些运行参数和产生的页岩油的一些特性,对现有干馏工艺的改进具有指导意义。试验通过改变油页岩颗粒的粒径,进而改变物料之间的空隙率、空隙结构和进气流量,来研究不同粒径的样品对干馏特性和干馏产物的影响。结果表明:油页岩颗粒的粒径不同,物料之间的空隙率和干馏炉的进气流量不同,导致炉内传热传质的不同,不同粒径的油页岩干馏油收率不同,粒径为20—25 mm的页岩油收率最高。由于气体热载体流量不同,干馏炉内传热传质情况和冷却器的工作负荷也不相同,因此不同粒径的页岩干馏之后,在4个收油点所收到的页岩油质量分数也不相同。

油页岩固体热载体综合利用系统的分析模型

对基于油页岩固体热载体干馏法构建的综合利用系统进行分析,采用黑箱模型法绘制系统各单元的分析简化模型,系统地给出应用于所构建的综合系统的值计算方法与计算公式,最后以图表的形式给出综合利用系统各装置的效率和损率的计算结果。结果表明:当油页岩预热到140℃时,干馏炉的损率高达49.19%,是综合利用系统损率最高位置;净化冷凝单元效率为93.92%,是综合利用系统效率最大的单元,各装置的损率与效率不具有相关性。

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。

油页岩固体热载体综合利用系统的能量分析与?分析

利用Aspen Plus软件对基于油页岩固体热载体干馏法构建的综合利用系统进行模拟,结合模拟结果对系统做了详细的能量分析和?分析,并绘制了系统能流图与流图来描述每个热力过程的能量分布与?损分布情况。结果表明,油页岩输入量为100kg/s时,干馏炉内部不可逆损失(即热解反应损失)其损率为47.43%,是系统损失最大环节,油页岩中11.03%的燃料化学能贬值为干馏产物热能;综合利用系统各损失中,净化冷凝单元的热损失能量品位最高。

0.12t/d油页岩干馏炉预热过程中温度分布特性

油页岩干馏炉启动升温过程中,其炉内的温度分布特性对油页岩的预热具有显著影响。干馏炉内气体在固体物料间的空隙内流动十分复杂,难以实现模拟研究。试验结果表明,空炉与填料时水平截面的温度分布变化基本相似,可通过空炉时的温度分布特性来进行近似分析。在进气量12m3/s、进气比1的工况下,采用LES和RNS模型分别对空炉下干馏段和布气装置的升温过程进行数值模拟,分析干馏段和布气装置内温度及流速的变化。结果表明,布气方式决定炉内不同区域油页岩发生热解的顺序,率先发生热解的油页岩吸热减少,该位置温度加速上升,加剧炉内温度分布不均;加权平均数公式能更加准确反映截面温度不均性;炉内温度分布主要由不同区域的喷嘴加热功率与该区域的流场特性共同作用形成。

爱沙尼亚葛洛特干馏技术的发展与应用

油页岩固体热载体干馏技术是一种重要的油页岩处理技术。介绍爱沙尼亚葛洛特干馏技术的发展历程及应用状况,并重点介绍了该技术特点。以国内某矿区油页岩为例,探讨了国内油页岩的葛洛特干馏技术适应性,为国内油页岩固体热载体干馏提供参考。

布气方式对油页岩干馏炉内温度分布的影响

为研发新型气体热载体干馏技术,自主搭建了气体热载体干馏炉试验台。对不同进气方式下的炉内温度分布进行了试验研究。通过采集干馏炉内温度数据,得到炉内沿半径方向和高度方向上温度分布。分析了中心管和边壁同时进气的特点,并与中心管单独进气时进行了对比,研究了联合进气时的温升特性。试验结果表明:中心管单独进气时靠近边壁处存在滞留层,温度较低,与炉内中心处温差较大。采用中心管联合边壁进气可以较大程度改善滞留层温度较低的问题。联合进气时,炉内沿高度方向上升温速率有所不同。试验结果将为进一步研发和改进油页岩气体热载体干馏炉布气方式提供参考和依据。

气体热载体干馏炉内布气方式对油页岩干馏特性的影响

为研究炉内油页岩的干馏特性及炉内的温度分布,自行搭建处理量为5 kg/h的循环瓦斯热载体干馏试验装置,试验结果表明炉内布气方式对页岩的干馏特性具有很大影响。在边壁进气与中心管进气体积比为8∶4时油收率达到最大值,且炉内温度分布最均匀,单位时间内的放热量最大;不同的布气方式导致干馏层内气体冲刷页岩颗粒程度的不同,使得炉内油页岩的传热特性存在差异,炉内温度分布与放热量不同,最终油收率也不同。边壁进气在炉体内部的传热效果优于中心进气。温度分布越均匀,油收率越高;该布气方式依然存在局限,需要进一步研究。

回转干馏炉转向及物料配比对停留时间的影响

物料在回转干馏炉内的停留时间影响油页岩固体热载体干馏技术的干馏效果及出油率。在油页岩固体热载体干馏系统实验台上,以油页岩颗粒与页岩灰的混合物为实验物料,采用示踪粒子方法研究了冷态条件下混合物的配比、回转干馏炉(带内部翻料构件)的旋转方向2种因素对混合物停留时间的影响。结果表明,混合比例的不同会造成颗粒平均粒径的不同,平均粒径较小的混合物料停留时间长;干馏炉因翻料构件的结构特性,旋转方向不同时能形成不同的颗粒运动模式,当工作在直角抄板模式时,较大的表面层颗粒滚落距离造成了较长的物料停留时间。

内构件移动床固体热载体油页岩热解技术

从化学反应工程角度分析了小颗粒油页岩热解技术存在的共性问题和初级热解与二次反应的关系,提出了定向调控热解产物流动及其与挥发分反应匹配的方法。针对小颗粒油页岩热解制备高收率和高品质页岩油的技术需求,创新性地提出了内构件移动床固体热载体油页岩热解技术,通过内构件调控热解挥发分在反应器内的流动,实现热解油气原位过滤除尘和选择性裂解提质,以解决现有固体热载体热解技术长期面临的所产页岩油中含尘量高、重质组分高和油收率低等问题。建立了10 kg·h^(-1)内构件移动床固体热载体油页岩热解模式装置,验证了新工艺的可行性和先进性,展示出良好的技术应用前景。

国外油页岩干馏工艺研究开发进展

结合最近10年来国外典型油页岩的干馏工艺应用进展,通过对油页岩气体热载体干馏工艺和固体热载体干馏工艺的研究状况的综述,着重介绍和评论Petrosix、Kiviter、ATP、Galoter、Enefit-280五种国外比较成熟的干馏工艺。总结油页岩资源研究开发与利用的宝贵经验:气体热载体干馏技术炉型简单,建设相对简单,但只能利用块状油页岩,半焦潜热未被充分利用。固体热载体干馏工艺炉型复杂,建设相对复杂,但油页岩利用率接近于100%。就投资和规模而言,Kiviter工艺适用于建设中型厂,Petrosix和ATP工艺适用于建设大中型厂,而Galoter和Enefit-280工艺则适用于建设大型厂。这些经验对我国油页岩干馏制油工业的健康及长远发展具有一定的指导和借鉴作用。对油页岩干馏工艺的发展趋势进行了展望:爱沙尼亚经验和做法值得借鉴。就中国油页岩工业而言,可以开发半焦燃烧发电,开发固体热载体与气体热载体联合干馏工艺,固体热载体干馏与循环流化床联合工艺,油页岩炼油与燃烧发电联产工艺等一系列综合利用途径,进而提高油页岩的综合利用率。