油页岩固体热载体法干馏技术20061129昆明会议大连理工大学张秋民

null油页岩固体热载体法干馏技术油页岩固体热载体法干馏技术 大连理工大学化工学院 张秋民 2006年11月29日 背景资料背景资料油页岩又称油母页岩，由矿物质和有机质组成，干馏（热解）可以得到碳氢比类似常规石油（天然石油）的页岩油，是一种理想的石油替代品。 国际能源机构(IEA)把油页岩等称为非常规石油，并认为未来世界能源安全将更多地依赖非常规石油的供应。 背景资料背景资料石油能源安全：石油资源短缺已成为严重制约我国国民经济和社会可持续发展的“瓶颈”。 2005年我国石油进口1.36亿吨，对外依存度达到42.9%。2010年：50%，2020年：60％以上。 多途径解决。 石油价格：2004年5月中旬以来，每桶40～75美元，2006年7月美国纽约轻质原油每桶78美元（历史新高）。每桶30美元，油页岩投资有利可图。 null中国油页岩：资源量约7千亿吨（折合页岩油资源约400亿吨)，多于石油资源量，油页岩资源区包括吉林，辽宁，山东，广东，海南，新疆，内蒙，河北等） 我国油页岩制油市场：前景广阔，多个地区 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 进行油页岩制油及综合利用。 国内外油页岩干馏制油技术简介国内外油页岩干馏制油技术简介油页岩干馏制油技术可分为地上干馏法和地下干馏法。 地下干馏法又称原地干馏或原位干馏 地上干馏法可分为间接传热和直接传热。 直接传热比间接传热速度快、效率高，所以现代干馏技术主要采用热载体和油页岩直接接触传热的方式。 直接传热方式又可分为气体热载体法和固体热载体法。 null典型的气体热载体法干馏技术： Petrosix技术 Kiviter技术 抚顺炉技术 联合油SGR技术 Joseco技术 典型的固体热载体法干馏技术： 　Galoter技术 　Tosco－Ⅱ技术 　LR技术 　ATP技术 大工新法干馏技术(DG Oil Shale Process) Petrosix技术 Petrosix技术巴西国家石油公司开发。 二十世纪五十年代小型实验研究。 1972年一个半商业化工厂。反应器直径为5.5m，单炉页岩处理能力为2200吨/日，原料块径6.4 mm ～76mm，油收率为90%。 1982年建立商业性生产装置，反应器直径11m，每天处理6000吨，现正在生产运行。 Petrosix干馏技术已成熟。 存在的问题：1）油页岩利用率不高。小颗粒油页岩不能利用；2）热效率不高。页岩半焦中的潜热（固定炭）没有利用。 null Kiviter技术 Kiviter技术爱沙泥亚开发。 干馏段采用百叶窗结构，气体热载体从侧方横向流过固体料层。200吨/日炉从1956年开始进行试验。油收率达到80%~85%。 1981年建成投产1000吨/日。1987年投产了第二台1000吨/日炉。1987年曾计划建设1500吨/日炉。 存在的问题：1）油页岩利用率不高。小颗粒油页岩不能利用；2）热效率不高。页岩半焦中的潜热（固定炭）没有利用。Kiviter技术干馏炉Kiviter技术干馏炉联合油SGR干馏技术 联合油SGR干馏技术 美国联合油SGR干馏技术是在联合油公司B型炉（Uniona“B”）基础上发展起来的。 联合油B型干馏炉是立式锥形炉，页岩自下而上，在炉底用活塞式页岩泵顶入炉内，上部卸料，热循环气自上而下通过干馏炉，在炉上段进行加热，在中段进行干馏，在下段回收油和气体。 在B型炉基础上再加上一个页岩半焦的气化部分就成为联合油SGR干馏技术。 nullB型炉在加利福尼亚州有一套小型实验装置，从1973年10月起在加利福尼亚州有一套3吨/日的SGR装置，其油收率约为铝甑收率的100%。 联合油公司后来在科罗拉多州建一台10000吨/日的B型炉，试运行一段时间后因经济问题停止。据报道干馏段运行正常，采油率很高，但灰渣排出机械尚有一定问题。Joseco干馏工艺 Joseco干馏工艺 Joseco干馏工艺是由日本油页岩工程公司开发. 干馏段采用无氧循环煤气干馏，与气化段用料封隔开，避免过剩氧气烧油，保证高采油率。气化段也采用循环气化煤气，稀释降低氧浓度，可减少结焦而又能有较高的固定碳利用率。 粉末页岩及干馏半焦的沸腾床燃烧工序，灰渣冷却采用多段沸腾床，热效率高。固体输送管道上采用三段密封阀，密封效果良好。排渣用双螺旋增湿机，增湿均匀，环境良好。null试验装置（300吨/日）1987年开始试验，购买2万吨澳大利亚页岩和3.8万吨茂名页岩作为试验原料。 原料页岩粒度6～70mm，油收率为铝甑收率的91%，该技术 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 比较完善，油收率高，但流程比较复杂，能耗稍高，投资较大。同时部分设备还有待生产考验，进一步放大工业化还要做很多工作。 抚顺炉技术 抚顺炉技术 我国油页岩产业始于1925年，在抚顺进行过10吨/日和40吨/日干馏试验，形成了上段为干馏、下段为气化的内热式干馏炉——抚顺炉。 1930年，抚顺建成80台日处理50吨抚顺炉。到1945年8月止，建成干馏炉200台，单炉日处理能力100～200吨，页岩油的最高年产量约达25万吨。 1949年新中国成立后，到第二个五年计划期间，干馏炉数量达到266台，页岩油最高年产量达78万吨。 1962年以后，由于大庆油田的开发，页岩油产量逐年下降，绝大部分技术力量转移到天然石油加工方面。后来仅进行了少量研究工作，如茂名进行了粉末页岩的沸腾燃烧、流化干馏试验、页岩灰制水泥等。null2005年抚顺矿业集团有限责任公司年产页岩油18.6万吨。7部（140台）在生产，还在上新的2部炉。正在搞技改。 吉林省桦甸市有3个小型页岩油厂，共17台炉。吉林汪清10台炉2006年9月投产。 抚顺炉技术经过80多年的发展和生产考验，已积累了成熟的 经验 班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验 ，在世界油页岩加工利用中有一定影响，也使我国成为目前世界上进行油页岩工业化生产的少数国家之一。null抚顺炉技术优点： 1）能处理低品位贫矿油页岩。抚顺炉能处理含油率低至6%的抚顺贫矿油页岩。 2）能利用固定碳。页岩半焦固定碳利用率达到65%。 3）结构简单，维修方便。 4）操作容易，能长期运转。单炉开工周期一般可达六个月以上，单元生产周期可达一年以上。null抚顺炉存在的问题： 1）资源利用率不高，小颗粒油页岩不能利用。这一部分约占20%。 2）油收率较低。目前的实际油收率为铝甑收率的65%，若回收轻汽油，油收率也只能达到75%。 3）环境污染有待解决。 油页岩固体热载体法干馏制油技术 油页岩固体热载体法干馏制油技术 指原料页岩与预先加热了固体热载体直接接触传热发生干馏反应的过程。 加工处理粉粒状原料，原料页岩粒子用分散的固体热载体加热，由于粒子小，混合均匀，接触 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面积大，可以达到较快的加热速度，油收率高。 原料利用率高（理论上可以100%利用）等原因，受到研究开发者的重视. 以下介绍几种有代表性的油页岩固体热载体法干馏制油技术，包括比较成熟的技术，也包括处于研发阶段但很有发展潜力的技术。 Galoter技术 Galoter技术 爱沙泥亚开发，使用转筒式干馏炉，油收率75%～85%。 原料用0~25mm颗粒页岩。 1950～1953年建成每天干馏50吨油页岩的试验装置。1953～1963年建成油页岩处理量为250t/d和500t/d工业化试验装置。二十世纪80年代初期在爱沙尼亚页岩电站建成2套3000t／d工业试验装置，现正在生产运行。 存在的问题：1）运转率不高；2）重油所占比例大；3）存在机械运转、油气除尘及烟气除尘等问题。Galoter工艺流程（3000t/d）Galoter工艺流程（3000t/d） Tosco－Ⅱ技术 Tosco－Ⅱ技术 Tosco－Ⅱ技术是美国Tosco公司开发的油页岩干馏技术，处理小颗粒油页岩。 二十世纪六十年代在实验室建立了23t/d的试验装置，在此基础上又建立了900t/d的半工业试验装置。试验结束后停止运转。 Tosco－Ⅱ干馏技术使用转筒式干馏炉，用瓷球为热载体，油收率90%以上。 存在的问题：1）设备复杂、投资高、维修量大；2）热效率不高。页岩半焦中的潜热（固定炭）没有利用。 近几年美国又重新重视油页岩资源。 Tosco－Ⅱ工艺流程图 Tosco－Ⅱ工艺流程图 LR技术 LR技术 LR技术是德国的Lurgi和Ruhrgas两公司联合开发的一种有多种用途的固体热载体法工艺，处理原料包括煤、油页岩、油砂和液体烃类。 自二十世纪40年代开始研究，首先用于煤干馏生产高热值煤气，后来用于液体烃类裂解生产烯烃，二十世纪60年代中期开始将本工艺用于油页岩（及油砂）干馏。 null煤的低温干馏于1963年在前南斯拉夫Lukarac开始工业化，原料为褐煤，处理能力为2×850t/d，所产褐煤半焦用作炼焦炉的混掺原料。 至1983年时世界上已有4套大型生产装置，它们分别建在英国钢铁公司Scuthorpe工厂、德国Bergbanforschung焦炭生产试验厂和Ruhr地区的Prosper煤矿。 null原油、石脑油裂解制取烯烃的LR装置简称砂子炉（使用砂子作为热载体），于1958年在德国Dormagen开始工业化。 从1964年开始，先后在日本的千叶、阿根廷的Rosario、德国Leuna和中国兰州建立了砂子炉石油裂解生产装置，至1983年世界上已有6套大型生产装置，其中最大的一套在我国兰州化学工业公司。null1979年Lurgi公司在Frankfurt的研究中心建立了24t/d油页岩干馏试验装置。在此装置上，曾对世界上许多地区的油页岩做过试验评价。 1983年3月我国茂名石油工业公司运送150吨茂名页岩在24t/d试验装置上进行了试验，油收率90％以上。 LR工艺的优点：1）油收率高；2）能耗较低；3）设备结构较简单。 存在的问题：1）排料系统堵塞；2）油品含尘量较大。 LR 工艺流程简图 LR 工艺流程简图 ATP技术 ATP技术 ATP(Alberta-Taciuk Processor)技术由加拿大William Taciuk发明的。 二十世纪80年代初，在加拿大Alberta的Calgary建立了 80t/d中试装置， 澳大利亚的Southern Pacific Petroleum N.L. and Central Pacific Minerals N.L.利用昆士兰Gladstone高品级的油页岩，选择ATP作为开发的技术, 构想了一个油页岩加工制油项目。分三个阶段，第一阶段投资2.5亿澳元，建立示范厂，处理油页岩6000t/d，每天产油4500桶；若示范厂运行成功，第二阶段建设商业化装置，处理油页岩25000t/d，每天产油14800桶；在第二阶段的基础上，第三阶段建设处理油页岩125000t/d商业化装置，每天产油65000桶。null第一阶段1997年8月开始建设，1999年4月完工并开始试运行。2004年7月停止试生产，据说是与环境保护方面的压力有关。 第一阶段从示范厂建成开始试运行至停止试生产，一直没达到设计水平。油页岩处理量平均最高（每个运转阶段）186t/h，达到设计水平的74%，页岩油产量平均最高3083桶/日，达到设计水平的68.4%。油收率平均在75%～80%范围，一次连续运转最长96天。 ATP干馏技术存在的问题：1）设备庞大，结构复杂，维修量大；2）油收率平均在75%～80%，未达到设计水平（油收率92%）。ATP干馏炉 ATP干馏炉 大工新法干馏技术 DG Process 大工新法干馏技术 DG Process 1981年开始进行油页岩和煤固体热载体干馏新技术的研究试验工作 1983年建成10kg/h的实验室热态连续试验装置null大工新法干馏技术简介 1984年完成冷模试验 1985~1986年5月完成桦甸、茂名油页岩和云南褐煤的试验研究工作 1986年5月通过了国家教委主持的技术鉴定，并获得国家教委科技进步二等奖 大工新法干馏技术 大工新法干馏技术 开辟了一条新的途径 所建试验装置可以作为褐煤和油页岩干馏的评价试验装置 用这种方法加工油页岩，采油率高，油质轻，煤气热值较高和灰渣固定碳较低 应该尽快建立处理量为50～150吨/日的试验基地 鉴定专家委员会认为： 平庄褐煤工业性试验 依据及背景 平庄褐煤工业性试验 依据及背景1986年5月鉴定会后提出大工新法干馏技术工业性试验设想(原料定为褐煤) 1987年4月列入“七五”国家重点工业性试验工作计划 1989年7月完成的平庄工试装置的初步设计。 平庄褐煤工业性试验平庄褐煤工业性试验 1990年4月开始建设，1992年5月建成，7月31日投煤产气成功平庄褐煤工业性试验平庄褐煤工业性试验经过1992年的投煤产气试验成功和1993年的长时间运行生产考验，工艺流程打通，试生产正常，1993年9月通过专家预审 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 大工新法干馏技术大工新法干馏技术专家在控制室检查数据纪录 2万立方米煤气柜大工新法干馏技术大工新法干馏技术1994年5月通过煤炭部和国家教委联合主持的技术鉴定平庄褐煤工业性试验专家鉴定平庄褐煤工业性试验专家鉴定鉴定专家委员会认为： 该项目通过干馏、混合、除尘等主要技术的攻关，验证了褐煤固体热载体干馏新技术的工艺流程的合理性和先进性。对流化脉冲干燥、半焦流化燃烧提升加热、干燥煤和半焦热载体混合、固体热载体快速干馏等新技术的组合取得了创新性的成功，达到了国际先进水平。对流态化过程中常易发生的料位失控、混合输送设备管道堵塞和除尘达标等技术难题获得妥善解决。 平庄褐煤工业性试验专家鉴定 平庄褐煤工业性试验专家鉴定鉴定专家委员会认为： 褐煤固体热载体干馏新技术所使用的设备全部国产化，布置紧凑，相互匹配得当；工艺过程可实现常压操作，不需纯氧，生产弹性大，开停灵活。工业试验结果表明，由低质褐煤可以生产出热值为16.72MJ/m3（4000kcal/m3）优质煤气，低温焦油和有多种用途的半焦，这三种产品均系洁净能源。 平庄褐煤工业性试验专家鉴定平庄褐煤工业性试验专家鉴定鉴定专家委员会认为： 与国外同类技术相比，该技术具有新颖性和创造性，属国内首创，总体上达到国际水平。该项技术不仅对褐煤，甚至不粘性次烟煤的有效、合理综合利用开辟了一条新途径，而且对节约能源和减少环境污染及城市煤气化有重要意义。 平庄褐煤工业性试验专家鉴定平庄褐煤工业性试验专家鉴定鉴定专家委员会建议： 工业试验装置应尽快转入生产运行并联合有关单位进一步完善该项目的工程建设，提高设备配套和控制系统水平。 鉴定证书关于推广应用前景时提出： 可应用此技术加工油页岩，生产人造石油（页岩油），技术难度小，易于实现工业化，前景乐观。平庄褐煤工业性试验工艺流程平庄褐煤工业性试验工艺流程 大工新法干馏技术 特点 大工新法干馏技术 特点1）油收率高，达到92%～96%。 2）原料（油页岩）利用率高。油页岩利用率为100%。 3）热效率高。页岩半焦中残炭利用率可达85%～90%，热效率大于85%。 4）单套装置原料处理能力大，可达到5000-8000吨/日。 5）产品页岩油凝固点和粘度较低；产品燃气热值高，冷凝设备小，轻汽油回收相对容易；干馏燃气含硫低。 6）生产过程耗水量小，废水量少；SO2和NOx排放量小。 7）页岩灰再利用性好，页岩灰固定碳含量低，可用作水泥掺和料等；页岩灰处置性能好； 8）设备结构简单。 9）开停灵活，操作弹性大，控制相对容易。桦甸页岩油收率与干馏温度的关系 桦甸页岩油收率与干馏温度的关系 东宁煤低温煤焦油产率与干馏温度的关系 东宁煤低温煤焦油产率与干馏温度的关系 几点思考 几点思考 立足国内技术发展我国油页岩制油产业 我国在油页岩制油产业方面有良好的基础。 抚顺炉技术（包括气燃炉技术）工业化生产已有80十年的历史，积累了成熟的经验。抚顺矿业集团有限责任公司（国家油母页岩综合利用示范基地）正在进行抚顺炉技术完善和改进工作（如稳定共热技术、低热值干馏煤气发电技术等），希望能开出新一代抚顺炉技术。 null 国内研究开发方面也有一定的基础，1967年，茂名石油工业公司利用现有干馏炉所舍弃掉的小于15mm的颗粒和粉末油页岩，进行了以页岩灰作为固体热载体的两器（反应器﹑燃烧器）流化干馏中型实验。实验装置规模为24吨油页岩/日。初步掌握了粉末油页岩两器流化干馏的操作技术。 null 2005年上海博申公司和哈尔滨气化厂联合完成了50吨油页岩/日流化干馏试验。 在油页岩固体热载体法干馏制油研发方面，除了大连理工大学以外，中国科学院煤炭研究室（山西煤化所）曾进行过以高温固体热载体（热载体为瓷球）直接与原料接触换热，从而达到粉末油页岩固体热载体法干馏实验。 2005年吉林北台子油页岩开发有限公司和大连理工大学合作完成了100吨油页岩/日环形横流炉干馏颗粒页岩（6-25mm）试验。null 替代能源技术的开发受到国家重视，各地区都很重视油页岩资源利用，油页岩制油已开始吸引民营企业等各类投资者。 可以相信再经过几年努力，完全可以开发出具有自主知识产权的油页岩干馏制油成套技术与装备。 null油页岩制油技术开发要与油页岩综合利用及深加工相结合 油页岩矿山开采、油页岩干馏制油、页岩半焦发电和页岩灰制水泥等建筑材料形成产业链，是实现油页岩综合利用的一个技术路线。(计划中的吉林桦甸油页岩综合利用项目) null 页岩残渣（半焦）的其他利用，如制取含硅化学品（如白炭黑）、含铝化学品、沸石材料、贵重金属以及页岩残渣（半焦）作为农作物肥料添加剂等是今后的研发方向。 页岩油的深加工，在传统加工路线的基础上开发出新工艺是今后的发展方向。 油页岩与废旧高分子材料（如废旧轮胎）、煤、生物质等共热解技术是值得关注的方向。null油页岩干馏制油技术开发必须搞好环境保护 由于世界范围内的能源安全问题日益突出，为作为一种替代能源的油页岩大发展提供了良好机遇。但油页岩干馏制油及其它加工利用会给周围环境造成危害 开发油页岩制油技术首先应选择有利于环保的油页岩制油技术,如以页岩灰作为固体热载体的干馏技术，热载体循环过程对热烟气有自脱硫作用。 CaCO3→CaO+CO2 CaO+½O2+SO2→CaSO4 页岩灰中CaO含量不足的,干馏过程中可以补充部分CaO。null 油页岩干馏制油成套技术必须包括高效的除尘技术、页岩废水处理技术及页岩灰渣有效利用技术。从选择制油技术与装备阶段就应确定油页岩高效洁净技术路线,而不是走先开发后治理的老路。null 谢 谢 ！