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        新疆寶明頁(yè)巖油性質(zhì)分析及加工方案

        2016-07-22 08:48:26韓冬云曹祖賓龐海全王艷清李文岐遼寧石油化工大學(xué)遼寧撫順300中國(guó)石油撫順石化公司石油三廠遼寧撫順300
        當(dāng)代化工 2016年1期

        金 陽(yáng),韓冬云,曹祖賓,龐海全,王艷清,李文岐(.遼寧石油化工大學(xué),遼寧 撫順 300; .中國(guó)石油撫順石化公司石油三廠,遼寧 撫順 300)

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        新疆寶明頁(yè)巖油性質(zhì)分析及加工方案

        金 陽(yáng)1,韓冬云1,曹祖賓1,龐海全1,王艷清2,李文岐1
        (1.遼寧石油化工大學(xué),遼寧 撫順 113001; 2.中國(guó)石油撫順石化公司石油三廠,遼寧 撫順 113001)

        摘要:對(duì)寶明頁(yè)巖油的性質(zhì)進(jìn)行了分析,寶明頁(yè)巖油含有 50%以上的常壓餾分,其中柴油餾分的質(zhì)量收率占40%左右。將寶明頁(yè)巖油與不同區(qū)域頁(yè)巖油的性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比表明,寶明頁(yè)巖油的粘度、含蠟量及凝點(diǎn)都比較低,屬于含氮量較高的低硫中間基油。針對(duì)油品的性質(zhì)及產(chǎn)品的使用方向,簡(jiǎn)單提出加工方案,為今后頁(yè)巖油的加工利用提供參考。

        關(guān)鍵詞:寶明頁(yè)巖油;性質(zhì)分析;加工方案

        頁(yè)巖油是油頁(yè)巖熱加工時(shí)有機(jī)質(zhì)受熱分解所生成的產(chǎn)物,有“人造石油”之稱。它與天然石油類似,但又比天然石油含有更多的不飽和烴,并含硫、氮、氧等非烴類有機(jī)化合物[1]。我國(guó)是油頁(yè)巖儲(chǔ)量十分豐富的國(guó)家之一,全國(guó)油頁(yè)巖儲(chǔ)量為7 199億t,折合成頁(yè)巖油為476億t,僅次于美國(guó)、巴西和愛(ài)沙尼亞,位居世界第四。與此同時(shí),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,汽、柴油的使用量逐年增加,能源問(wèn)題日趨嚴(yán)重,國(guó)際原油價(jià)格不斷上漲,國(guó)內(nèi)的原油資源已經(jīng)不能滿足需求[2]。

        頁(yè)巖油作為一種可替代石油的能源,已經(jīng)得到國(guó)家的高度重視。頁(yè)巖油的生產(chǎn)在有條件的國(guó)家僅約30~40美元一桶(如中國(guó)和巴西)[3],為此對(duì)頁(yè)巖油進(jìn)行加工利用有著重要的戰(zhàn)略意義。新疆寶明頁(yè)巖油在常溫下為黑褐色液體,流動(dòng)性較好,帶有刺激性氣味,在此之前還沒(méi)有專門針對(duì)寶明頁(yè)巖油相關(guān)性質(zhì)研究的文獻(xiàn)。本文對(duì)寶明頁(yè)巖油的物化性質(zhì)進(jìn)行具體分析,并根據(jù)其性質(zhì)及使用方向提出了加工方案。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1實(shí)驗(yàn)原料與試劑

        實(shí)驗(yàn)原料為新疆寶明公司生產(chǎn)的全餾分頁(yè)巖油。實(shí)驗(yàn)所需的主要試劑有95%乙醇、高氯酸、甲苯、冰乙酸、鄰苯二甲酸氫鉀,均為分析純。

        1.2實(shí)驗(yàn)儀器與方法

        實(shí)驗(yàn)所用主要儀器和實(shí)驗(yàn)方法見表1。

        表1 主要儀器與方法Table 1 The main instrument and measure

        1.3寶明頁(yè)巖油與其它區(qū)域頁(yè)巖油性質(zhì)

        由于不同區(qū)域的油頁(yè)巖的性質(zhì)和熱加工條件不同,所得到的頁(yè)巖油的性質(zhì)也會(huì)因其有所差異。新疆寶明頁(yè)巖油、撫順頁(yè)巖油、吉林樺甸頁(yè)巖油性質(zhì)見表2。

        表2 寶明頁(yè)巖油、撫順頁(yè)巖油及樺甸頁(yè)巖油的性質(zhì)Table 2 The properties of Baoming shale oil,F(xiàn)ushun shale oil and Huadian shale oil

        2 結(jié)果與討論

        2.1寶明頁(yè)巖油與撫順、樺甸頁(yè)巖油的性質(zhì)對(duì)比分析

        從外觀上來(lái)看,新疆寶明頁(yè)巖油在常溫下為黑褐色液體,流動(dòng)性較好,帶有刺激性氣味;撫順頁(yè)巖油在常溫下為黑褐色、不易流動(dòng)的固體,帶有刺激性氣味;吉林樺甸頁(yè)巖油在常溫下呈現(xiàn)褐色膠狀態(tài),帶有刺激性氣味。

        由表2可知,三種原料油的密度都較大,碳數(shù)較多,在20 ℃下的密度均處在0.900 0 g/cm3左右,這是因?yàn)轫?yè)巖油中的輕組分含量較少,并且含有氧、氮、硫等有機(jī)化合物;元素組成都主要含有C、H、O、S和N,其中寶明頁(yè)巖油的硫含量最低,C/H比值較大,所含的不飽和烴較多;三種原料油中的殘?zhí)?、水分含量都相差不大;?duì)于膠質(zhì)、瀝青質(zhì),寶明頁(yè)巖油的含量較低,說(shuō)明在相比條件下,寶明頁(yè)巖油的稠環(huán)化合物及大分子非烴化合物含量較少;粘度、凝點(diǎn)及堿性氮化物含量相差較大。

        2.1.1粘度對(duì)比分析

        由表2可知,與撫順、樺甸原油相比,寶明頁(yè)巖油的運(yùn)動(dòng)粘度最小,50 ℃下運(yùn)動(dòng)粘度為 5.348 mm2/s。粘度是評(píng)定油品流動(dòng)性能的重要指標(biāo),同時(shí)其對(duì)油品流動(dòng)及輸送過(guò)程中的流量、壓降等參數(shù)起到重要作用,為此又是煉油工藝計(jì)算中不可缺少的物理性質(zhì)。粘度值就是用以表示流體運(yùn)動(dòng)時(shí)分子間摩擦阻力大小的指標(biāo),餾分越重,粘度就越大。在表2中,新疆寶明頁(yè)巖油的粘度最小,這表明在油品流動(dòng)及輸送過(guò)程中,其內(nèi)部分子作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),因流體分子間的摩擦所產(chǎn)生的內(nèi)部阻力較小。

        2.1.2凝點(diǎn)對(duì)比分析

        凝點(diǎn)是油樣在規(guī)定試驗(yàn)條件下冷卻到液面不移動(dòng)時(shí)的最高溫度。凝點(diǎn)越高,油品的低溫流動(dòng)性越差。根據(jù)油品凝點(diǎn)的高低,可提前考慮在低溫條件下運(yùn)輸、儲(chǔ)存、收發(fā)時(shí)應(yīng)當(dāng)采取的措施,也可用于評(píng)估油品的低溫使用性能。

        由表2可知,與撫順和吉林樺甸兩種頁(yè)巖原油相比,新疆寶明頁(yè)巖油的凝點(diǎn)最低,為10 ℃,輕質(zhì)組分含量高,低溫流動(dòng)性最好,有良好的低溫使用性能,方便在低溫條件下進(jìn)行運(yùn)輸和儲(chǔ)存。

        2.1.3氮化物含量對(duì)比分析

        頁(yè)巖油中的氮化物分為堿性氮化物和非堿性氮化物。其燃燒可形成酸雨,對(duì)環(huán)境造成影響。同時(shí)堿性氮化物中的孤對(duì)電子具有很強(qiáng)的吸附和絡(luò)合作用,很容易與活性中心的Lewis酸(L酸)和Bronsted酸(B酸)反應(yīng),減少催化劑的活性中心,可使催化劑中毒[4],降低油品質(zhì)量,導(dǎo)致油品的氧化安定性變差,與空氣中的氧、光、熱發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生沉淀,致使油品色度加深,影響其儲(chǔ)存和使用性能等。

        由表2可知,相比之下,新疆寶明頁(yè)巖油的氮化物含量較高,采用SH/T0162方法,即高氯酸-冰乙酸滴定法對(duì)其測(cè)定,堿性氮化物含量為0.856%。因此若想充分利用寶明頁(yè)巖油,還需對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的脫氮處理。綜合對(duì)比分析,新疆寶明頁(yè)巖油屬于一種含氮量較高的低硫中間基油,為了更進(jìn)一步了解寶明頁(yè)巖油的性質(zhì),下面對(duì)其進(jìn)行實(shí)沸點(diǎn)蒸餾并測(cè)定分析窄餾分的性質(zhì)。

        2.2頁(yè)巖油的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾

        實(shí)沸點(diǎn)蒸餾用規(guī)定的試驗(yàn)裝置和操作條件來(lái)考察石油餾分組成的實(shí)驗(yàn)方法,是評(píng)價(jià)原油的基礎(chǔ),也是評(píng)定石油產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)率的基本,為煉廠的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本實(shí)驗(yàn)取20 ℃沸點(diǎn)范圍作為一個(gè)窄餾分,對(duì)新疆寶明頁(yè)巖油進(jìn)行實(shí)沸點(diǎn)蒸餾,并測(cè)定分析窄餾分的性質(zhì),結(jié)果見表3。

        由表3可知,原料油中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%以上的常壓餾分。頁(yè)巖油中的汽油餾分(<200 ℃)質(zhì)量收率占8.85%,不適合直接生產(chǎn)汽油;柴油餾分(200~350 ℃)占40%左右,高于一般原油(我國(guó)主要原油的柴油餾分質(zhì)量收率為 15%~26%);350~500 ℃重油餾分的質(zhì)量收率占39%左右;>500℃的質(zhì)量收率約為12%。可以看出,寶明頁(yè)巖油與國(guó)內(nèi)石油相比,柴油餾分和減壓餾分含量較高,汽油餾分和減壓渣油餾分含量較少。通過(guò)對(duì)頁(yè)巖油窄餾分性質(zhì)分析可知,柴油餾分的凝點(diǎn)較低,這表明在此餾分中所含的烷烴成分較多,對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的加工,可生產(chǎn)合格的柴油。了解了頁(yè)巖油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾及窄餾分的性質(zhì)為確定油品的加工方案提供了重要的理論依據(jù)。

        表3 寶明頁(yè)巖油的實(shí)沸點(diǎn)及窄餾分性質(zhì)Table 3 The true boiling point of Baoming shale oil and the properties of the narrow fractions

        3 寶明頁(yè)巖油的加工方案

        通過(guò)對(duì)寶明頁(yè)巖油的性質(zhì)分析可知,新疆寶明頁(yè)巖油是一種流動(dòng)性較好,低凝點(diǎn),含氮量較高的低硫中間基油。其中堿性氮化物對(duì)油品影響最為顯著。若直接將寶明頁(yè)巖油作為催化裂化原料,其中堿氮含量明顯不符合FCC原料油的指標(biāo)要求,因此如何降低油品中堿性氮化物的含量成為關(guān)鍵。

        目前,脫除頁(yè)巖油中堿性氮化物的方法主要有加氫精制和非加氫精制。其中加氫精制工藝技術(shù)已經(jīng)非常成熟,應(yīng)用也較為廣泛,但氫氣損耗量大,操作費(fèi)用高,氫源供應(yīng)受到限制,并且原油中的非烴化合物得不到充分的利用,附加值較低。非加氫精制包含絡(luò)合精制,溶劑精制,吸附精制,酸堿精制等[5]。其中溶劑萃取精制的生產(chǎn)成本較低,操作最為簡(jiǎn)單,利用相似相溶原理可將多環(huán)的芳香烴,含N、S、O的化合物,膠質(zhì)及瀝青質(zhì)抽提出來(lái)。

        針對(duì)寶明頁(yè)巖油的基本性質(zhì),建議采用如下加工方案。選取適合的溶劑進(jìn)行抽提,抽提后得到萃余相和萃取相。再通過(guò)蒸餾的方式,可得到抽余油、抽出油和溶劑。萃取劑可循環(huán)利用,降低成本。抽余油中的烷烴較多,芳烴類化合物含量很低,是良好的催化裂化原料。精制后得到的抽出油中膠質(zhì)及瀝青質(zhì)含量較高,富含芳烴化合物,與瀝青性質(zhì)接近,可用于調(diào)和不同牌號(hào)的瀝青。

        4 結(jié) 論

        (1) 新疆寶明頁(yè)巖油常溫下為黑褐色液體,流動(dòng)性較好,帶有刺激性氣味,屬于含氮量較高的低硫中間基油。

        (2) 與撫順頁(yè)巖油和吉林樺甸頁(yè)巖油相比,寶明頁(yè)巖油的粘度、凝點(diǎn)及蠟含量都較低,氮化物含量較高,硫含量較低,有良好的低溫使用性能,方便在低溫條件下進(jìn)行運(yùn)輸和儲(chǔ)存。

        (3) 寶明頁(yè)巖油與國(guó)內(nèi)石油相比,柴油餾分及減壓餾分含量較高,汽油餾分及減壓渣油餾分含量較少。

        (4) 頁(yè)巖油經(jīng)溶劑精制后得到的抽余油是良好的FCC原料,抽出油富含芳烴化合物,與瀝青性質(zhì)接近,可用于調(diào)和不同牌號(hào)的瀝青。

        參考文獻(xiàn):

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        Properties Analysis and Processing Scheme of Baoming Shale Oil From Xinjiang

        JIN Yang1,HAN Dong-yun1,CAO Zu-bin1,PANG Hai-quan1,WANG Yan-qing2,LI Wen-qi1
        (1.Liaoning Shihua University,Liaoning Fushun 113001,China;
        2.Fushun Petrochemical Company Refinery NO.3 of CNPC,Liaoning Fushun 113001,China)

        Abstract:Properties of Baoming shale oil were analyzed.Baoming shale oil contains more than 50% the normal pressure fractions,which contains about 40% of diesel fraction.Compared with the properties of different regional shale oil,Baoming shale oil has low viscosity,low paraffin content,low condensation point,and belongs to low sulfur intermediate based oil with high nitrogen content.For the properties of the oil and the use direction of the product,simple processing scheme was put forward,which could provide the reference to the oil shale processing in the future.

        Key words:Baoming shale oil;Properties analysis;Processing scheme

        中圖分類號(hào):TE 624

        文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        文章編號(hào):1671-0460(2016)01-0048-03

        收稿日期:2015-10-13

        作者簡(jiǎn)介:金陽(yáng)(1991-),女,遼寧省新民市人,碩士生,研究方向:頁(yè)巖油非加氫改質(zhì)加工工藝研究。E-mail:1193457773@qq.com。

        通訊作者:韓冬云(1975-),女,遼寧省撫順市人,副教授,從事非常規(guī)油氣開發(fā)和利用方面的工作。

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