冉碩

摘要：頁巖油是油頁巖熱加工時(shí)其有機(jī)質(zhì)熱分解的產(chǎn)物，類似天然石油，但又比天然石油含有更多的不飽和烴，并含氧、氮、硫等非烴有機(jī)化合物，是生產(chǎn)汽油、煤油、柴油、石蠟和潤滑油的重要化工原料。頁巖油的綜合利用可借鑒天然石油加工的成功經(jīng)驗(yàn)，但頁巖油中大量不飽和烴及非烴化合物的存在是對頁巖油充分利用的不利因素。高含量的氮化物特別是堿性氮化物的存在又是造成頁巖油生產(chǎn)的輕質(zhì)柴油性質(zhì)不穩(wěn)定的主要原因，導(dǎo)致氧化安定性變差，膠質(zhì)增多、顏色變黑。因此，為了提高其產(chǎn)品的氧化安定性，必須對頁巖油進(jìn)行精制。在以萃取劑乙醇-A對餾分油進(jìn)行萃取精制，提高產(chǎn)品的安定性，達(dá)到0#柴油標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：頁巖油；發(fā)展

引言：

從以上世界油頁巖工業(yè)的發(fā)展史表明，當(dāng)在低油價(jià)的時(shí)代，頁巖油的生產(chǎn)成本無法與天然石油相競爭，因而各國頁巖油的生產(chǎn)進(jìn)入低潮，甚至停頓；同樣，當(dāng)在低能源價(jià)格時(shí)代，油頁巖燃燒發(fā)電的成本難與燃煤或燃油的電站相競爭，除非對某些特定的地區(qū)或國家，如愛沙尼亞，有豐富的高品位的較便宜的油頁巖而缺乏其他的化石能源，才能維持其生存。然而世界進(jìn)入21世紀(jì)，由于政治、經(jīng)濟(jì)、資源、供求等種種原因，低油價(jià)時(shí)代己一去不復(fù)返，世界油價(jià)己高漲至70美元一桶，甚至有關(guān)人士預(yù)測可能漲至80～100美元一桶；而頁巖油的生產(chǎn)在有條件的一些國家僅約30～40美元一桶（如中國和巴西等），由于有經(jīng)濟(jì)效益，這就為今后頁巖油工業(yè)的發(fā)展提供了良好的機(jī)遇，全世界又迎來了頁巖油綜合利用的新高潮。為此，文章針對頁巖油國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行分析，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.頁巖油的理化性質(zhì)

頁巖油常溫下為褐色膏狀物，帶有刺激性臭味。頁巖油中的輕餾分較少，汽油餾分一般僅為2.5%～2.7%；360℃以下餾分約占40%～50%；含蠟重油餾分約占25%～30%；渣油約占20%～30%。頁巖油中含有大量石蠟，凝固點(diǎn)較高，含瀝青質(zhì)較低，含氮量高，屬于含氮較高的石蠟基油。油頁巖也稱油母頁巖，是可燃礦產(chǎn)之一。油頁巖由有機(jī)物和無機(jī)物組成，其無機(jī)物常見的有石英、粘土、碳酸鹽等，有時(shí)還含有銅、鎳、鈷、鉬、鈦、釩等的化合物。油頁巖有機(jī)物可分為兩類：一類為油母，是其主要成分，元素組成主要為C、H、N、S、O等；另一類為瀝青，其含量一般在1%左右[1]。一般認(rèn)為油母是一種具有三維結(jié)構(gòu)的大分子聚合物。油母中碳主要以脂肪族及環(huán)烷烴結(jié)構(gòu)存在，也有部分芳香族化合物。所以只要能把油頁巖中的油母提煉出來，就可得到類似天然石油的原油，也即頁巖油。油母中的氮在熱加工時(shí)，大部分可轉(zhuǎn)化成氨。當(dāng)今，油頁巖作為一種后備能源，已越來越受到人們的重視[2]。

2.頁巖油的國內(nèi)外發(fā)展情況

2.1國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r

國內(nèi)油頁巖綜合利用最好的企業(yè)是撫順礦務(wù)局。該局以“國家油母頁巖綜合利用示范型企業(yè)頁巖煉油廠”為依托，對油頁巖進(jìn)行了大力開發(fā)利用。油頁巖最重要的利用途徑是提煉頁巖油，撫順利用油頁巖煉油已有70余年的歷史，其頁巖煉制工業(yè)自1930～1982年的50多年中，共加工油母頁巖約4.26億t，制取頁巖油1408.5萬t，硫酸銨245萬t。因此，撫順頁巖油工業(yè)及撫順式干餾爐工藝技術(shù)，在世界油頁巖加工中享有聲譽(yù)。50年代油頁巖工業(yè)得到迅速發(fā)展，撫順承擔(dān)了當(dāng)時(shí)國家大部分發(fā)動機(jī)燃料油的生產(chǎn)。石油二廠干餾裝置最高年加工頁巖量達(dá)1920萬t。60年代隨著天然石油的開采利用，國家限制頁巖油生產(chǎn)，生產(chǎn)規(guī)模逐年降低，頁巖油產(chǎn)量減少，80年代至90年代初期由于煉制頁巖油成本較高，經(jīng)濟(jì)效益較差，石化部門放棄了頁巖油的生產(chǎn)。撫順礦務(wù)局根據(jù)本局的實(shí)際情況，在1987年提出了建設(shè)年產(chǎn)12萬t頁巖油廠的計(jì)劃，1988年經(jīng)國家計(jì)委批復(fù)同意開始興建，采取分期建設(shè)計(jì)劃。現(xiàn)已建成年加工油頁巖400萬t，生產(chǎn)頁巖油12萬t的四部干餾爐裝置。頁巖煉油廠系采用低溫干餾方法加工油頁巖，干餾爐為撫順式立式圓筒爐，分上、下兩部份，上部為干餾段，下部為發(fā)生段。油母頁巖經(jīng)破碎篩分后[3]，將12～75mm粒度頁巖經(jīng)膠帶輸送機(jī)運(yùn)至干餾爐頂，在干餾段進(jìn)行干燥預(yù)熱及干餾；干餾后的頁巖呈半焦進(jìn)入發(fā)生段，底部通入主風(fēng)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，生成瓦斯進(jìn)入混合室與中部通人的熱循環(huán)瓦斯混合，經(jīng)噴孔進(jìn)入干餾段作為干餾熱源；半焦通過氧化還原后，生成的頁巖渣經(jīng)水盆冷卻后排出爐外。為了更好地發(fā)揮本地區(qū)的油頁巖資源優(yōu)勢，撫順礦區(qū)擬新建一座34萬kW的油母頁巖發(fā)電廠，由國外公司投資。利用油頁巖發(fā)電，前蘇聯(lián)研究得較早，在波羅的海和愛沙尼亞分別建有世界上最大的油頁巖電站。國內(nèi)廣東茂名利用油頁巖燃燒發(fā)電開展得較早，有成熟的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)。撫順礦區(qū)油頁巖電廠的建立將是撫順油頁巖利用的又一新途徑。

2.2國外發(fā)展?fàn)顩r

70年代，由于出現(xiàn)了世界能源危機(jī)，各國都在為尋求新的能源而努力，油頁巖的開發(fā)與利用又重新得到了重視[4]，頁巖油也迎來世界各國新的發(fā)展機(jī)遇。美國、日本、德國、巴西、原蘇聯(lián)等國家研究了各種油頁巖干餾煉制頁巖油的方法，有的已形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模。目前，世界上許多國家都對油頁巖干餾方法進(jìn)行了研究，有的已形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模，中國、俄羅斯、愛沙尼亞的發(fā)生式爐及德國LR爐處理量小，油收率大部分較低，工藝不先進(jìn)，但投資少，適用于小規(guī)模的頁巖煉油廠；愛沙尼亞Kiviter爐和美國TOSCO-11爐處理量較大，投資中等，適用于中等規(guī)模的油頁巖煉油廠；愛沙尼亞Galoter、巴西Petrosix及澳大利亞Alberta-Taciuk爐處理量大，油收率高，產(chǎn)高熱值煤氣，投資高，適用于大、中型油頁巖煉油廠。油頁巖作為燃料用于發(fā)電經(jīng)歷了漫長的研究開發(fā)過程，從油頁巖懸浮燃燒與氣化到油頁巖流化床燃燒再到油頁巖循環(huán)流化床燃燒，技術(shù)不斷進(jìn)步，效益不斷提高，污染不斷減少。前蘇聯(lián)采用懸浮燃燒方式直接利用油頁巖燃燒發(fā)電，2O世紀(jì)5O～7O年代先后在愛沙尼亞和波羅的海建立3座電廠，總機(jī)組容量為2415MW，所配鍋爐出力為65～320t/h。但出現(xiàn)了很多問題：鍋爐實(shí)際出力減小、爐膛結(jié)焦、受熱面高溫腐蝕、尾部受熱面堵灰；SO、NO及NO2排放量大，嚴(yán)重污染環(huán)境；制粉系統(tǒng)耗電量大，鍋爐維修費(fèi)用高，運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)；機(jī)組可靠性差，經(jīng)常被迫停機(jī)，且停爐檢修時(shí)間長等。

結(jié)論：

簡而言之，頁巖油是油頁巖經(jīng)熱加工后，其有機(jī)質(zhì)受熱分解生成的產(chǎn)物，類似天然石油，但含有較多的不飽和烴類及氮、硫、氧等非烴類有機(jī)化合物，又稱“人造石油”。上世紀(jì)50～60年代，我國在頁巖油工業(yè)方面發(fā)展迅速，60年代以后，由于大慶油田的開發(fā)，頁巖油工業(yè)處于停滯狀態(tài)；90年代以后隨著礦區(qū)轉(zhuǎn)型的需要，頁巖油工業(yè)有所發(fā)展；進(jìn)入21世紀(jì)以后，能源問題日趨嚴(yán)重，國內(nèi)原油產(chǎn)量不能滿足需求，國際原油價(jià)格不斷上漲，這為頁巖油工業(yè)的重新崛起提供了很好的契機(jī)。

參考文獻(xiàn)

[1]宋巖.撫順頁巖油性質(zhì)及其加工方案探討[J].煤炭加工與綜合利用，2014（4）：49-51.

[2]曾蓬，杜喜研，魏永聚，等.頁巖油工業(yè)現(xiàn)狀及頁巖干餾工藝發(fā)展概況[J].當(dāng)代化工，2016，35（3）：190-193.

[3]張軍民，劉弓.低溫煤焦油的綜合利用[J].煤炭轉(zhuǎn)化，2017，33（3）：92-96.

[4]孫會青，曲思建，王利斌，等.低溫煤焦油生產(chǎn)加工利用現(xiàn)狀[J].潔凈煤技術(shù)，2018，14（5）：34-37.

（作者單位：中國石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司沈陽分公司）