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(rùn)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(duì)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(duì)頁巖油進(jìn)行精制。在以萃取劑乙醇-A對(duì)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(jìng)爭(zhēng)，因而各國(guó)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(jìng)爭(zhēng)，除非對(duì)某些特定的地區(qū)或國(guó)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(cè)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(guó)家僅約30～40美元一桶（如中國(guó)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(duì)頁巖油國(guó)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(guó)內(nèi)外發(fā)展情況

2.1國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r

國(guó)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(guó)家油母頁巖綜合利用示范型企業(yè)頁巖煉油廠”為依托，對(duì)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(guó)家大部分發(fā)動(dòng)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(guó)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(guó)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(shì)，撫順礦區(qū)擬新建一座34萬kW的油母頁巖發(fā)電廠，由國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)新的發(fā)展機(jī)遇。美國(guó)、日本、德國(guó)、巴西、原蘇聯(lián)等國(guó)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(guó)家都對(duì)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(guó)、俄羅斯、愛沙尼亞的發(fā)生式爐及德國(guó)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(guó)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(zhǎng)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(zhǎng)等。

結(jié)論：

簡(jiǎn)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(guó)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(guó)內(nèi)原油產(chǎn)量不能滿足需求，國(guó)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(huì)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(guó)石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司沈陽分公司）