王曉紅

【摘 要】油砂是一種儲量豐富的非常規(guī)油氣資源，可替代傳統(tǒng)化石燃料。印尼油砂因其含油率高、含水率低、砂質(zhì)微粒多孔等特點，具有極高的開發(fā)利用價值。印尼油砂屬油潤型，適宜選用熱解法分離。經(jīng)過多年實驗研究，我們創(chuàng)新的采用“流化熱裂解”工藝技術(shù)，利用提升管和流化床反應(yīng)器內(nèi)高效傳熱，快速熱裂解油砂中的油質(zhì)，實現(xiàn)了油砂大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)。產(chǎn)品為汽柴油、裂化氣和超細(xì)粉體材料，產(chǎn)品均有穩(wěn)定的市場需求和經(jīng)濟效益，實現(xiàn)了印尼油砂的綜合利用，該技術(shù)成功運行投產(chǎn)后將對油砂加工行業(yè)有著代表性的影響和意義。

【關(guān)鍵詞】印尼油砂；汽柴油；裂化氣；超細(xì)粉體；流化熱裂解

一、油砂概述

油砂是一種含有瀝青或焦油的砂巖，通常是由砂、瀝青、礦物質(zhì)、粘土和水組成的混合物，目前世界上已探明的油砂儲量十分豐富，約占世界石油儲量的30%，獲取油砂中的油氣可作為石油的一種重要的補充能源[1，2]。伴隨國際原油需求的增長，OPEC與非OPEC國家減產(chǎn)執(zhí)行率的提升，導(dǎo)致國際原油供應(yīng)低于需求。同時在國內(nèi)新增煉油能力投產(chǎn)的推動下原料油市場缺口巨大，開發(fā)油砂中富集的石油資源，具有廣闊的市場前景和經(jīng)濟效益。

二、印尼油砂的特點

近幾年發(fā)現(xiàn)，印度尼西亞也是油砂資源富集的國家，位于東南部的布頓島的油砂資源預(yù)測儲量在3×109t以上，印尼油砂含油率可達(dá)25%-38%，含水率小于5%，其砂質(zhì)的主要成分為碳酸鈣（中位徑D50=27.59μm），掃描電鏡下顯示表面為多孔結(jié)構(gòu)，以方解石晶型為主。與常規(guī)油砂相比，印尼油砂具有含油率高、含水率較低、開采成本低等特點，具有極大的開發(fā)潛力。

圖2-1 尼油砂礦山

三、印尼油砂的綜合利用

在實現(xiàn)工業(yè)化分離印尼油砂時，其液相產(chǎn)品為汽柴油，可直接作為燃料油，也可以進(jìn)一步加氫精制或加氫裂化生產(chǎn)成品汽柴油和其它化學(xué)品。其氣相產(chǎn)品為裂化氣，是一種高熱值的清潔能源。其固相砂質(zhì)煅燒后的產(chǎn)物是一種超細(xì)粉體，主要成分是氧化鈣和二氧化硅，粒度分布在1μm左右（占30%）和10～100μm（占70%），表面多孔，比表面積45.5m2/g，平均孔徑6.34nm。這種超細(xì)粉體不僅本身是一種節(jié)能環(huán)保功能材料，并且可作為生產(chǎn)其它納米材料的原料或復(fù)合原料。如作為納米碳酸鈣的生產(chǎn)原料可以大大降低石灰石破碎、煅燒、干燥、粉碎等工段的生產(chǎn)能耗，多孔結(jié)構(gòu)利于表面改性，使其具有一定的活性和分散性，可以顯著提高納米碳酸鈣產(chǎn)品品質(zhì)。

分析認(rèn)為，印尼油砂原料成本低，運輸方便，固、液、氣三相產(chǎn)品均有穩(wěn)定的市場需求，其綜合利用前景廣闊。

四、工業(yè)分離方法

油砂資源的綜合利用，技術(shù)前提是選擇合適的分離工藝。對油砂礦石結(jié)構(gòu)的分析表明，對于不同結(jié)構(gòu)的油砂需要采用不同的分離技術(shù)。目前，國內(nèi)外油砂分離技術(shù)主要包括：熱水洗法、有機溶劑萃取法和熱解法三種常規(guī)的工藝[3，4]。

表4-1 油砂分離技術(shù)的對比分析

綜合考慮以上幾種油砂提取工藝的優(yōu)缺點及適用情況，本項目選用熱解法分離油砂技術(shù)，通過對油砂中油質(zhì)的熱解得到相較油砂自身性質(zhì)更好的油品。

本公司科研團隊自2013年開始研發(fā)印尼油砂熱解技術(shù)。先期與高校合作，成功完成了印尼油砂固定床熱解室內(nèi)實驗。后又成功運行了干餾爐低溫?zé)峤夤に嚭土骰矡崃呀夤に嚨闹行驮囼炑b置。在不斷的實驗探索和技術(shù)升級過程中，借鑒石油化工行業(yè)催化裂化技術(shù)的成熟經(jīng)驗[5，6]，提出了“流化熱裂解”工藝。將原料破碎、加熱處理后送入反應(yīng)器，反應(yīng)器由提升管和流化床兩段串聯(lián)組成，反應(yīng)器內(nèi)原料與來自再生器的高溫?zé)彷d體接觸換熱，完成原料的升溫、汽化及反應(yīng)。反應(yīng)后經(jīng)出口的粗旋快分將油氣與熱載體快速分離。分離后的油氣再經(jīng)多級旋風(fēng)細(xì)分后進(jìn)入油氣除塵器，除塵后油氣進(jìn)分餾塔分餾出裂化氣、汽油、柴油、重油等組分。反應(yīng)后附焦的細(xì)粉和待生熱載體進(jìn)入再生器燒焦再生，再生后旋風(fēng)分離出超細(xì)粉體產(chǎn)品和再生熱載體，再生熱載體循環(huán)回反應(yīng)器。該技術(shù)利用反應(yīng)器內(nèi)高效傳熱，快速熱裂解油砂中的油質(zhì)，實現(xiàn)了油砂大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)，成功運行投產(chǎn)后將對油砂加工行業(yè)有著代表性的影響和意義。

五、結(jié)論

目前國家能源（包括油氣、電力）處在緊缺的關(guān)鍵時期，國家每年投巨資進(jìn)口石油和開發(fā)建設(shè)電力設(shè)施。實施油砂綜合利用，環(huán)境污染較小，綜合效益高，可局部緩解國內(nèi)石油、電力短缺狀況，符合國家可持續(xù)發(fā)展油氣資源戰(zhàn)略和節(jié)約能源的方針政策，其綜合利用前景廣闊。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]賈承造.油砂資源狀況與儲量評估辦法[M].北京：石油工業(yè)出版社.2007：9-13

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[4]孫微微，趙德智，孫明珠.油砂及其分離方法.化工文摘，2007（5）：41-43

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