龍口頁巖油的綜合評價

侯丹丹, 李丹東, 石薇薇

(遼寧石油化工大學(xué)石油化工學(xué)院,遼寧撫順113001)

龍口頁巖油的綜合評價

侯丹丹, 李丹東＊, 石薇薇

(遼寧石油化工大學(xué)石油化工學(xué)院,遼寧撫順113001)

為了合理利用龍口頁巖油,對其進行綜合評價。結(jié)果表明,按照天然石油分類,龍口頁巖油屬于中質(zhì)、低硫、高氮的中間基原油。實沸點蒸餾結(jié)果表明,龍口巖油汽油餾分(小于200℃)的質(zhì)量收率為1.71%,柴油餾分(200～350℃)的質(zhì)量收率為44.16%,蠟油餾分(350～425℃)的質(zhì)量收率為20.32%,渣油餾分(大于425℃)的質(zhì)量收率為33.81%。

油頁巖; 頁巖油; 常規(guī)評價; 綜合評價

頁巖油是經(jīng)過油頁巖低溫干餾制得的產(chǎn)物,碳氫質(zhì)量比類似天然石油,是重要的石油補充和替代能源。全世界的油頁巖儲量很大,如折合成頁巖油儲量遠遠超過天然石油的總儲量,在當今能源日益緊張的情況下,加快頁巖油工業(yè)的發(fā)展,將是解決能源安全的途徑之一[1-2]。油頁巖又稱油母頁巖,一般由細粒礦物碎片和低等動物及植物殘體腐蝕的有機質(zhì)同時沉淀形成,是一種含有可燃性有機質(zhì)的粘土巖或泥灰?guī)r[3]。從顏色上看有灰色、黃褐色、褐色、黑灰色及黑色等多種,通常顏色越淺含油率越高。多數(shù)油頁巖含油率在3.5%～15%,少量的高達20%以上,一般有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)在5%以上才有工業(yè)價值。每千克油頁巖的發(fā)熱量為4 186.8～16 747.2 kJ,國際上把每噸含油率大于3.5%的頁巖稱為油頁巖[4-5]。油頁巖經(jīng)熱加工后,其有機質(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、氧等非烴類有機化合物,又稱“人造石油”。油頁巖作為一種重要的石油補充和替代能源,以其巨大的儲量、豐富的綜合利用層次,引起了全世界的關(guān)注[6-8]。為了合理地利用山東龍口頁巖油,本文對山東龍口頁巖油進行綜合分析評價并初步提出加工方案。

1 實驗部分

1.1 原料油

原料油為山東龍口頁巖油,其基本性質(zhì)見表1。

由表1可知,龍口頁巖油20℃的密度為0.914 g/cm3,屬于中質(zhì)原油;蠟的質(zhì)量分數(shù)為7.2%,屬于含蠟原油;硫的質(zhì)量分數(shù)為0.46%,為低硫原油;氮的質(zhì)量分數(shù)為0.78%,屬于高氮原油,高于天然石油氮的質(zhì)量分數(shù)(一般為0.1%～0.5%);特性因數(shù)為11.56,屬于中間基原油。以上頁巖油的分類是按天然石油的分類方法提出的,頁巖油中含有較多的非烴類有機化合物,因此,我國的頁巖油都屬于含氮量較高的石蠟基油[9]。通過對山東龍口頁巖油的基本性質(zhì)分析,為確定頁巖油合理的加工方案進一步提供了理論上的依據(jù)。

表1 原料油性質(zhì)Table 1 The property of feed stock

1.2 儀器和測定方法

實驗所需儀器及其測定方法見表2。

表2 分析儀器及測定方法Table 2 The analysis instrument and measure

續(xù)表2

2 結(jié)果與討論

2.1 頁巖油實沸點蒸餾收率

表3為頁巖油實沸點蒸餾收率。由表3可知,山東龍口頁巖油汽油餾分(小于200℃)的質(zhì)量收率為1.71%,柴油餾分(200～350℃)的質(zhì)量收率為44.16%,蠟油餾分(350～425℃)的質(zhì)量收率為20.32%,渣油餾分(大于425℃)的質(zhì)量收率為33.81%,總的來說,龍口頁巖油汽油餾分含量低,柴油餾分含量高。

表3 頁巖油實沸點蒸餾收率Table 3 TBP distillation rate of shale oil

2.2 頁巖油柴油餾分性質(zhì)(200～350℃)

表4為頁巖油柴油餾分性質(zhì)。從表4中可以看出,龍口頁巖油200～275℃餾分的質(zhì)量收率很高,為18.12%。對照GB252-87中-10號柴油合格品指標,200～275℃餾分的運動粘度、凝點、銅片腐蝕及十六烷值均符合-10號柴油指標;閃點、硫含量不符合-10號柴油指標。從表4還可以看出,龍口頁巖油275～350℃餾分的質(zhì)量收率也很高,為26.04%。對照GB252-87中0號柴油合格品指標,275～350℃餾分的運動粘度、凝點、銅片腐蝕及十六烷值也均符合0號柴油指標;閃點、硫含量也不符合柴油指標。

表4 頁巖油柴油餾分性質(zhì)Table 4 The property of diesel oil

由表4中還可以看出,龍口頁巖油200～275℃和275～350℃餾分中的硫含量較高,這些是影響頁巖油柴油質(zhì)量的主要因素。因此,龍口頁巖油200～275℃和275～350℃餾分需要進行精制后,才能達到-10號和0號柴油的使用要求。由4表中數(shù)據(jù)還可知,龍口頁巖油200～275℃和275～350℃餾分的運動粘度、凝點很低,分別為3.05 mm2/s,6.87 mm2/s和-26℃,-7℃,所以這兩種餾分也可以作為低運動粘度、低凝點燃料油的調(diào)合組分。

2.3 頁巖油蠟油餾分的性質(zhì)(350～425℃)

表5和表6分別為頁巖油蠟油和渣油餾分的性質(zhì)。

表5 頁巖油蠟油餾分的性質(zhì)Table 5 The property of wax oil

表6 頁巖油渣油餾分的性質(zhì)Table 6 The property of residual oil

從表5中可以看出,龍口頁巖油的蠟油餾分(350～425℃)的質(zhì)量收率高,為20.32%;而且其運動粘度大、含蠟量及凝點高。龍口頁巖蠟油餾分的蠟的質(zhì)量分數(shù)高,是生產(chǎn)石蠟的好原料。因此,龍口頁巖蠟油餾分可以先進行無溶劑的多段冷凍結(jié)晶與壓榨分離工藝脫蠟,然后蠟膏在發(fā)汗脫油前進行酸堿精制,脫油后的粗蠟白土精制后,作為商品石蠟出售;脫蠟油精制后可作為中速柴油機燃料、熱裂化或加氫裂化的原料油生產(chǎn)車用汽油、燈用煤油及輕柴油等產(chǎn)品。

2.4 頁巖油渣油餾分的性質(zhì)(大于425℃)

從表6中可以看出,龍口頁巖油的渣油餾分(大于425℃)的質(zhì)量收率為33.81%;渣油的密度、運動粘度大,凝點、硫含量高,作為燃料油使用時需要經(jīng)過減粘或調(diào)合處理;飽和烴含量較高,可以作為熱裂化原料生產(chǎn)輕質(zhì)燃料油;殘?zhí)枯^高,可以考慮作為焦化原料,生產(chǎn)石油焦,由于芳烴與膠質(zhì)的比值和瀝青質(zhì)與膠質(zhì)的比值較低,故龍口頁巖油渣油餾分不能直接作為生產(chǎn)道路瀝青的原料?？偟膩碚f,龍口頁巖油渣油餾分可以作為熱裂化、減粘裂化、延遲焦化原料油,生產(chǎn)低凝點、低運動粘度的燃料油和優(yōu)質(zhì)石油焦。

2.5 加工方案

針對龍口山東頁巖油性質(zhì)的分析,初步可以確定龍口頁巖油200～275℃和275～350℃餾分通過精制后可以用作-10號和0號柴油使用,這兩種餾分也可以作為低運動粘度、低凝點燃料油的調(diào)合組分。350～425℃蠟油餾分精制后可作為中速柴油機燃料、熱裂化或加氫裂化的原料油生產(chǎn)車用汽油、燈用煤油及輕柴油等產(chǎn)品。大于425℃油渣餾分可以作為熱裂化、減粘裂化、延遲焦化原料油,生產(chǎn)低凝點、低運動粘度的燃料油和優(yōu)質(zhì)石油焦。

[1］王革華.新能源概論[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

[2］王革華.能源與可持續(xù)發(fā)展[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.

[3］候祥麟.中國頁巖油工業(yè)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1983.

[4］陸松.石油綜合利用技術(shù)研究進展[J].石油化工高等學(xué)校學(xué)報,2001,14(3):32-36.

[5］Gary J H,Handwerk G E.Petroleum refining:Technology and economics[M].3rd.New York:Marcel dekker inc.,1994.

[6］游君君,葉松青,劉招君,等.油頁巖的綜合開發(fā)與利用[J].世界地質(zhì),2005,23(3):261-265.

[7］高健.世界各國油頁巖干餾技術(shù)簡介[J].煤炭加工與綜合利用,2003(2):44-46.

[8］何紅梅,徐德平,張香蘭.油頁巖的開發(fā)與利用[J].潔凈煤技術(shù),2002,8(2):44-47.

[9］錢家麟,尹亮.油頁巖—石油的補充能源[M].北京:中國石化出版社,2008.

(Ed.:SGL,Z)

Comprehensive Evaluation of Longkou Shale Oil

HOU Dan-dan,L IDan-dong＊,SH IWei-wei
(School of Petrochem ical Engineering,L iaoning Shihua University,Fushun L iaoning113001,P.R.China)

The properties of shale oil from Longkou were evaluated comp rehensively.The result show that Longkou shale oil is amedium,low-sulphur,high-nitrogen and intermediate base crudeoil according to themethod of naturaloil classify.TBP distillation of Longkou shale oil show s that the gasoline fraction(＜200℃)rate is 1.71%,the diesel oil fraction(200～350℃)rate is 44.16%,the wax fraction(350～425℃)rate is 20.32%,the residual oil fraction(above 425℃)rate is 33.81%.

Oil shale;Shale oil;Routine evaluation;Comp rehensive evaluation

TE662

A

10.3696/j.issn.1006-396X.2011.02.011

2010-03-10

侯丹丹(1986-),女,遼寧撫順市,在讀碩士。

＊通訊聯(lián)系人。

1006-396X(2011)02-0043-04

Received10M arch2011;revised12A p ril2011;accepted15A pril2011

＊Corresponding author.Tel.:+86-13898318397;e-mail:nini-1963@163.com