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以油页岩为原料生产页岩油作为主要产品的一个工业部门,是燃料化工中起步较早的门类(见页岩油工业发展史)。
在抚顺,生产每吨页岩油,约耗用块状油页岩24t,水、电、汽消耗折合约10GJ,同时副产硫酸铵150~200kg及低热值燃料气约4000m,此外还有粉末油页岩约6t,是破碎筛分时剩下的,不能用于抚顺式炉,但可用作沸腾式锅炉的燃料以产生发电蒸汽,每吨油页岩约可产生中压蒸汽1t。页岩油的生产成本主要是原料油页岩的开采费,其次是能耗。中国抚顺和茂名油页岩系露天开采,成本较低,再加上炼油可副产硫酸铵,故中国页岩油的生产成本较低,甚至低于天然石油的国际市场价格,但高于国内天然石油的生产成本。
从20世纪60年代起,由于天然石油的大量开采,影响了世界页岩油工业的发展。目前,世界上只有苏联及中国仍拥有较大规模的页岩油工业,联邦德国有小规模的油页岩燃烧产生蒸汽发电的装置。苏联爱沙尼亚油页岩属富矿,发热值约12500kJ/kg,产油率约22%,有利于作为电站燃料和干馏炼油。苏联在发展天然石油和煤炭生产的同时,在爱沙尼亚和列宁格勒地区不断发展页岩油的生产,成为一种重要的地区性燃料。目前,油页岩年产量约35Mt,包括矿井开采和露天开采。其中75%以上直接用于电站,约有20%用于干馏生产页岩油,并进一步用于生产酚类、芳烃及液体燃料。
中国80年代油页岩主要用于干馏炼油。年产页岩油共约300kt,此外还副产硫酸铵等,而页岩灰则作为矿井充填料、水泥原料及其他用途。
近年来,美国、巴西等国在油页岩方面也开展了大量科学研究和工业试验,包括干馏工艺的研究、页岩油加氢制取油品试验,以及页岩油经济可行性研究等。
70年代,世界天然石油的价格大幅度上涨。进入80年代,油价又复猛跌,不少原订的发展合成燃料规划的规模有所缩小,但油页岩的加工仍然有发展的趋势。
工业上通常是将油页岩开采出来,经破碎筛分,在油页岩干馏炉中进行加工生产页岩油。但油页岩也可不经开采,就地进行干馏,这种方法尚处于现场试验阶段。
页岩油是指以页岩为主的页岩层系中所含的石油资源。其中包括泥页岩孔隙和裂缝中的石油,也包括泥页岩层系中的致密碳酸岩或碎屑岩邻层和夹层中的石油资源。通常有效的开发方式为水平井和分段压裂技术。在固体矿产领域...
页岩油,也称油母页岩油或油页岩油,是一种非常规石油。制备方法是加热分解油页岩,加氢或热溶解。这个过程把在岩石中的有机物质转变为合成石油和天然气合成原料。所得的油状物,可以立即作为燃料或用于提供炼油厂。...
页岩油是指以页岩为主的页岩层系中所含的石油资源。其中包括泥页岩孔隙和裂缝中的石油,也包括泥页岩层系中的致密碳酸岩或碎屑岩邻层和夹层中的石油资源。通常有效的开发方式为水平井和分段压裂技术。在固体矿产领域...
页岩油生产中国抚顺页岩油的生产过程可以分为油页岩处理、油页岩干馏和油气冷凝回收三部分(见图)。
油页岩经破碎筛分,取8~75mm的块度,进入抚顺式干馏炉。油页岩在炉内进行干燥、干馏、气化、燃烧,生成的页岩灰自炉底排出,生成的油气自炉顶排出,进入冷凝回收系统。该系统包括集气管、洗涤塔、冷却塔和氨吸收塔等,用冷水冷却油气,使页岩油分别冷凝下来,并在氨吸收塔内用1.8%的稀硫酸溶液吸收气体中的氨,生成的硫酸铵溶液在塔底分离出夹带的部分页岩油后,再去结晶装置,生产硫酸铵。吸收后气体由排送机排送,分成三部分:一部分为循环气在蓄热式加热炉内被加热至500~700°C后,送回干馏炉中部,作为干馏段补充热量;另一部分作为蓄热式加热炉的燃料;多余部分则作为工业燃料。
苏联爱沙尼亚页岩油的生产流程与上述类似,但干馏炉型有所不同(见油页岩干馏炉),且由于爱沙尼亚油页岩含氮较少,干馏生成的气体中含氨很少,无须回收。
侯祥麟主编:《中国页岩油工业》,石油工业出版社,北京,1984。
页岩油粉碎石油峰值说?
1949年,美国著名石油地质学家哈伯特(Hubbert)发现的矿物资源"钟形曲线"规律。哈伯特认为,石油作为不可再生资源,任何地区的石油产量都会达到最高点;达到峰值后该地区的石油产量将不可避免地开始下降。这是石油峰值理论的核心。北美页岩油产量的突破似乎粉碎了石油产量峰值说,这引起业界广泛关注。
ASTM发布页岩油气水力压裂作业新标准
ASTM一项有关页岩油气作业包括水力压裂法的数据管理和报告标准,将为美国各州、国家甚至是国际层面对这一领域的讨论提供支持。ASTMWK42803页岩油气水力压裂作业相关的数据管理和报告实施规程,这一新标准由ASTMD18土壤和岩石下属的D18.26页岩油气水力压裂作业分委会负责制定。
据美国《油气》公布的统计数字,全世界页岩油储量约11万亿~13万亿吨,远远超过石油储量。全球页岩油产于寒武系至第三系,主要分布于美国、刚果、巴西、意大利、摩洛哥、约旦、澳大利亚、中国和加拿大等9个国家。
中国页岩油资源储量也很丰富,根据2004-2006年新一轮中国油气资源评价结果,中国页岩气资源7199.4亿吨,页岩气可采资源2432.4亿吨;页岩油资源476.4亿吨,页岩油可采资源159.7亿吨,页岩油可回收资源119.8亿吨,遍布20个省和自治区、47个盆地和80个含矿区,主要分布在松辽、鄂尔多斯、准噶尔、柴达木、伦坡拉、羌塘、茂名、大杨树、抚顺等9个盆地。其中,松辽、鄂尔多斯、准噶尔等3个盆地油页岩资源占全国的74.24%,可回收页岩油占全国的64.25%。吉林、辽宁和广东三个省份的储量最大。
美国能源信息局估计,全世界页岩油总储量为3450亿桶,其中俄罗斯750亿桶,美国580亿桶,中国320亿桶。美国专家认为,俄罗斯页岩油储量几乎都蕴含于西西伯利亚巴热诺沃岩系的页岩油沉积层,在1.24万亿桶总储量中,即使不考虑经济效益也只有6%可以开采。近年来,俄卢克石油公司、俄罗斯石油公司同美国埃克森美孚石油合作、俄罗斯天然气石油公司同壳牌公司合作,计划开始对页岩油进行试验性开采。和俄罗斯情况不同的是,由于压裂和定向钻井技术的广泛应用,美国页岩油开采已达石油开采总量的30%。在对伊朗进行制裁的情况下,由于页岩油储量的存在,使国际市场原油价格能一直保持在每桶120美元以下。
页岩油中丰富的烷烃和烯烃可生产相关的高附加值化学品 。C6~10馏分被利用来生产增塑剂;C10~13馏分中通过生物降解线形十二烷基苯所得的产品作为清洁剂原材料;C14~18馏分作为脂肪醇和烷基硫化盐产品的原材料;重质烷烃馏分通过裂化以生产各种低分子质量的烯烃,也可以获得沥青和碳纤维。
页岩油硫化物主要为硫化氢、硫醇类、噻吩类及硫茚等有机硫及二硫化物。硫的资源广而廉价,工业上、农业上、医药上、染织上和合成材料上的硫和硫化物的用途是非常多的。硫的用途主要是制酸(主要是硫酸)。
页岩油中的含氮化合物可分为3类:碱性的、弱碱性的和中性的。碱性含氮化合物主要是叔胺类的吡啶系、喹啉系和异喹啉系化合物,弱碱性含氮化合物主要属于吡啶系化合物,中性含氮化合物则主要是腈类R-CN。
而页岩油中存在的含氮化合物主要为吡啶系氮化物。吡啶碱是多用途的化工原料,它能溶解一般溶剂所难溶解的有机物,尤其是轻质吡啶,广泛用于制药工业。重质吡啶除了氧化制取烟碱酸外,又是有色金属矿的浮选剂,尤其对硫化物矿具有优良的富集性能。
吡啶碱及硫酸吡啶络合物对稀酸侵蚀钢铁有一定的抑制作用,可用做钢铁腐蚀抑制剂。
页岩油中的含氧化合物有:酸性含氧化合物和酚类,以及中性含氧化合物。而页岩油中含氧化合物的利用主要以酚类化合物为主。酚类化合物是塑料、染料、合成纤维、电气绝缘、防腐蚀和药品等的主要化学原料。其中重质酚类可以作为铜、铅、锌磁铁等矿物的浮选剂,也是制造木材粘合剂、农药杀虫剂等原料。
组成页岩油的化合物主要有以下几类:烃类、含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物。
油页岩热解后得到的页岩油富含烷烃和芳烃,但烯烃含量较天然石油中的高很多,并含氮、硫、氧等非烃类有机化合物。
页岩油与天然石油不同之处就是页岩油中不饱和烃的含量极高;另一不同之处是页岩油中非烃化合物含量高。在天然石油中不含烯烃,含氮化合物含量也不高,含氧化合物则更少。
页岩油常温下为褐色膏状物,带有刺激性气味。页岩油中的轻馏分较少,汽油馏分一般仅为2.5%~2.7%;360℃以下馏分约占40%~50%;含蜡重油馏分约占25 %~30%;渣油约占20%~30%。页岩油中含有大量石蜡,凝固点较高,含沥青质较低,含氮量高,属于含氮较高石蜡基油。
世界各地所产的页岩油由于组成和性质不同,在密度、含蜡量、凝固点、沥青质、元素组成方面有很大差别,但各地页岩油的碳氢重量比均在7~8左右,是最接近天然石油,最适于代替天然石油的液体燃料组成。