非常规石油资源热解特性研究.docx

学兔兔 www.xuet ut 石 油 与 天 然 气 化 工 第39卷 第3期 CHEMICAL ENGINEERING OF OIL & GAS 189 非常规石油资源热解特性研究 李海英1,2 张贵杰2 高 翔2 (1. 天津大学环境科学与工程学院 2.河北理工大学冶金与能源学院) 摘 要 通过自制的热解装置对非常规石油资源油砂、油页岩及油泥进行了热解模拟实验研 究，分析了不同热工条件下热解产物中油和干馏残渣的特性、气体组分和产率。结果表明，固体产 物的产率随着热解温度的升高逐渐下降，油的产率在500℃左右时存在最大值，不凝结气体的产率 随着热解温度的升高逐渐升高；不同热解温度下油气收率为95%～99.5%,其中油的比例为70% ~75%;非常规石油资源的热解液态产物具有良好的发火性、低温流动性能、良好的安全性等特性， 可以达到燃料油的指标要求。 关键词 非常规石油资源 热解 特性 DOI:10.3969/j.issn.1007-3426.2010.03.003 非常规石油资源包括重质油、高粘油、油砂、天 然沥青、油页岩等。据考察发现，我国重质油、油砂、 油页岩等非常规资源储量丰富，油页岩资源储量仅 次于美国、巴西和爱沙尼亚，居世界第4位。油页岩 资源主要分布于内蒙、山东、山西、吉林、黑龙江、陕 西、辽宁、广东、新疆等9省，已探明的储量为311.7 ×10°t,预测储量约4520×108t 。 油泥是石油开 采和冶炼过程中产生的固体废弃物，我国炼油行业 每年排放的油泥量在80×10? t 以上，而油泥的含油 量大多在10%～30%[2]。油砂是不可流动的石油 矿产，目前全世界探明的油砂资源有95%集中在加 拿大[3]。我国油砂点多面广，且含油率高，有的地区 油砂含油率高达12%以上，其远景储量达百亿吨以 上，勘探前景十分喜人[4.5] 非常规石油资源以其储量巨大、分布集中、开发 技术日趋进步等特点成为世界石油市场的新宠。作 为发展中国家的中国，经济的发展使得能源消耗量 大幅增加，而我国石油资源却很有限，已探明的人均 石油可采储量仅为世界人均水平的7% 。据统 计，2006年我国原油净进口14518×10? t,成品油 进口3638×10? t,对外依存度高达43% 。今后， 基金项目：中国博士后科学基金项目(20080430727)。 我国石油对外依存度还将上升。大量地依靠进口能 源，必然影响我国的经济发展，制约我国的发展进 程，甚至还会威胁到国家的安全。因此，节能和开发 非常规能源等石油替代品，必将成为今后应对我国 能源不足的最佳途径，对非常规石油资源的开发利 用对我国有非常重要的意义。 1 实 验 1.1非常规石油资源特性分析 研究中油砂、油泥、油页岩三种物料分别取自内 蒙古扎赉特旗、南堡油田、辽宁抚顺。为了考察油 砂、油泥、油页岩等非常规石油资源的热解特性，研 究中对非常规石油资源的基本物理化学性质进行了 研究。实验物料的工业分析和元素分析结果如表1 所示。 通过分析得出，油砂、油页岩、油泥等非常规石 油资源中都含有一定量的油气成分，具有较高的开 发利用价值。 1.2 油砂、油泥、油页岩热解实验 本研究采用的自制热解装置如图1所示，由热 解炉、热解反应器、冷凝器、U 型管差压计、气体流 学 兔 兔www. xuet ut 190 非常规石油资源热解特性研究 2010 量计、温控仪等组成 表1非常规石油资源工业分析与元素分析 工业分析，% 元素分析，% 原料 Wad Aad Vad FCad Cad Had Nad Sad 油砂1 . 2585 .8412 .050 .8610 . 162 .650 .891 .02 油页岩7.5059.2630. 153.0922.273. 100.580.65 油泥5 . 5270 . 2523 .051 . 1819 . 502 .870 . 280 . 70 注：Wad为空气干燥基水分含量；Aad为空气干燥基灰 分含量；Vad为空气干燥基挥发分含量；FCad为空气干燥 基固定炭含量；Cad为碳元素含量；Had为氢元素含量； Nad为氮元素含量；Sad为硫元素含量。 图1 热解实验装置系统图 非常规石油资源热解产物的产率采用称量法研 究，其中固体和液体的产量直接用天平称量，气态产 物的质量采用差减法获得，气体产物的体积用流量 计测定。将实验装置的各系统连接，调整温度控制 器中的参数，使整个热解过程按设定的程序进行。 通过对油