利用页岩油制取20#重质燃料油的研究

张哲鸣，赵德智，郑晓明，祝云燕

（辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁 抚顺 113001）

利用页岩油制取20#重质燃料油的研究

张哲鸣，赵德智，郑晓明，祝云燕

（辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁 抚顺 113001）

实验研究采用的是抚顺页岩油厂生产的页岩油，其组成类似天然石油，富含烷烃和芳烃，但烯烃要比天然石油高的多。此外，页岩油中氧、氮、硫等非烃化合物含量也较多，类似煤焦油的组成。本文对抚顺页岩油的一般性质做了初步评价，研究了由抚顺页岩油通过减压蒸馏的方法制取 20#重质燃料油。考查了在减压蒸馏过程中温度和真空度对原料油的影响，从而确定最佳的操作条件。（温度：285 ℃，真空度： 0.095 MPa。）此时的收率为63.45%，凝点是14.7 ℃。此时燃料油的质量已达到20#重质燃料油的使用要求。

页岩油; 减压蒸馏; 真空度; 重质燃料油; 温度; 收率; 凝点.

页岩油是油页岩经热加工后,其有机质受热分解生成的产物,类似天然石油,但含有较多的不饱和烃类及硫、氮、氧等非烃类有机化合物,又称“人造石油”。而这些不饱和烃类及非烃类有机化合物是导致安定性变差、颜色变黑的主要原因。目前能源问题日趋严重,国内原油产量不能满足需求,国际原油价格不断上涨，资源形势日趋紧张，石油和天然气等资源已日渐紧缺。我国页岩油资源丰富，应对其进行合理利用，为我国经济的可持续发展提供能源保障。目前,页岩油的加工方案有很多,但就主要产品使用方向而言,主要有生产“轻质燃料”、“化工原料”等加工方案[1-3]。

本文通过减压蒸馏的方法对抚顺页岩油进行处理，确定了最佳的操作条件，得到合格燃料油，进而达到利用现有的页岩油资源提高其经济价值的目的。

1 页岩油的性质与评价

页岩油虽然与天然原油存在差异,但其分析和评价方法仍采用天然原油的分析和评价方法。页岩油通常是一种深褐色、有特殊刺激气味的黏稠液体,因页岩油中含大量烯烃及氧、氮、硫等非烃化合物,所以很容易生成胶质,导致油品品质变坏[4]。其物理化学性质见表1。

2 试验装置及实验目的

装置是由大连北方分析仪器有限公司生产的型号为BF-06A减压馏程测器。减压的目的就是降低油品中各个组分的沸点，在尽量没有副反应和结焦的情况下提取出所需要的组分，整个工艺过程要考察的是蒸馏的真空度、温度对轻组分的凝点及其收率的影响。

表1 原料油性质Table 1 The character of heavy oil

表2 20#重质燃料油要求与页岩油参数的对比Table 2 The comparison between 20# heavy oil project need and shale oil parameter

通过比较可以看出，抚顺页岩油与 20#重质燃料油的主要差别是低温时流动性较差，因此不能直接作为重质燃料油使用。为了解决油品在低温时的流动性问题，本实验考虑通过采用蒸馏的工艺手段，切取页岩油中的轻组分作为重质燃料油使用，从而达到重质燃料油的要求。蒸馏后的重组分经热裂解可以用来生产石油焦，是重要的电极原料和化工原料。

3 试验原理

蒸馏是分离均相液体混合物的一种方法，根据组分中挥发性的不同，将各组分分离，本实验是以抚顺页岩油为原料生产 20#重质燃料油。页岩油属于有机混合物，沸点较高，常压下很难达到沸腾温度，同时因其含有较多的不饱和烃类及氮、硫、氧等非烃类有机化合物，温度过高时容易有副反应发生，从而导致产品安定性下降[5-6]。所以本试验选择减压蒸馏，它特别适用于那些在常压蒸馏时未达到沸点即已受热分解、氧化或聚合的物质。沸点指的是它的蒸汽压等于外界压力时的温度，因此液体的沸点是随外界压力的变化而变化的，如果借助于真空泵降低系统内压力，就可以降低液体的沸点，避免了试验过程中对设备的特殊要求[7-8]。

4 试验数据及结果分析

4.1 真空度与轻馏分油凝点及收率的关系

实验条件：在温度 285 ℃，分别以真空度为0.075, 0.080, 0.085, 0.090, 0.095, 0.097 MPa 下对原料油进行减压蒸馏试验，试验结果如图1。

图1 真空度与轻镏分凝点的关系Fig.1 The relationship of vacuum and pour point

图2 真空度与轻镏分收率的关系Fig.2 The relationship of vacuum and light fraction

从图1可看出，在蒸馏温度为285 ℃时，不同真空度下轻组分的凝点随着真空度的加大逐渐升高，凝点由真空度0.075 MPa 时的2 ℃升高到0.097 MPa 时的 21.6 ℃，可见在相同的温度下要想使轻组分的凝点降低就要尽可能的减小真空度；对比图2 中的收率曲线，轻组分的收率随着真空度的加大，收率也逐渐加大，由于本文的实验目的是使轻组分的凝点达到20#重质燃料油的凝点标准（15 ℃），同时又要有较高的收率，所以本文选取0.095 MPa为实验的真空度。

4.2 蒸馏温度与轻馏分油凝点及收率的关系

实验条件：在真空度为0.095 MPa，不同的蒸馏温度下试验数据曲线图如图3，4。

从图3 和4 中曲线可以看出，在同一真空度下随着蒸馏温度的升高，轻组分的收率越来越高，同时凝点越来越高；

图3 蒸馏温度与轻馏分凝点的关系曲线Fig.3 The relationshipof distillation temperature and light fraction pour temperature

图4 蒸馏温度与轻馏分收率的关系曲线Fig.4 The relationship of distillation temperature and light fraction yield

通过试验观察发现，随着温度的逐渐升高，当蒸馏温度＞ 295 ℃时，三口烧瓶底部开始有黑色焦状物质生成，说明高温下页岩油中的某些组分已经开始结焦，所以蒸馏的温度不能过高，当蒸馏温度＞285 ℃时，轻馏分的凝点＜15 ℃，此时轻组分的凝点符合 20#重质燃料油的要求，通过以上因素综合考虑，确定减压蒸馏的适宜温度为285 ℃。

5 结 论

(1) 通过对上述试验结果及实验现象的分析，可以确定页岩油通过减压蒸馏的方法制取 20#重质燃料油的试验方案可行的。

(2) 在大量试验的基础上最后得出适宜的试验条件为：蒸馏温度 285 ℃，蒸馏时的真空度选取0.095 MPa，此条件下得到的重质燃料油的收率为63.45%，凝点是14.7 ℃。

(3) 经加工后的页岩油可以直接作为低凝点的20#重质燃料油使用，充分利用了现有的页岩油资源，提高了页岩油的经济价值。

[1] 赵桂芳，姚春雷，全辉．页岩油的加工利用及发展前景[J]．当代化工，2008，37(5)：1-4．

[2] 侯祥麟．中国页岩油工业[M]．北京：石油工业出版社，1984．

[3] 宋岩．抚顺页岩油性质及加工方案探讨[J]．煤炭加工与综合利用，2004，14（4）：49-51．

[4] 张胜，杨秋水，李似欣．络合法分离页岩油中的含氮化合物[J]．石油大学学报（自然科学版），1996，20（S1）：77-80．

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[8] 李小斌．抚顺页岩油生产轻柴油及调和油的研究[D]．北京：石油大学，2003

Preparation of 20#Heavy Fuel Oil From Shale Oil

ZHANG Zhe-ming，ZHAO De-zhi，ZHENG Xiao-ming，ZHU Yun-yan
( Academy of petroleum engineering，Liaoning Shihua University，Liaoning Fushun 113001，China)

Composition of the shale oil from Fushun shale oil plant is similar with the natural oil which is rich in paraffin and aromatics，however，its olefin content is higher than natural oil .In addition，the shale oil contains more non-hydrocarbon compounds such as oxygen，nitrogen and sulfur compounds，likes coal tar. In this paper，properties of Fushun shale oil was evaluated，then preparation of 20#heavy fuel oil from the Fushun shale oil by vacuum distillation was studied. Moreover, effects of temperature and vacuum degree during vacuum distillation on the products were investigated. The results show that the optimum operating conditions are as follows: temperature 285 , ℃vacuum degree 0.095 MPa. Under above conditions, yield can reach 63.45%,condensation point is 14.7 ℃. The fuel oil accords with the request for utilization of 20#heavy fuel oil.

Shale oil；Decompression Steaming；The Degree Of Vacuum; heavy oil; Temperature; yield; pour point

TE 626.2

A

1671-0460（2011）01-0050-03

2010-09-28

张哲鸣（1983-），男，硕士研究生，黑龙江哈尔滨人，辽宁石油化工大学化学工艺专业，研究方向：从事重质油加工与利用。E-mail：zhangzheming2002@163.com，电话：0413-6860798。