龙口页岩油的综合评价

侯丹丹, 李丹东, 石薇薇

(辽宁石油化工大学石油化工学院,辽宁抚顺113001)

龙口页岩油的综合评价

侯丹丹, 李丹东＊, 石薇薇

(辽宁石油化工大学石油化工学院,辽宁抚顺113001)

为了合理利用龙口页岩油,对其进行综合评价。结果表明,按照天然石油分类,龙口页岩油属于中质、低硫、高氮的中间基原油。实沸点蒸馏结果表明,龙口岩油汽油馏分(小于200℃)的质量收率为1.71%,柴油馏分(200～350℃)的质量收率为44.16%,蜡油馏分(350～425℃)的质量收率为20.32%,渣油馏分(大于425℃)的质量收率为33.81%。

油页岩; 页岩油; 常规评价; 综合评价

页岩油是经过油页岩低温干馏制得的产物,碳氢质量比类似天然石油,是重要的石油补充和替代能源。全世界的油页岩储量很大,如折合成页岩油储量远远超过天然石油的总储量,在当今能源日益紧张的情况下,加快页岩油工业的发展,将是解决能源安全的途径之一[1-2]。油页岩又称油母页岩,一般由细粒矿物碎片和低等动物及植物残体腐蚀的有机质同时沉淀形成,是一种含有可燃性有机质的粘土岩或泥灰岩[3]。从颜色上看有灰色、黄褐色、褐色、黑灰色及黑色等多种,通常颜色越浅含油率越高。多数油页岩含油率在3.5%～15%,少量的高达20%以上,一般有机质质量分数在5%以上才有工业价值。每千克油页岩的发热量为4 186.8～16 747.2 kJ,国际上把每吨含油率大于3.5%的页岩称为油页岩[4-5]。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氮、硫、氧等非烃类有机化合物,又称“人造石油”。油页岩作为一种重要的石油补充和替代能源,以其巨大的储量、丰富的综合利用层次,引起了全世界的关注[6-8]。为了合理地利用山东龙口页岩油,本文对山东龙口页岩油进行综合分析评价并初步提出加工方案。

1 实验部分

1.1 原料油

原料油为山东龙口页岩油,其基本性质见表1。

由表1可知,龙口页岩油20℃的密度为0.914 g/cm3,属于中质原油;蜡的质量分数为7.2%,属于含蜡原油;硫的质量分数为0.46%,为低硫原油;氮的质量分数为0.78%,属于高氮原油,高于天然石油氮的质量分数(一般为0.1%～0.5%);特性因数为11.56,属于中间基原油。以上页岩油的分类是按天然石油的分类方法提出的,页岩油中含有较多的非烃类有机化合物,因此,我国的页岩油都属于含氮量较高的石蜡基油[9]。通过对山东龙口页岩油的基本性质分析,为确定页岩油合理的加工方案进一步提供了理论上的依据。

表1 原料油性质Table 1 The property of feed stock

1.2 仪器和测定方法

实验所需仪器及其测定方法见表2。

表2 分析仪器及测定方法Table 2 The analysis instrument and measure

续表2

2 结果与讨论

2.1 页岩油实沸点蒸馏收率

表3为页岩油实沸点蒸馏收率。由表3可知,山东龙口页岩油汽油馏分(小于200℃)的质量收率为1.71%,柴油馏分(200～350℃)的质量收率为44.16%,蜡油馏分(350～425℃)的质量收率为20.32%,渣油馏分(大于425℃)的质量收率为33.81%,总的来说,龙口页岩油汽油馏分含量低,柴油馏分含量高。

表3 页岩油实沸点蒸馏收率Table 3 TBP distillation rate of shale oil

2.2 页岩油柴油馏分性质(200～350℃)

表4为页岩油柴油馏分性质。从表4中可以看出,龙口页岩油200～275℃馏分的质量收率很高,为18.12%。对照GB252-87中-10号柴油合格品指标,200～275℃馏分的运动粘度、凝点、铜片腐蚀及十六烷值均符合-10号柴油指标;闪点、硫含量不符合-10号柴油指标。从表4还可以看出,龙口页岩油275～350℃馏分的质量收率也很高,为26.04%。对照GB252-87中0号柴油合格品指标,275～350℃馏分的运动粘度、凝点、铜片腐蚀及十六烷值也均符合0号柴油指标;闪点、硫含量也不符合柴油指标。

表4 页岩油柴油馏分性质Table 4 The property of diesel oil

由表4中还可以看出,龙口页岩油200～275℃和275～350℃馏分中的硫含量较高,这些是影响页岩油柴油质量的主要因素。因此,龙口页岩油200～275℃和275～350℃馏分需要进行精制后,才能达到-10号和0号柴油的使用要求。由4表中数据还可知,龙口页岩油200～275℃和275～350℃馏分的运动粘度、凝点很低,分别为3.05 mm2/s,6.87 mm2/s和-26℃,-7℃,所以这两种馏分也可以作为低运动粘度、低凝点燃料油的调合组分。

2.3 页岩油蜡油馏分的性质(350～425℃)

表5和表6分别为页岩油蜡油和渣油馏分的性质。

表5 页岩油蜡油馏分的性质Table 5 The property of wax oil

表6 页岩油渣油馏分的性质Table 6 The property of residual oil

从表5中可以看出,龙口页岩油的蜡油馏分(350～425℃)的质量收率高,为20.32%;而且其运动粘度大、含蜡量及凝点高。龙口页岩蜡油馏分的蜡的质量分数高,是生产石蜡的好原料。因此,龙口页岩蜡油馏分可以先进行无溶剂的多段冷冻结晶与压榨分离工艺脱蜡,然后蜡膏在发汗脱油前进行酸碱精制,脱油后的粗蜡白土精制后,作为商品石蜡出售;脱蜡油精制后可作为中速柴油机燃料、热裂化或加氢裂化的原料油生产车用汽油、灯用煤油及轻柴油等产品。

2.4 页岩油渣油馏分的性质(大于425℃)

从表6中可以看出,龙口页岩油的渣油馏分(大于425℃)的质量收率为33.81%;渣油的密度、运动粘度大,凝点、硫含量高,作为燃料油使用时需要经过减粘或调合处理;饱和烃含量较高,可以作为热裂化原料生产轻质燃料油;残炭较高,可以考虑作为焦化原料,生产石油焦,由于芳烃与胶质的比值和沥青质与胶质的比值较低,故龙口页岩油渣油馏分不能直接作为生产道路沥青的原料。总的来说,龙口页岩油渣油馏分可以作为热裂化、减粘裂化、延迟焦化原料油,生产低凝点、低运动粘度的燃料油和优质石油焦。

2.5 加工方案

针对龙口山东页岩油性质的分析,初步可以确定龙口页岩油200～275℃和275～350℃馏分通过精制后可以用作-10号和0号柴油使用,这两种馏分也可以作为低运动粘度、低凝点燃料油的调合组分。350～425℃蜡油馏分精制后可作为中速柴油机燃料、热裂化或加氢裂化的原料油生产车用汽油、灯用煤油及轻柴油等产品。大于425℃油渣馏分可以作为热裂化、减粘裂化、延迟焦化原料油,生产低凝点、低运动粘度的燃料油和优质石油焦。

[1］王革华.新能源概论[M].北京:化学工业出版社,2006.

[2］王革华.能源与可持续发展[M].北京:化学工业出版社,2005.

[3］候祥麟.中国页岩油工业[M].北京:石油工业出版社,1983.

[4］陆松.石油综合利用技术研究进展[J].石油化工高等学校学报,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,叶松青,刘招君,等.油页岩的综合开发与利用[J].世界地质,2005,23(3):261-265.

[7］高健.世界各国油页岩干馏技术简介[J].煤炭加工与综合利用,2003(2):44-46.

[8］何红梅,徐德平,张香兰.油页岩的开发与利用[J].洁净煤技术,2002,8(2):44-47.

[9］钱家麟,尹亮.油页岩—石油的补充能源[M].北京:中国石化出版社,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,辽宁抚顺市,在读硕士。

＊通讯联系人。

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

Received10M arch2011;revised12A p ril2011;accepted15A pril2011

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