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世界油页岩干馏技术李术元中国石油大学（北京）2011.3内容一.地下干馏技术二.地上干馏技术三.块状页岩干馏技术1.抚顺式干馏技术2.三江方形干馏炉3.Kiviter干馏技术4.Petrosix干馏技术四.颗粒页岩干馏技术1.Galoter干馏技术2.Taciuk干馏技术五.不同干馏工艺的比较六.结论一.地下干馏技术地下干馏，也叫原位开采，是直接在地下进行油页岩干馏，油气直接从地下导出至地面。对于埋藏比较深，含油率不高的油页岩，可采用地下干馏。地下干馏的优点是避免了油页岩的开采，费用低。缺点是页岩油收率较低，由于页岩油与干馏水的逸出、渗漏，会污染地下水。一.地下干馏技术提供地下干馏热量的方式包括：燃烧一部分底端油页岩或油页岩半焦，利用其产生的热量，加热油页岩向地下注入高温气体（水蒸气、烟气等）在地下直接进行电加热壳牌的ICP工艺壳牌公司开发了电热法地下干馏油页岩工艺，称为壳牌地下转化过程(Shell’sIn-situConversionProcess，ICP)。一.地下干馏技术在干馏区周围钻孔，插入通有循环冷冻液的钢管，对页岩层进行冷冻，避免地下水进入干馏区，也使干馏产生的页岩油气不向周围外泄待干馏区周围冻结后，在干馏区内的若干加热井内插入电热棒，使区内的油页岩被缓慢加热，至400℃多，油页岩被热解，生成的页岩油气则自若干产出井导出。壳牌的ICP工艺2004~2005年的一个试验区的结果：升温速率2℃/天，2004年5月开始出油，2004年12月出油达到最多，然后减少，至2005年6月出油终止。共计产油250t，为铝甄的68%。页岩油较轻，计有石脑油馏分30%、轻柴油馏分30%、喷气燃料馏分30%、渣油10%。壳牌的ICP工艺壳牌公司认为该过程不需开采油页岩，用水少，可处理深层油页岩，可处理低品位油页岩。但也认为，该过程还有很多工作要做，其工业化最快还要十年，还不能保证一定成功。壳牌的ICP工艺埃克森美孚（ExxonMobil）的压裂加热（ElectrofracTM）技术PetroProbe公司的地下干馏工艺EGL原位干馏油页岩技术二.地上干馏技术对于地上干馏来说,油页岩必须经过开采、破碎、筛分和皮带运输，进入干馏炉进行干馏。破碎时油页岩被筛分为大颗粒和小颗粒，以适合于不同的干馏炉型。二.地上干馏技术在美国，一些大的石油公司已经在油页岩干馏方面做了很多工作。例如,联合石油公司已开发出世界上加工能力最大的干馏炉，10,000吨/天。但没有经过长时间的工业化生产，技术不成熟。二.地上干馏技术目前，世界上已经广泛应用的、技术成熟的块状页岩干馏技术：抚顺式园炉、SJ方炉Kiviter干馏炉Petrosix干馏炉小颗粒干馏技术：Galoter干馏炉Taciuk干馏炉ATP抚顺式工艺装置油空气空气油水分离页岩油干馏炉油废水油冷却塔干馏气油气气压缩机冷干馏气加热炉热循环气油气洗涤塔页岩半焦油页岩抚顺式干馏技术抚顺式干馏炉已经成功运行了半个多世纪，为国家能源和地方经济发展作出了很大的贡献。每台炉每天的页岩加工能力为100吨，每20台炉组成一个部，共用一个加热炉和一套页岩油冷凝回收系统。抚顺式干馏炉加工油页岩粒径为10-75mm，上段是干燥干馏段,下段是页岩半焦气化和燃烧。干馏炉为内热式垂直圆柱形炉，内径约3米，高度为10多米（上下段约各5米）。抚顺式干馏炉干馏所需热量的来源:1.半焦燃烧气化所产生的高温气体。2.干馏炉中部导入的高温循环煤气，它是由蓄热式加热炉通过部分煤气的燃烧来加热的。抚顺式干馏炉产品：页岩油（铝甑干馏油收率为65%，对于含油率高的页岩，油收率会提高);剩余干馏气(大约200Nm3/吨,热值低，约800kcal/m3)可用于发电（抚顺、龙口）。含油率高的页岩，其半焦热值较高，可销售用于燃烧发电。（抚顺油页岩半焦不行，但龙口、桦甸、窑街的可以）。抚顺炉的优点1、能处理低品位贫矿油页岩可处理含油率6%或低至5%的贫矿油页岩，其半焦固定碳含量约4%-6%，而做到热量自给有余，这是其它大部分炉型办不到的。2、对高品位油页岩,页岩油产率可提高对高品位油页岩，抚顺炉的油收率可达75~80%。3.干馏气除干馏炉自用外，还能剩余，可做锅炉燃料,或内燃机燃料、产汽发电。4、结构简单、维修方便5、操作容易掌握，能长期运转，投资较国外炉型低得多,建设期也短。抚顺炉的缺点1、页岩利用率不高抚顺炉只能处理块状页岩，小于8毫米的颗粒不能用，颗粒页岩约占20%，因此页岩利用率约仅80%，甚至更低。2、单炉处理量小抚顺炉的单炉处理量太小,仅100t/日,难于放大；因而只适用于小规模的页岩油厂。3.油收率不高抚顺炉的油收率对于低品位油页岩约为铝甄的65%,对高品位油页岩可达约80%；低于国外一些干馏工艺的90%。4.产生的气体热值低5.冷凝回收系统和设备庞大，冷却用水量多。6.三废污染有待改进。三江SJ方形干馏炉SJ型气燃式方炉的优点(1)原料适应性广SJ型气燃式方炉能处理烟煤、褐煤及油页岩。(2)油收率较抚顺式炉为高油收率较抚顺炉略高10%左右，可达75-80%。(3)处理量较抚顺式炉为高抚顺炉日处理100t，由于炉底风头布风直径的限制，炉子内径不宜再放大。SJ型方炉已可放大至日处理500t。(4)结构简单、操作易控，生产稳定(5)投资低，建设期短,经济效益较高缺点：(1)原料块度范围有限制，不能处理颗粒SJ型气燃式方炉，与各种块状炉一样，只能处理块状原料8mm以上。(2)油收率较颗粒页岩干馏炉低SJ型气燃式方炉油收率约铝甄含油率的75-80%，比较颗粒页岩炉子的85-90%为低。(3)处理量不够大处理量虽较抚顺炉高，但较Kiviter炉、Petrosix炉的处理量低得多。(4)干馏气热值低(5)只能用干馏气供热（窑街、桦甸、龙口可用）(6)存在三废环保问题爱沙尼亚Kiviter干馏炉爱沙尼亚Kiviter干馏炉干馏炉上段是油页岩的干燥和干馏干馏气在中部的燃烧室内燃烧后产生高温气体，水平地通过逐渐下降的页岩层（百叶窗式），将页岩加热至500℃。下段通入冷循环干馏气，对页岩半焦进行冷却，回收半焦的显热。爱沙尼亚Kiviter干馏炉Kiviter干馏炉是一种垂直圆柱形干馏炉，已被成功应用20多年日加工油页岩为200吨和1000吨两种页岩粒度(25-125mm)（爱沙尼亚页岩易碎，粒度不能太小）爱沙尼亚Kiviter干馏炉干馏炉油收率为75-80%（爱沙尼亚油页岩含油率高）干馏炉热效率:70%产品:页岩油、低热值干馏气、页岩半焦部分页岩油用于生产化工产品基维特炉的优点(1)基维特炉可处理遇热易粘结、易粉碎的页岩(2)基维特炉主要是气燃式供热，与方炉类似(3)基维特炉油收率较高75%~80%(4)基维特炉有放大的可能性爱沙尼亚有日加工1000t页岩的基维特炉，还曾建设日处理1500t的炉子。(5)基维特炉工艺较简单，操作易控制基维特炉结构较简单，建设不复杂。基维特炉的缺点(1)基维特炉处理页岩的块度有限制，一般为25-125mm，最小为10mm，颗粒页岩不能处理。(2)基维特炉的干馏气混有气燃烟气，热值低。(3)基维特炉产出页岩半焦，有相当的热值没有利用，故炉子热效率不高。(4)基维特炉产出的半焦堆于舍场会污染环境，必须及时加以植被。巴西Petrosix干馏炉Petrosix工艺装置GeologicalsectionUPPERLAYERINTERMEDIATELAYERLOWERLAYERSOILWHETEREDROCK-CLAYSILTSTONEMI–IndustrialModuleUnitShaleoilproduction:3,100bbl/dayRawoilshale:6200t/dFuelgas:75t/dayLPG:45t/daySulphur:60t/day巴西Petrosix干馏炉Petrosix干馏炉是由巴西的Petrobras石油公司（排世界第七）开发的垂直圆柱型干馏炉。已经成功运行的两套干馏炉:直径5.5m，日加工油页岩1600t直径11m，日加工油页岩6200t油页岩入炉粒径为8-50mm。巴西Petrosix干馏炉上段是油页岩的干燥和干馏下段是进入冷循环干馏气对页岩半焦进行冷却，回收热量。干馏所需热量由干馏炉中部进入，干馏气被管式加热炉加热后为干馏过程供热。产品:页岩油(铝甑干馏收率90%)，高热值干馏气和半焦佩特洛瑟克斯炉的优点炉子成熟的工艺年运转率可达95%的以上油收率高，可达铝甄油收率的85~90%干馏气热值高，可作为城市煤气，或工业、化工利用单炉处理量大，日加工6000t油页岩，是当前世界上处理量最大的块状页岩干馏炉。机构较简单操作易控制，运转较稳定佩特洛瑟克斯炉的缺点只能处理12~80mm的块页岩，小于12mm的颗粒页岩不能用于加工。油页岩在炉内干馏生成的页岩半焦冷却后即排出炉外没有利用其潜热页岩半焦在巴西堆放操场污染环境四.小颗粒页岩干馏炉Galoter干馏炉10114912876351-烟气加热页岩干燥器；2-旋风气固分离器；3-岩灰混合加料器；4-转筒干馏炉；5-脱尘室；6-空气流送燃烧室；7-旁路；8-旋风分离器；9-旋风分离器；10-余热锅炉；11-灰尘换热器；空气烟气灰空气烟气空气去静电除尘烟囱改进的葛洛特Enefit280的设想工艺流程Galoter干馏炉Galoter干馏炉由彼得格勒设计院设计，属于水平圆柱旋转式固体热载体干馏炉。目前有两套干馏炉在EstonianNarvaPowerPlant运行。另有一套在VKG被建成投产。油页岩粒度0-25mm。Galoter干馏炉在干馏炉内，干燥的页岩和高温的页岩灰混合，并被加热到500℃，之后页岩油和干馏气被导出。页岩半焦和页岩灰进入垂直的沸腾床燃烧室，生成的高温页岩灰再被循环去加热油页岩。高温烟气被用于干燥油页岩。Galoter干馏炉加工能力为3000t/天。正在建设的改进型的Galoter炉，Enefit280,每小时280吨，每天6000吨。页岩油铝甑干馏收率85~90%。副产高热值干馏气体。葛洛特炉的优点(1)能处理0~25mm的颗粒，页岩利用率高100%。(2)葛洛特炉的页岩油收率高达铝甑的90%。(3)葛洛特炉的处理量大,UTT3000的日加工油页岩达3360t,适用于大中型页岩油厂。(4)葛洛特炉的干餾气热值高，干餾是固体热载体加热,炉出口油气没有气体热载体稀释,因此干餾气热值高、价值高，可用于生产LNG。(5)葛洛特炉的冷凝回收系统较小，由于炉出口油气只是热解生成的油气,没有被氮气冲稀，体积小，因此冷凝回收系统也相对小很多倍。(6)葛洛特炉己是较成熟的工艺经过长达50多年的开发、逐步放大,不断改进，UTT3000也已经历了三十年的运转改进,至今己能长期连续运转。(7)葛洛特装置属于环境友好型工艺葛洛特工艺产生的三废少。干餾污水主要是热解水,其量小,可以送电站锅炉烧掉。干餾气脱硫后作为民用或锅炉燃料，或生产LNG。页岩灰烧的很干净，可用于建材，或填埋植被，对环境无影响。葛洛特炉的缺点(1)葛洛特炉结构复杂葛洛特炉本体包括喷射干燥页岩、迥转式固体热载体页岩灰加热干餾页岩及页岩半焦喷射燃烧生成热页岩灰作热载体。结构复杂,机械多、运转掌控难。(2)葛洛特炉维修时间较长。(3)葛洛特炉投资高,建设时间长。2006年，爱沙尼亚民营的VKG页岩油公司自俄罗斯圣彼得堡原子能公司进口了葛洛特工艺技术,于2010年建设了一台改进的UTT3000,于4月投入试运。2007年，中国电力投资公司吉林能源公司曾与圣彼得堡原子能公司TTU分公司多次互访,并曾签订了备忘录,向该公司购买葛洛特专用技术、及设计图纸,计价500万美元(利用桦旬页岩筹计一套UTT3000装置),后因桦甸方面提出页岩矿的开发受制于铁路沿线太近的问题等原因、而使吉林能源公司退出了桦甸油页岩的开发利用，从此也就中断了引进葛洛特工艺的考虑。葛洛特炉的进展2009年，爱沙尼亚EestiEner