页岩蜡的生产项目大学论文.doc
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1、油 页 岩 蜡 生 产 项 目一、项目提出背景和依据及意义油页岩(腐泥煤)为非常规油气资源,其开发主要是通过低温干馏(热解)获取石油代替品页岩油,或者直接燃烧用以产汽发电,余下的油页岩灰为建材原料。本项目提出是在油页岩干馏或燃烧之前用有机溶剂首先浸取油页岩,从中获取经济价值较高的油页岩蜡,提完蜡的油页岩在用以干馏(炼油)或燃烧(发电)。1、提完蜡后的油页岩对干馏或燃烧无任何负面影响,反而能起到积极作用.1.1对干馏产油率无影响。因提完蜡后的油页岩当中吸附一定量的有机溶剂,在低温干馏过程当中解吸出来成为页岩油组分,理论计算产量应略有增加,因吸附有机溶剂量大于浸取出来的蜡量。此外,由于油页岩蜡提出
2、,增加了油页岩内部孔道(内表面积增大),在热解过程当中有利于页岩油导出和扩散,减少了聚合反应(形成半焦)和页岩油二次热解几率。1.2有利于页岩油油品质量提高。a)吸附在油页岩当中的有机溶剂成为页岩油组分,因有机溶剂为石油炼制当中优质的汽油馏分。b)油页岩蜡在低温热解过程当中,进行脱羧、脱羰、脱羟基反应,形成烷烃基页岩油,其分子相对较大。若干馏前将页岩蜡提出,则页岩油组分当中轻组分相对增加。c)由于油页岩内表面积增加,减轻页岩油聚合和热解反应,页岩油当中重组分相对减少。页岩油理化性质总体表现为密度、粘度、凝固点明显降低。1.3有利于油页岩燃烧。a)内表面积增加,有利于氧扩散传质过程。b)吸附的有
3、机溶剂热值大于提取出来的油页岩蜡。c)油页岩挥发份增加,即燃烧比增加,有利于燃烧。2、油页岩干馏或燃烧前提取油页岩蜡有很好的经济价值油页岩蜡在油页岩当中虽然含量不高(含量高低主要取决于油页岩形成的原始物质),通常干基含量在1%左右。若干基含量1.3%,蜡收率按80%计,每100t油页岩可提1t油页岩蜡。油页岩在蜡成本当中可视为零,生产所需的水、电、汽由干馏炼油厂或燃烧发电厂提供,管理依靠项目依托企业,油页岩蜡综合成本8000-10000元/t,然而褐煤蜡2009年国内市场售价为30000元/t左右,其利润空间大。3、填补国内、外油页岩开发项目当中一项空白纵观国内、外油页岩开发过程当中,无一家工
4、业化生产企业和科学院所对此研究,此环节往往被人忽视。一来人们认为其含量在油页岩当中较低,不值得研究和提取,二来人们对油页岩蜡研究认识不深,从事其开发利用人就更少。本项目提出在油页岩干馏炼油或燃烧发电之前,为生产过程当中增加的一个环节,公用工程、辅助工程、管理等设施完全依托油页岩开发主业,不为很好的技术经济价值,而且为油页岩综合开发开辟了一条新的途径,并填补了国内、外油页岩开发的一项空白。4、油页岩蜡深加工,不但可延长产业链,而且经济附加值高油页岩蜡颜色较深,在使用上受到一定限制。浅色精制蜡生产,就是通过强氧化剂进行氧化脱色,使之变成高碳脂肪酸,然后再以其为基础进行合成各种牌号浅色蜡。该生产工艺
5、采用以油页岩蜡代替专业铬鞣剂厂生产所用的还原剂葡萄糖,在得到浅色精制蜡的同时又得到皮革行业鞣制过程中用量最大、性能最好的硫酸铬鞣粉剂,一举两得,资源利用和工艺技术非常合理。其铬鞣剂与专业铬鞣剂厂相比,可节省大量葡萄糖和硫酸,并且铬鞣剂质量性能优异,能赋予皮革特殊功效(自然光亮、蜡感)。该项技术为国内独家技术,其产品在国内具有垄断性。浅色精制蜡和硫酸铬鞣剂粉均能形成系列产品,并且有很高的经济附加值。5、油页岩蜡有较好的市场前景和较强的市场竞争力目前国内、外无一家油页岩蜡企业。类似的褐煤蜡企业,国际上只有一个褐煤蜡超级大国德国,垄断着国际市场。国内原有几家褐煤蜡厂相继破产或停产,主要原因资源枯竭和
6、经营机制所致。油页岩蜡及其深加工制品,工艺技术成熟,资源利用合理,为油页岩开发过程中的一个环节,成本低。而国内、外褐煤蜡企业则不然,均以褐煤蜡为主产品,成本相对较高。所以油页岩蜡有很强的市场竞争力。6、资源有保证,生产工艺技术成熟我国油页岩资源储量之大,仅次于煤炭,位居世界第四位。用以干馏炼油或燃烧发电开发企业国内已为数不少,并且大有逐年增加趋势。所以用于生产油页岩蜡的资源有保证,无需任何顾虑。关键取决于其品位和干馏炼油及燃烧工艺。因油页岩蜡生产所需的油页岩粒度为1-10mm,若采用块状干馏工艺,如中国抚顺式干馏炉、巴西佩洛特瑟克斯、爱沙尼亚基维特、美国页岩泵等,则只能从干馏无法利用的小颗粒页
7、岩中提取油页岩蜡,资源没有得到充分的利用。若采用中国大连理工新法干馏、爱沙尼亚葛洛特、澳大利亚塔瑟克、德国鲁奇鲁尔盖斯等干馏工艺,或者采用流化床、循环流化床燃烧发电的油页岩,完全可以先提蜡,后炼油或发电,资源利用比较合理。油页岩蜡与褐煤蜡生产工艺技术相同,在国内有相当丰富的生产经验。浅色精制生产技术科技含量高,保密性好,为国内独家技术,同样有多年生产实践。所以,从事油页岩蜡及其深加工生产,无任何技术风险。二、生产工艺技术及产品质量1、生产工艺技术本项目为炼油厂或发电厂生产过程中的一个环节,干馏、发电之前,或者块状干馏无法利用小颗粒油页岩。经破碎、筛分后,110mm作为油页岩蜡生产原料,1mm作
8、为干馏原料或者电厂燃料,若油页岩腐植酸含量高,也可作为腐植酸制品原料(可节省破碎费用)。粒度合格油页岩装入萃取罐中,其油页岩为载体,油页岩中蜡质为溶质,有机溶剂为萃取溶剂,加热条件下在萃取罐中进行质交换,既油页岩中的蜡质向溶剂当中扩散,形成含蜡溶液。该蜡溶液进入蒸发系统,使蜡液与溶剂分开。溶剂气体经冷凝成液体,往复使用。蜡液经冷却、成型、包装成为商品油页岩蜡。萃取过后的油页岩,用过热蒸汽进行汽提,脱出油页岩中残留的溶剂。经冷凝、油水分离后,溶剂往复使用,水经处理后排放。提完蜡的油页岩从萃取罐中排出,作为下一道工序原料(炼油或燃烧)。其生产工艺流程如下:油页岩蜡化学组成和产品理化性能,主要取决于
9、油页岩成岩原始物质,其次取决于浸取有机溶剂性质,再次取决于生产过程控制。油页岩蜡为国内、外空白产品,自然没有标准可言,由于其组成与褐煤蜡相似,产品理化指标完全可以用来借鉴,其检测方法采用对应的国家标准。随着油页岩蜡行业发展,结合企业自身实际情况,再根据用户对蜡使用和要求情况,开始时制定出企业标准,然后上升到行业标准或国家标准。褐煤蜡质量标准和检测方法见下表:三、生产工艺选择,生产规模及产品方案1、生产工艺选择目前国内、外煤蜡生产工艺技术有两种,一种德国槽带筛式连续萃取;另一种为罐组式间歇萃取。本项目采用罐组式间歇萃取,其理由如下:1.1结合油页岩开发主业(干馏炼油和燃烧发电)油页岩粒度情况确定
10、该工艺。罐组式要求粒度1-10mm,连续萃取要2mm。1.2油页岩含蜡量较低,罐组式生产温度、压力相对较高,有利于产蜡率提高。而连续萃取适合于高品位的煤蜡生产。1.3罐组式生产国内已有30多年历史,有着相当丰富的生产实践经验和相关人力资源。而连续萃取生产工艺,目前世界上只有德国拥有,国内吉林舒兰曾经在上世纪80年代从德国引进该项技术,虽然建设安装竣工,但一直没有投入生产。采用该技术,虽然先进,但存在一定风险。1.4罐组式提完蜡的页岩粒度有利于下一步开发利用。干馏炼油可采用颗粒干馏工艺,如大连理工新法干馏、爱沙尼亚葛洛特、澳大利亚塔瑟克、德国鲁奇盖尔盖斯等。若燃烧发电,该粒度非常适合流化床、循环
11、流化床锅炉,对电厂而言可省去破碎工序。2、生产规模生产规模的确定,应以油页岩开发主业为基础,。炼油厂若采用块状干馏工艺,则油页岩蜡生产规模,以干馏无法利用的小颗粒,扣除油页岩蜡浸取无法利用(1mm)的油页岩为标准;炼油厂若采用小颗粒干馏工艺或电厂采用循环流化床燃烧,则生产规模,以扣除油页岩蜡浸取无法利用(.%,可考虑从事油页岩蜡生产。提完蜡的油页岩再用于干馏炼油或燃烧发电,无任何影响,反而能起到积极作用,并能获得较高的经济附加值。1.1对干馏产油率无影响。因提完蜡后的油页岩当中吸附着一定量的有机溶剂,在低温干馏过程当中解吸出来成为页岩油组分。此外,由于油页岩蜡的提取,增加了油页岩的内部孔道(内
12、表面积增大),在热解过程当中有利于页岩油导出和扩散,减少了聚合反应(形成半焦)和页岩油二次热解几率。1.2有利于页岩油油品质量提高。吸附在油页岩当中的有机溶剂经干馏解析后成为页岩油组分,因该有机溶剂为石油炼制当中优质的汽油馏分;油页岩蜡在低温热解过程当中,进行脱羧、脱羰、脱羟基反应,形成烷烃基页岩油,其分子相对较大。若干馏前将页岩蜡提出,则页岩油组分当中轻组分相对增加;由于油页岩内表面积增加,减轻了页岩油聚合和热解反应,页岩油当中重组分相对减少。页岩油理化性质总体上表现为密度、粘度、凝固点明显降低。1.3有利于油页岩燃烧。内表面积增加,有利于氧扩散和传质;油页岩吸附的有机溶剂单位热值大于提取出
13、来的油页岩蜡;油页岩挥发份增加,即燃烧比增加,有利于燃烧。1.4油页岩蜡经济性好。油页岩蜡在油页岩当中虽然含量不高(含量高低主要取决于油页岩形成的原始物质),通常干基含量在1%左右。若干基含量1.3%,蜡收率按80%计,每100t油页岩可提取1t油页岩蜡。油页岩在蜡成本当中可视为零成本,生产所需的水、电、汽能源由干馏炼油厂或燃烧发电厂提供,管理等辅助设施依靠项目依托企业,油页岩蜡综合成本在8000-10000元/t左右,然而蒙旦蜡(褐煤蜡、泥炭蜡、油页岩蜡国际上统称为蒙旦蜡)2009年国内市场售价为30000元/t左右,其利润空间较大。1.5油页岩蜡发展前景广阔。油页岩蜡深加工,不但可延长产业
14、链,而且经济附加值相当高(610万元/吨)。 该生产工艺采用以油页岩蜡代替常规专业铬鞣剂厂生产所用的还原剂葡萄糖,在得到浅色精制蜡的同时,又得到皮革行业鞣制过程中用量最大、性能最好的硫酸铬鞣粉剂,一举两得,资源利用和工艺技术非常合理。其铬鞣剂与专业铬鞣剂厂相比,可节省大量葡萄糖和硫酸。并且铬鞣剂质量性能优异,能赋予皮革特殊功效(自然光亮和蜡感)。该项技术为国内独家技术,其产品在国内具有垄断性。浅色精制蜡和硫酸铬鞣剂粉均能形成系列产品,并且有很高的经济附加值。1.6结论。 纵观国内、外油页岩开发过程当中,无一家企业和科学院所对此研究,此环节往往被人忽视。一来人们认为其含量在油页岩当中较低,不值得
15、研究和提取;二来人们对油页岩蜡研究和认识不深,从事其开发利用人就更少了。本项目提出是在油页岩干馏炼油或燃烧发电之前,在不影响主业的前提下,增加的一个生产环节,公用工程、辅助工程、管理等设施完全依托油页岩开发主业,不但有很好的经济价值,而且也为油页岩综合开发开辟了一条新的思路,填补了国内、外油页岩开发的一项空白。2. 腐殖酸2.1油页岩作为腐殖酸制品生产原料可行性。油页岩当中腐殖酸含量虽然不高,但是生产成本低。因该生产为干馏炼油或燃烧发电当中的一个环节,公用工程、辅助工程、管理设施等完全可依托主业。再加上干馏无法利用的小颗粒和细油页岩,油页岩可视为零成本;从油页岩成煤原始物质可知,油页岩当中的腐
16、殖酸活性远好于其他(褐煤、泥炭、风化煤等)来源的腐殖酸,因其中的腐殖酸分子较小(大部分为黄腐殖酸);此外,通过氧化的办法(如硝酸氧化)还可以提高其腐殖酸含量的。2.2开发意义。若能从事腐殖酸生产,或者与其他腐殖酸原料一起生产,不但可以免去干馏过程中细油页岩麻烦,而且为油页岩综合利用开发开辟了一条新路,也填补国内外油页岩综合开发当中一项空白。同时,也能提高油页岩的经济附加值。2.3腐殖酸及其应用。腐植酸是动植物的残骸,主要是植物遗骸,经过一系列的地球物理、化学过程形成和积累起来的一类天然组成的结构复杂的脂肪芳香族羟基酸的有机物。腐植酸及其衍生物在农业、工业、医药、畜牧、环保方面作为抗旱剂、生长剂
17、、饲料添加剂、石油钻井液处理剂、陶瓷增强剂、锅炉防垢剂、工业循环水质稳定剂、铅蓄电池阴极板膨胀剂、混凝土减水剂、重金属废水处理剂等,有着十分广阔的应用领域。产品主要有腐植酸、硝基腐植酸、及其腐植酸盐等三大类数以百计的产品。这些原则产品由最初在农业开发中的应用,逐步渗入工业、矿业、医药、保健乃至环境治理等众多应用领域。2.4腐殖酸发展前景。20世纪90年代至今,全球进入绿色产业革命和循环经济时代,我国也在经济建设中落实科学发展观,实施人与自然、资源利用与环境保护协调和谐发展的战略决策。人们生产生活使用的肥料、农药、处理剂、吸附剂、化学品和医药保健品等,凡是涉及绿色环保和食品安全产业链上的要素,无
18、不把注意力转向腐植酸的开发应用上来。尤其是在农业方面,我国为农业大国,随着绿色农业出现和食品安全日益受到关注,腐植酸应用的重点转向土壤环境保护,长效缓释肥料方面,产量和需求量有逐年增长的趋势。我国腐植酸产业进入了新的发展时期。特别是最近几年,行业协会大力倡导绿色环保肥料和绿色环保农药的发展的思路,将腐植酸产业与全社会的绿色行动挂钩,把科学应用腐植酸与保障食品源头安全有机结合,给传统的腐植酸赋予了新的理念和内涵,明显扩大了腐植酸的发展空间。3.干馏炼油3.1根据油页岩(硬度大)破碎耗能大特点,按粒度等级选择不同干馏炉和干馏工艺进行干馏热解。例如:把油页岩分成、三个等级。前两种采用块状干馏炉,如德
19、国鲁奇三段炉、巴西佩特洛萨克斯、爱沙尼亚基维特、吉林成大弘晟干馏炉、抚顺炉、茂名圆炉、气燃炉等。最好分别进入两个独立干馏系统,这样有利于配量的调整和产油率提高;采用德国鲁尔盖斯、爱沙尼亚葛洛特、澳大利亚、大连新法干馏等。建议:小颗粒油页岩干馏最好与循环流化床锅炉联姻,充分利用循环热灰的热作为干馏热源(固体热载体),或者热烟气作为干馏间接热源,产油率和热效率都很高,尤其是热效率。油页岩和矿物质(灰分)都是热的不良导体,导热系数小,传热速度慢,因此粒度的大小对传热过程的影响尤其显著,进而影响页岩油的产率和干馏炉效率。粒度越大,传热越慢,油页岩粒内外温差越大,粒内页岩油蒸气的扩散和停留时间增加,页岩
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