桦甸油页岩及其半焦基础特性分析.pdf

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1、第30卷第1期东北电力大学学报Vo1．30．No．12010年2月JournalOfNortheastDianiiUniversityFeb．，2010文章编号：1005—2992(2010)O1—0015—06桦甸油页岩及其半焦基础特性分析孙凯(吉林成大弘晟能源有限公司，吉林桦甸132400)摘要：对油页岩及其半焦基础特性进行了研究并进行了比较，这包括它们的密度、含油率、灰渣成分、灰熔融温度、可磨性、半焦的浸水及干燥实验、页岩油油品分析和瓦斯气体分析。结果表明，桦甸油页岩是一种高灰分、高挥发分、低热值和具有中等结渣倾向的劣质燃料，不同矿区的油页岩的品质有区别；油页岩和半焦在灰渣成分、

2、灰熔融温度含量方面表现出了很大的相似性。对页岩油的密度、粘度、凝点、馏程等进行了测定，并对瓦斯气体的成分进行了分析。关键词：油页岩；半焦；基础特性中图分类号：TK223文献标识码：A油页岩是一种富含有机质，具有微细层理，可以燃烧的细粒沉积岩。油页岩主要由藻类等低等生物经腐化和煤化作用而生成，其中包含了原生有机物，在石油溶剂中它们是不溶的，热解时可以制取大量的页岩油，属于高灰分的固体可燃有机岩，灰分含量大于40％，一般含油率3．5％至30％。油页岩是一种重要的能源，在化石燃料中，它的储量折算成发热量仅次于煤而列第二位，如将它折算成页岩油，世界上的页岩油储量将是4750亿吨，相当于目前世界

3、天然原油探明可采储量的5．4倍⋯。吉林省油页岩资源主要分布于中西部的农安、前郭和东部的桦甸、汪清等地。西部油页岩储量丰富，保有储量达168．95亿吨，约占全省储量的95．6％，但其含油率(5．1％～5．7％)、发热量(4187kJ／kg)及勘探程度均较低，灰分较高，矿层产状平缓，埋藏浅，宜于露天开采。东部油页岩储量为7．8l亿吨，占全省储量的4．4％，含油率(4．4～21％，平均12％)及发热量(平均9630kJ／kg)较高，属优质油页岩，且其贮存集中，埋藏较深，宜于地下开发。为掌握桦甸油页岩特性，并为大项目提供基础，东北电力大学承担了科技部振兴老工业基地重大专项“油页岩炼油、半焦发电

4、及灰渣综合利用”的研究。本文即是该专项部分基础研究成果。1试验样品油页岩样品来自桦甸一矿四、五、六层和二矿十一、十二层比较具有代表性的五个矿井。半焦是在油页岩工程研究中心半焦制备实验装置上制得，瓦斯气是在制取半焦的过程中，当干馏炉内温度分别为300oC、350℃、400oC、450oC、500℃、520℃时进行取样。页岩油是在制取半焦过程中，将冷凝器中的页岩油与水经过离心分离后进行油品检测。样品的工业分析、元素分析和发热量如表1和表2所示。收稿日期：2009—12—10作者简介：孙凯(1957一)男，吉林成大弘晟能源有限公司高级工程师，主要从事采矿及油页岩综合开发16东北电力大学学报第

5、30卷表2半焦工业分析、元素分析、发热量2试验结果和分析2．1密度油页岩密度，主要决定于沉积过程中所渗入的矿物质含量及其密度。通常，油页岩的密度随矿物质含量的增加而增大。密度是反映物质性质和结构的重要参数，同一产地的油页岩，其密度愈大时，含油率愈低。基于这种性质，故在油页岩开采场中可用简单的测密度方法大致判定油页岩的品位。(1)自然堆积密度分别取粒度范围4—20mm的油页岩和半焦置于容量为1．0升的烧瓶中铺平，测量样品的总质量，进而计算半焦和油页岩的自然堆积密度。每个样品测量两次，取平均值。油页岩和半焦自然堆积密度见表3。表3油页岩和半焦自然堆积密度(g／cm。)由表3可以看出：不同矿

6、层的油页岩和半焦的自然堆积密度相差不大，同一矿层的油页岩和半焦的自然堆积密度相差也不大。(2)真相对密度油页岩的真相对密度(TRD)是指不包括油页岩中孔隙的单位体积的油页岩质量，是计算油页岩层平均质量与油页岩品质研究的一项重要指标。油页岩和半焦的真相对密度测量如表4，每个样品测量两次后取平均值。表4油页岩和半焦的真相对密度TRD嚣(g／era。)由表4可以看出：不同矿层的油页岩的真相对密度相差不大，但是半焦的真相对密度差别就比较大，这主要是由于各个矿层的油页岩含油率不同造成的；同一矿层(二矿l2层除外)的油页岩和半焦的真相对密度相差却是很大的，这是由于热解过程中页岩油和部分挥发分的析出

7、导致半焦疏松多孔，从而第1期孙凯：择甸油页岩及其半焦基础特性分析l7密度变小。下面油页岩含油率的测定验证了这一点，一矿四层的含油率最高，油页岩和半焦密度相差最大，二矿12层的含油率最低，油页岩和半焦密度相差最小。2．2油页岩含油率油页岩含油率测定，亦称铝甄分析，是评价油页岩用于炼油经济性的重要指标。油页岩含油率的测定是将油页岩置于特制的铝甄中在隔绝空气的条件下，以规定的升温速率加热到520℃，并保持一定的时间，干馏后生成的油气经冷凝后，测定页岩