关于油页岩干馏本体能耗的试验研究.pdf

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1、第42卷第3期化工机械359关于油页岩干馏本体能耗的试验研究周新+徐鹏钟瑜黄磊(合肥通用机械研究院)摘要探讨了油页岩干馏本体能耗的构成，通过油页岩试样的多次干馏试验和铝甄空栽试验，总结了试验过程中各升温段的耗电量数据，分析了试验总能耗中油页岩干馏本体所消耗的能量，并研究各升温段的本体能耗特点，为油页岩工业化干馏的本体能耗计算提供数据资料。关键词油页岩干馏本体能耗中图分类号TQ041文献标识码A文章编号0254-6094(2015)03-0359-05油页岩(又称油母页岩)是一种高灰分的固体可燃有机矿产，低温干馏后可得到页岩油。页岩油类似于原油，可以制成汽

2、油、柴油或作为燃料油。油页岩作为一种非常规油气资源，其储量十分丰富而且分布集中，被列为21世纪重要的接替能源。近年来，我国原油对外依存度不断提高，2011年原油进口量达2．4亿t，对外依存度约为57％，给我国的能源安全带来较大压力⋯。我国油页岩资源丰富，已探明的资源量达315亿t，预测资源量为4520亿tHl，技术可采资源量约2400亿t，理论上可回收干馏油约100亿t，因此，加快油页岩的开发利用对促进国内非常规石油开发、增加国内油气资源供给和保障能源安全具有重要意义¨1。1油页岩干馏本体能耗构成探讨油页岩的利用主要集中在提炼页岩油和发电上，因此干馏工艺

3、和燃烧锅炉的发展直接影响其使用效果。降低成本、注重环保和充分利用资源的要求促进了油页岩利用技术的革新，主要表现在干馏工艺和燃烧锅炉的改进上旧1。在设计燃烧锅炉的能源配给时，主要考虑油页岩的本体耗能、系统漏热及能源回收利用等方面，其中，比较核心的参数就是油页岩的本体耗能。油页岩主要包括油母、水分和矿物质。油母是复杂的高分子有机化合物，富含脂肪烃结构，其含量约为10％～50％(干基)；水分的含量与矿物质颗粒间的微孔结构有关，一般为为4％一25％不等；矿物质主要有石英、高岭土、粘土、云母、碳酸盐岩及硫铁矿等。油页岩干馏过程所需热量主要包括两部分：a。干馏反应吸

4、热，主要是油页岩油母质的热解吸热。油页岩受热后，油母质受热分解产生页岩油蒸汽、热解气体混合物和固定碳，矿物质和固定碳形成页岩半焦，而且一部分矿物质也可能受热分解，释放出化合水和二氧化碳。b．加热油页岩至干馏温度所需的热量，即提高其显热。这部分显热占干馏过程所需热量的大部分，首先由热载体(气体或固体)将热量传至油页岩表面，然后由表面向内部进行传热，在这个过程中油页岩干燥脱水(表面水和部分吸附水)，同时放出包藏的少量气体H1。油页岩干馏是一个非常复杂的物理和化学相结合的物性变化过程，仅依据油页岩各成分的物性变化参数进行计算是不全面的。笔者针对油页岩干馏过程中

5、的本体耗能情况，研究了试样干馏试验，以期为工业化生产过程中燃烧锅炉的设计提供数据资料。2油页岩干馏试验试验参照SH／T0508-1992，并按图1搭建试验装置H1。其中，冷接点恒温器和高温计由数字调节·周新，男，1981年11月生，工程师。安徽省合肥市，230088。360化工机械2015年表代替，恒温测试房的干球温度恒温控制在20±0．3。C，迎面风速小于0．5m／s，试验所用油页岩试样产于陕西铜川，经粉碎、筛选和干燥处理后粒度小于3mm。铝甄依据SH／T0508-1992的要求特制，加热炉配置电加热管，其总加热量为4kW。冷却槽与冰用于冷却接收器、冷

6、凝油气。笔者选用250mL的三角瓶作为接收器。用于测量铝甄温度的K型热电偶其测量范围为一200～1300。C；UP55A系列(YOKOGAWA)数字调节表用于显示、调节铝甄温度；WT230系列(YOKOGAWA)功率采集仪用于计算加热炉耗电参数；34980A系列(Agi—lent)数据采集器用于采集铝甄温度和加热炉耗电参数。测试软件自主开发，能够显示、计算测试数据，监控各参数的变化过程曲线。图1含油率测定装置1——冷接点恒温器；2——高温计；3——热电偶；4——铝甄；5——电炉；6——导出管；7——气体导出管；8——冷却槽；9——接收器；10——集气瓶；

7、1l——集水瓶试验过程依据表1所示的铝甄升温速度进行⋯，并分别进行铝甄空载、509试样、1009试样的干馏试验共计4次，其中，509试样干馏试验进行两次(509一1和509-2)，通过两次试验结果的重复性验证试验装置测试的有效性。表1铝甄升温速度在试验过程中，炉体温度与外界环境温度相差很大，输人的大部分电加热量都未能有效地用于铝甄的升温，而炉体漏热量测量的难度比较大，因此为保证各次试验数据具有可比性，需将漏热量对分析数据的影响降到最小。加热炉漏热量会因每次试验时周围环境温度和空气流速的不一致而不同，为使各次试验的漏热量大致相同，需将装置放置在一个干球温度

8、恒温控制在20±0．3。C、迎面风速小于0．5m／s的恒温测试房内，且与侧墙或天