【摘要】：中國(guó)具有豐富的油頁巖資源,油頁巖儲(chǔ)量按油折算約為476億噸,是我國(guó)可開采石油儲(chǔ)量233億噸的2倍以上。油頁巖作為一種非常規(guī)的化石能源,其開發(fā)與利用對(duì)于發(fā)展替代油氣戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),緩解我國(guó)油氣資源短缺問題將具有重要的支撐作用。目前,中國(guó)油頁巖的開發(fā)利用已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化階段。油頁巖開采采用近地表面露天開采,主要開采為埋藏深度100-400 m的淺層油頁巖。油頁巖加工煉制技術(shù)主要以撫順爐技術(shù)為主,但撫順爐技術(shù)存在原料利用率低,油收率低,以及頁巖油重質(zhì)組分含量高等問題。中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所開發(fā)的兩套內(nèi)構(gòu)件移動(dòng)床技術(shù)可解決撫順爐技術(shù)的瓶頸,并且這兩套技術(shù)已經(jīng)完成了中試。本研究建立了油頁巖熱解動(dòng)力學(xué)模型,對(duì)兩套內(nèi)構(gòu)件移動(dòng)床爐子進(jìn)行熱力學(xué)平衡計(jì)算,分別確定了間接加熱內(nèi)構(gòu)件移動(dòng)床油頁巖熱解所需干餾氣的循環(huán)供熱量,以及內(nèi)構(gòu)件移動(dòng)床固體熱載體油頁巖熱解所需灰渣的循環(huán)供熱量。另外,建立了兩套新技術(shù)的油頁巖煉制過程。對(duì)兩套新技術(shù)的煉制過程進(jìn)行單元過程的建模與模擬。在模擬的基礎(chǔ)上,對(duì)兩套新技術(shù)的煉制過程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性能分析,并與傳統(tǒng)的撫順式煉制過程進(jìn)行比較。發(fā)現(xiàn)間接加熱內(nèi)構(gòu)件移動(dòng)床煉制過程和內(nèi)構(gòu)件移動(dòng)床固體熱載體煉制過程具有競(jìng)爭(zhēng)力的原油價(jià)格分別為51$/bbl和53$/bbl,而撫順式煉制過程的競(jìng)爭(zhēng)力原油價(jià)格為58$/bbl。2017年國(guó)際原油價(jià)在50$/bbl左右波動(dòng),兩套新技術(shù)的煉制過程的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)較明顯。本研究對(duì)兩套新技術(shù)的油頁巖煉制過程進(jìn)行系統(tǒng)集成,主要解決油頁巖熱解產(chǎn)生的頁巖油品質(zhì)差的問題。分別針對(duì)間接加熱內(nèi)構(gòu)件移動(dòng)床油頁巖煉制過程和內(nèi)構(gòu)件移動(dòng)床固體熱載體油頁巖煉制過程提出了煤輔助油頁巖制液體燃料過程和化學(xué)鏈增強(qiáng)的油頁巖制液體燃料過程。首先分別對(duì)提出的兩種集成過程進(jìn)行工藝參數(shù)分析和模擬計(jì)算。在模擬基礎(chǔ)上,分別對(duì)兩種集成過程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性能的評(píng)價(jià)分析。發(fā)現(xiàn)煤輔助油頁巖制液體燃料過程和化學(xué)鏈增強(qiáng)的油頁巖制液體燃料過程的輕組分加氫提質(zhì)情景下的成本最低,收益最高。另外,特別是在低油價(jià)50$/bbl時(shí),這兩種集成系統(tǒng)的投資利潤(rùn)率分別為7%和5%,表現(xiàn)出較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。本研究建立了油頁巖/煤制液體燃料過程生命周期環(huán)境影響和成本評(píng)價(jià)模型。環(huán)境性能方面,傳統(tǒng)撫順油頁巖制液體燃料和煤制液體燃料的空氣污染物排放較嚴(yán)重,特別是CO_2和PM2.5的排放。新油頁巖制液體燃料創(chuàng)新路線的空氣污染物排放較撫順油頁巖制液體燃料有明顯降低,特別是化學(xué)鏈增強(qiáng)的油頁巖制液體燃料路線的空氣污染物排放與石油路線的基本相當(dāng)。內(nèi)部成本分析發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)撫順油頁巖制液體燃料和煤制液體燃料產(chǎn)品成本相當(dāng),其與常規(guī)石油煉制的競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)原油價(jià)格在70$/bbl左右。而煤輔助油頁巖制液體燃料過程和化學(xué)鏈增強(qiáng)的油頁巖制液體燃料過程的競(jìng)爭(zhēng)力原油價(jià)格為58$/bbl和55$/bbl。生命周期成本分析發(fā)現(xiàn)油頁巖制液體燃料過程的生命周期成本較其內(nèi)部成本增加幅度小,而煤制液體燃料過程的增加幅度較大,導(dǎo)致生命周期成本接近于100$/bbl,主要是因?yàn)镃O_2排放大造成外部成本較高。
【圖文】：

澳大利亞斯圖亞特采用 ATP 技術(shù)建立了大型的油頁巖煉制工廠。2008 年撫順油頁巖煉制廠引進(jìn)了一臺(tái) ATP 爐，單爐的處理量為 6000 t/d 的油頁巖，爐直徑為 8 m，長(zhǎng)度為 62 m，運(yùn)行中的單爐油頁巖處理量為 3000 t/d[41]。ATP 干餾爐主要分為三段：干燥段、干餾段和燃燒段[5]，其結(jié)構(gòu)圖如圖 1-9 所示。在干燥段，頁巖顆粒表面溫度升高到 250 ℃左右，顆粒表面水分及部分內(nèi)部毛細(xì)管水分被脫除。在干餾段，頁巖顆粒與燃燒段返回的部分燃燒后的 750 ℃灰渣混合，頁巖顆粒溫度升高到 500 ℃，此時(shí)頁巖顆粒發(fā)生熱解反應(yīng)，熱解產(chǎn)生油氣混合物和焦炭。油氣經(jīng)冷凝分離回收，而焦炭則燃燒產(chǎn)生頁巖灰，經(jīng)循環(huán)為頁巖熱解提供熱量[42]。ATP 爐的優(yōu)勢(shì)有高原料利用率和高油收率。另外，單爐的處理量大，為 6000 t/d。但是，該爐的投資大。因?yàn)榧庸ち繛?6000 t/d 的 ATP 爐很龐大（直徑 8 m，長(zhǎng) 62 m，重 2500 t），需要分段制造后組裝，，建設(shè)時(shí)間長(zhǎng)。另外，ATP 爐維修時(shí)間長(zhǎng)，運(yùn)行時(shí)間短[15]。

術(shù)術(shù)采用的是電加熱的方式，通過生產(chǎn)井，將電加熱/min 的加熱溫度升溫到轉(zhuǎn)化溫度，預(yù)計(jì)加熱到頁巖ICP 工藝還增設(shè)了冷凍墻技術(shù)，通過冷凍墻技術(shù)可止頁巖層熱解產(chǎn)生的流體向外溢出，不僅提高了采殼牌公司開展了冷凍墻技術(shù)的大規(guī)模試驗(yàn)，其中包是 2.4 米，并且建立了 68 米長(zhǎng)的密封體[47]。2009殼牌開始研究向冷凍井中注入氨水，通過氨水循環(huán)牌的 ICP 技術(shù)示意圖[47]。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE662

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張大權(quán);張家強(qiáng);王玉芳;唐躍;于汶加;;中國(guó)非常規(guī)油氣勘探開發(fā)進(jìn)展與前景[J];資源科學(xué);2015年05期

2 孫龍德;朱興珊;;能源革命——中國(guó)油氣發(fā)展未來之路[J];國(guó)際石油經(jīng)濟(jì);2015年01期

3 劉哲語;徐奕豐;房倚天;黃戒介;張永奇;趙建濤;;兩段式煤氣發(fā)生爐與灰熔聚流化床氣化爐對(duì)比[J];煤氣與熱力;2014年12期

4 柏靜儒;林衛(wèi)生;潘朔;王擎;;油頁巖低溫?zé)峤膺^程中輕質(zhì)氣體的析出特性[J];化工學(xué)報(bào);2015年03期

5 李振宇;盧紅;朱慶云;王春嬌;;我國(guó)未來汽柴油消費(fèi)需求預(yù)測(cè)[J];中國(guó)能源;2014年08期

6 王中銀;;我國(guó)煤制油項(xiàng)目進(jìn)展[J];煤炭加工與綜合利用;2014年08期

7 許迪愷;Tong Andrew;曾亮;羅四維;范良士;;鐵基移動(dòng)床化學(xué)鏈技術(shù)進(jìn)展[J];化工學(xué)報(bào);2014年07期

8 楊慶春;張俊;楊思宇;錢宇;;油頁巖綜合利用過程建模與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J];化工學(xué)報(bào);2014年07期

9 白章;柏靜儒;王擎;李雪梅;;撫順式油頁巖干餾工藝系統(tǒng)模擬及分析[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年14期

10 盧紅;李振宇;李雪靜;朱慶云;;我國(guó)汽柴油消費(fèi)現(xiàn)狀及中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)[J];中外能源;2014年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 遲姚玲;李術(shù)元;丁福臣;王虹;葛明蘭;任曉光;;樺甸油頁巖熱解動(dòng)力學(xué)[A];中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)第六屆學(xué)術(shù)年會(huì)暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會(huì)論文集（下）[C];2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 項(xiàng)東;煤制烯烴過程技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析與生命周期評(píng)價(jià)[D];華南理工大學(xué);2016年

2 李恒沖;煤制天然氣的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析與生命周期評(píng)價(jià)[D];華南理工大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 楊木璽;加氫裂化全流程仿真模擬[D];北京化工大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2589080