【摘要】：我國(guó)油頁(yè)巖資源儲(chǔ)量豐富,通過(guò)熱解技術(shù)提取油頁(yè)巖富含的高附加值油氣組分,可以使油頁(yè)巖資源實(shí)現(xiàn)高值化利用。提高油頁(yè)巖熱解油產(chǎn)率及品質(zhì)是熱解工藝發(fā)展的核心。實(shí)驗(yàn)研究和工業(yè)應(yīng)用表明,一味追求熱解油收率往往會(huì)導(dǎo)致其品質(zhì)降低,給后續(xù)處理帶來(lái)更多困難。本文綜合考察反應(yīng)溫度、反應(yīng)氣氛、停留時(shí)間、負(fù)載物等工業(yè)反應(yīng)器中影響油頁(yè)巖干餾工藝油收率及品質(zhì)的常見因素,對(duì)油頁(yè)巖熱解初級(jí)產(chǎn)物二次轉(zhuǎn)化規(guī)律進(jìn)行基礎(chǔ)分析,推導(dǎo)反應(yīng)機(jī)理和調(diào)控方案。進(jìn)一步結(jié)合油頁(yè)巖綜合利用過(guò)程,分析油頁(yè)巖半焦燃燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù),探究半焦燃燒基本特性。首先利用熱重分析儀確定450~650℃為油頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)組分熱解區(qū)間,通過(guò)固定床反應(yīng)裝置進(jìn)一步確定快速熱解最佳反應(yīng)溫度為600℃,最佳反應(yīng)載氣氣速1 L/min。將水蒸氣作為二次轉(zhuǎn)化的添加劑,以惰性的石英砂作為二段床料,研究非催化環(huán)境中水蒸氣在不同溫度和停留時(shí)間下對(duì)二次反應(yīng)轉(zhuǎn)化的影響。結(jié)果表明,停留時(shí)間0~3 s二次反應(yīng)主要為裂解過(guò)程,水蒸氣的存在能夠提高油品中脂肪烴含量,同時(shí)抑制芳烴縮聚,增加汽柴油餾分產(chǎn)率。停留時(shí)間增加至3~5 s時(shí),二次反應(yīng)主要為縮聚過(guò)程,汽柴油餾分收率保持穩(wěn)定,減壓餾分油(VGO)組分收率下降約30%。此后,進(jìn)一步探究催化條件下第二段負(fù)載物對(duì)熱解油氣的影響。結(jié)果表明,在考察的停留時(shí)間范圍內(nèi)頁(yè)巖灰具有相對(duì)適中的催化活性來(lái)調(diào)控?zé)峤鈸]發(fā)分產(chǎn)物的二次反應(yīng),總體上頁(yè)巖灰作為催化載體的熱解油收率約為相同條件下FCC催化劑的1.8倍左右。水蒸氣氣氛能進(jìn)一步提高熱解油收率約5%左右,并能在一定程度上抑制裂解氣體中C2~C3組分的生成。頁(yè)巖灰作為催化載體能夠轉(zhuǎn)化熱解油中餾程350℃的VGO等重質(zhì)組分,隨停留時(shí)間增加油品餾程向輕組分轉(zhuǎn)移。通過(guò)分析不同反應(yīng)氣氛、負(fù)載物類型、停留時(shí)間等因素相互耦合作用,揭示初級(jí)熱解產(chǎn)物的二次轉(zhuǎn)化機(jī)理,優(yōu)化相應(yīng)的調(diào)控方案,為實(shí)際工藝過(guò)程設(shè)計(jì)提供一定的參考。最后,基于熱解得到的固體半焦,探究油頁(yè)巖原位與非原位半焦的燃燒特性。結(jié)果表明,當(dāng)氧氣濃度由20%降低到5%時(shí),非原位半焦反應(yīng)活化能增加了近18%,氧氣濃度對(duì)半焦燃燒過(guò)程影響顯著。對(duì)比5%氧氣濃度下原位與非原位半焦反應(yīng)活化能可以發(fā)現(xiàn),原位半焦燃燒活化能大幅降低了32%,充分說(shuō)明原位半焦較高的反應(yīng)活性有利于促進(jìn)半焦燃燒轉(zhuǎn)化。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE662
【圖文】：

身氣體熱載循環(huán)的干餾技術(shù)。巴西從上世紀(jì) 50 年代開始在，1972 年在克里特巴建成半商業(yè)化的小型工廠，可加工顆粒 7%~10.6%的油頁(yè)巖，油收率為鋁甑反應(yīng)器的 85%~90%，到 1982 年，完全商業(yè)化模式在巴西政府的推動(dòng)下得以運(yùn)行91 年，巴西政府又投資 9300 萬(wàn)美元擴(kuò)大生產(chǎn)，建成的裝置.1 與 1.2 工藝流程可知，油頁(yè)巖原料首先進(jìn)入破碎機(jī)，破碎 油頁(yè)巖顆粒，這些顆粒中的有機(jī)質(zhì)首先在干餾爐內(nèi)的干餾 500℃左右。吸收了廢渣熱量的循環(huán)熱煤氣從爐體底部進(jìn)入熱煤氣混合，從而為干餾過(guò)程供給熱量，這兩大股煤氣均由加熱區(qū)域和干燥區(qū)域，上行煤氣流攜帶的熱量傳遞給油頁(yè)巖凝油，而旋流器及靜電捕油器可以回收未冷凝的熱解油及礦將運(yùn)回礦場(chǎng)直接排棄。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是單爐日處理量大、熱量循環(huán)利用自給自足，缺點(diǎn)是裝置龐大而且流程復(fù)雜、粒油頁(yè)巖未得到利用，成品油中油泥含量高。

- 5 -圖 1.3 Tosco-Ⅱ 工藝流程框圖Fig. 1.3 Process flow diagram of Tosco-Ⅱo-Ⅱ干餾技術(shù)是美國(guó) TOSCO 公司開發(fā)出來(lái)的一種利用固體熱用于處理小顆粒油頁(yè)巖，其中固體熱載體采用小瓷球。如圖 1于 12.7mm 的油頁(yè)巖顆粒在提升管反應(yīng)器中預(yù)熱到 260℃左右被加熱到 680℃的瓷球進(jìn)入干餾爐內(nèi)，旋轉(zhuǎn)混合干餾后的熱解

圖 1.2 PETROSIX 工藝流程簡(jiǎn)圖Fig. 1.2 Schematic diagram of PETROSIX圖 1.3 Tosco-Ⅱ 工藝流程框圖Fig. 1.3 Process flow diagram of Tosco-ⅡTosco-Ⅱ干餾技術(shù)是美國(guó) TOSCO 公司開發(fā)出來(lái)的一種利用固體熱載體的干技術(shù)，專用于處理小顆粒油頁(yè)巖，其中固體熱載體采用小瓷球。如圖 1.3 工藝流

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本文編號(hào)：2783174