【文章內(nèi)容簡介】 Development Co., Ltd. 圖 油頁巖煉油工程 甘肅窯街油頁巖綜合利用有限責(zé)任公司油頁巖煉油工程初步設(shè)計(jì)說明書 第一章 廠區(qū)及原料源基地概況 10 大地工程開發(fā)有限公司 Dadi Engineering Development Co., Ltd. 第 二 節(jié) 油頁巖 概況 一、 油頁巖 概況 XX 煤電 集團(tuán) 有限 公司 轄區(qū) 油頁巖總儲量 億 t， 可采油頁巖儲量 億 t，現(xiàn)每年開采的油頁巖量約 ~ t?？刹捎晚搸r儲量見 表 ： XX 煤電公司可采油頁巖儲量表 表 單 位 可采儲量（ Mt） 金河礦油頁巖 海石灣礦油頁巖 天 祝 煤 總 計(jì) XX 煤電 集團(tuán) 有限公司油頁巖平均含油率 10％，本工程所需油頁巖 由正在開采的海石灣礦和金河礦供給。 XX 煤電 集團(tuán) 有限 公司各礦油頁巖 的產(chǎn)量見表 ～表 ： 金河煤礦 預(yù)計(jì)完成產(chǎn)量 表 塊巖量（ Mt/a） 開采量 （ Mt/a） 含矸量 （ Mt/a） 備注： （ 1） 金河煤礦 油頁巖采用 汽運(yùn) ，產(chǎn)量是總量的四分之一。 （ 2） 矸石量按開采 量的 ％進(jìn)行計(jì)算。 甘肅窯街油頁巖綜合利用有限責(zé)任公司油頁巖煉油工程初步設(shè)計(jì)說明書 第一章 廠區(qū)及原料源基地概況 11 大地工程開發(fā)有限公司 Dadi Engineering Development Co., Ltd. 海礦煤礦 預(yù)計(jì) 產(chǎn)量 表 塊巖量 （ Mt/a） 開采量 （ Mt/a） 含矸量 （ Mt/a） 備注： （ 1） 海 礦油頁巖采用 皮 帶 運(yùn) 輸 ，產(chǎn)量是總量的四分之 三 ； （ 2） 矸石量按開采量的 ％進(jìn)行計(jì)算。 各礦堆放的已采油頁巖約 ， 可作為因故產(chǎn)量不足時(shí)的備用 。 二、 油頁巖 的 特征 2021 年 5 月 11 日至 23 日 ， XX 煤電 集團(tuán) 有限 公司和中國石油大學(xué)、神木縣 XX煤化工公司三方人員，利用神木縣錦江蘭炭試驗(yàn)基地煤干餾試驗(yàn)爐完成了 XX 油頁巖和煤低溫干餾 中試試驗(yàn)工作。根據(jù)運(yùn)至神木縣錦江蘭炭試驗(yàn)基地的兩種油頁巖的樣品，從顆粒大小和樣品顏色上進(jìn)行篩選， 選取 10 個(gè)左右的樣品，將這些樣品拿回 中國 石油大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院化驗(yàn)室，進(jìn)行各種性質(zhì)的分析化驗(yàn)，各種化驗(yàn)結(jié)果列于下列表中。 試驗(yàn)爐共處理金河礦油頁巖 ，海礦油頁巖 ，總共加工油頁巖。共生產(chǎn)出頁巖油：金河礦頁巖油 （產(chǎn)油率 %），海礦頁巖油 （產(chǎn)油率 %）。產(chǎn)出副產(chǎn)品 油 頁巖半焦 量 為 ，金河礦油頁巖半焦 （分析基），海礦油頁巖半焦 （分析基） 。 具體結(jié)果 詳見 表 、 表 、表 、表 、表 。 干餾爐試驗(yàn)過程中的物料平衡 表 樣品 原料量（ t） 濕半焦量（ t） 產(chǎn)油量（ t） 產(chǎn)油率 % 油收率 % 金河油頁巖 海礦油頁巖 甘肅窯街油頁巖綜合利用有限責(zé)任公司油頁巖煉油工程初步設(shè)計(jì)說明書 第一章 廠區(qū)及原料源基地概況 12 大地工程開發(fā)有限公司 Dadi Engineering Development Co., Ltd. 干餾爐試驗(yàn)過程中的 油頁巖半焦 產(chǎn)率 表 樣品 濕半焦 （ t） 半焦含水 （ %） 干 半焦量（ t） 每噸 油頁巖 產(chǎn)半焦（ t） 運(yùn)行時(shí)間 （ ｈ ） 金河 油頁巖 60 海礦 油頁巖 77 海 石灣 礦油頁巖 不同干餾溫度下的含油率 （ 空氣 干燥 基％） 表 樣品編號 含油率 % 總水％ 半焦％ 干餾氣％ 海礦混合樣 450℃ 海礦混合樣 480℃ 海礦混合樣 510℃ 海礦混合樣 530℃ 金河混合樣 450℃ 金河混合樣 480℃ 金河混合樣 510℃ 金河混合樣 530℃ 以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， XX 金河礦和海礦的油頁巖干餾溫度取 510℃為宜，即干餾爐的操作溫度可選 610℃。 金河礦油頁巖含油率分析結(jié)果（ 現(xiàn)場取樣， 空氣干燥 基％） 表 樣品編號 含油率％ 含水率％ 半焦 ％ 干餾氣％ 金河 01 金河 02 金河 03 金河 04 金河 05 金河 06 金河 07 金河 08 金河 09 金河 10 平均值 甘肅窯街油頁巖綜合利用有限責(zé)任公司油頁巖煉油工程初步設(shè)計(jì)說明書 第一章 廠區(qū)及原料源基地概況 13 大地工程開發(fā)有限公司 Dadi Engineering Development Co., Ltd. 根據(jù)工業(yè)試驗(yàn)的現(xiàn)場取樣分析結(jié)果，在計(jì)算干餾爐的油收率時(shí)，取金河礦油頁巖的平均含油率 ％作為計(jì)算基準(zhǔn)。 海礦油頁巖含油率分析結(jié)果（ 現(xiàn)場取樣， 空氣干燥基 ％） 表 編 號 含油率％ 含水率％ 油頁巖半焦 ％ 干餾氣％ 海礦 02 海礦 03 海礦 04 海礦 05 海礦 06 海礦 07 海礦 08 海礦 09 海礦 10 平均值 根據(jù)工業(yè)試驗(yàn)的現(xiàn)場取樣分析結(jié)果，在計(jì)算干餾爐的油收率時(shí)，取海礦油頁巖的平均含油率 ％作為計(jì)算基準(zhǔn)。 從以上試驗(yàn)結(jié)果看，經(jīng)神木縣錦江蘭炭試驗(yàn)基地煤干餾試驗(yàn)爐對 XX 油頁巖和煤低溫干餾中試試驗(yàn)，中國石油大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)論：金河礦和海礦油頁巖的平均含油率分別為 %和 %，含 油 量較高，特別是金 河礦油頁巖 是 國內(nèi)含油量最高的油頁巖，對其進(jìn)行干餾煉油綜合利用，在目前高油價(jià)時(shí)代，將產(chǎn)生較 好 的經(jīng)濟(jì)效益。 甘肅窯街油頁巖綜合利用有限責(zé)任公司油頁巖煉油工程初步設(shè)計(jì)說明書 第二章 廠型、廠址及工作制度 14 大地工程開發(fā)有限公司 Dadi Engineering Development Co., Ltd. 第 二 章 廠型、廠址及工作制度 一、廠型、廠址 依據(jù)企業(yè)發(fā)展的長遠(yuǎn)規(guī)劃和礦井的生產(chǎn)能力 、 以及產(chǎn)品市場現(xiàn)狀 、 現(xiàn)有用戶對產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量的要求， XX 油頁巖煉油工程建設(shè)規(guī)模確定為年加工油頁巖 ，達(dá)到生產(chǎn)頁巖油 。 生產(chǎn)油頁巖半焦： ；煤氣： 億 m3/a。 廠址位于甘肅省蘭州市紅古區(qū)海石灣鎮(zhèn)勞力士灣 二、 工作制度 油頁巖煉油工程項(xiàng)目采用連續(xù)工作制，年工作 330 天。年運(yùn)行約 8000h。 三、生產(chǎn)能力 加工油頁巖： ； ； 生產(chǎn)頁巖油： ； ； 生產(chǎn)油頁巖半焦： ； ； 生產(chǎn)煤氣： 億 m3/a； 105m3/h。 四、 服務(wù)年限 ： 油頁巖煉油工程項(xiàng)目服務(wù)年限與礦區(qū)相同。甘肅窯街油頁巖綜合利用有限責(zé)任公司油頁巖煉油工程初步設(shè)計(jì)說 明書 第三章 工程設(shè)計(jì) 15 大地工程開發(fā)有限公司 Dadi Engineering Development Co., Ltd. 第 三 章 工程設(shè)計(jì) 第一節(jié) 工 藝 一、 油頁巖煉油工藝原則 油頁巖的開發(fā)和發(fā)展主要由三個(gè)因素決定：技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和資源。油頁巖煉油工藝的選擇關(guān)系到油頁巖資源的合理利用以及油頁巖煉油的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，需要對涉及 到的許多問題進(jìn)行綜合分析和研究。因此，對工藝的選用要極其慎重。理想的油頁巖煉油工藝是既有相對高的頁巖油的回收率，又有干餾系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性 。 所以 ， 應(yīng)當(dāng)根據(jù)油頁巖性質(zhì)、設(shè)備性能和工藝流程完善程度綜合考慮資源利用和用戶要求 ， 確定產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 二、 油頁巖煉油工藝 油頁巖的使用主要集中在提煉頁巖油和發(fā)電上 ， 即干餾煉油和作為燃料 燃燒。對 提煉 頁巖油來說， 干餾工藝 選擇合適與否，直接關(guān)系到項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 目前，世界上許多國家都對油頁巖干餾方法進(jìn)行了研究，有的已形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模 。 中國、俄羅斯、愛沙尼亞的發(fā)生爐 及德國 LR 爐處理量小，油收率較低，工藝不先進(jìn)，但投資少，適用于小規(guī)模的頁巖煉油廠；愛沙尼亞 Kiviter 爐和美國 TOSCOⅡ 爐處理量較大，投資中等，適用于中等規(guī)模的油頁巖煉油廠；愛沙尼亞 Galoter、巴西 Petrosix 及澳大利亞 AlbertaTaciuk 爐處理量大，油收率高，產(chǎn)高熱值煤氣，投資高，適用于大、中型油頁巖煉油廠 。 中國也曾進(jìn)行了各種類型的熱解工藝生產(chǎn)，包括油頁巖、長焰煤的干餾，其主要目標(biāo)是獲得當(dāng)時(shí)非常短缺的石油替代品。典型的工藝有魯奇二段爐、三段爐、間歇干餾甑、方形立式爐等。但由于目前的 生產(chǎn)裝置規(guī)模小、生產(chǎn)技術(shù)落后，副甘肅窯街油頁巖綜合利用有限責(zé)任公司油頁巖煉油工程初步設(shè)計(jì)說 明書 第三章 工程設(shè)計(jì) 16 大地工程開發(fā)有限公司 Dadi Engineering Development Co., Ltd. 產(chǎn)煤氣和焦油大部分沒有利用，環(huán)境污染嚴(yán)重。因此國家進(jìn)行整頓，實(shí)行關(guān)停小型 油頁巖半焦 爐，新建干餾爐必須達(dá)到一定規(guī)模，配有正規(guī)焦油回收系統(tǒng)，煤氣必須利用，整體達(dá)到環(huán)保要求。 三、 干餾爐 干餾爐是用于油頁巖的低溫 （ 約 500 0C） 干餾以制取頁巖油的主體設(shè)備。油頁巖干餾爐類型很多，按所用加熱載體的相態(tài)不同，可分為氣體熱載體干餾爐和固體熱載體干餾爐兩大類。 氣體熱載體干餾爐 這類爐子利用氣體熱載體作為油頁巖加熱介質(zhì)，適應(yīng)于干餾塊狀油頁巖，主要特點(diǎn)是物料在移動(dòng)床中進(jìn)行干餾。代表性的爐 子有下列四種。 （ 1）撫順式 干餾爐亦稱撫順發(fā)生式干餾爐， 是世界上塊狀油頁巖干餾煉油最成熟的爐型之一。爐體呈直立圓筒形，內(nèi)徑約 3m，高 10m 以上。塊徑約 8～ 75mm的油頁巖在爐子上半部 （ 干餾段 ） 被熱氣加熱干燥干餾， 產(chǎn)生的頁巖油蒸氣自爐子上部逸出，油頁巖轉(zhuǎn)化成 油頁巖半焦 ，進(jìn)入爐子下半部 （ 發(fā)生段 ） ，與自爐底進(jìn)入的空氣、蒸汽相遇而氣化燃燒，最后生成頁巖灰，從爐底排出?？諝?、 蒸汽與 油 頁巖半焦中的碳反應(yīng)而生成的高溫發(fā)生氣進(jìn)入爐上部加熱油頁巖。 此外 ， 自爐中部引入來自蓄熱爐的熱循環(huán)氣 （ 500～ 700℃ ） ，作為干餾段的補(bǔ)充熱 源?？偟奶攸c(diǎn)是利用了 油 頁巖半焦的氣化反應(yīng)熱，熱效率較高，且能處理貧礦，單爐日處理能力約 100 t 油頁巖，油收率約為實(shí)驗(yàn)室鋁甑油收率的 65％。 （ 2） “前” 蘇聯(lián)基維特爐為直立圓筒形的氣燃式干餾爐。爐上半部中間和爐中部兩側(cè)有長方形燃燒室，由燒嘴通入空氣和干餾循環(huán)氣進(jìn)行燃燒，生成的熱煙氣作為熱載體進(jìn)入爐上部的兩個(gè)干餾室加熱頁巖，干餾室呈薄層長方形，有利于氣體分布和減少阻力，生成的油蒸氣徑向?qū)С?，減少了再冷凝步驟，也有利于爐型放大。油頁巖塊徑 25～ 100mm，熱效率約 73％，日處理 1000t 油頁巖的干餾爐已投入生產(chǎn) 。 甘肅窯街油頁巖綜合利用有限責(zé)任公司油頁巖煉油工程初步設(shè)計(jì)說 明書 第三章 工程設(shè)計(jì) 17 大地工程開發(fā)有限公司 Dadi Engineering Development Co., Ltd. （ 3）巴西佩特羅西什爐為直立圓筒形，直徑 。熱循環(huán)氣進(jìn)入爐中部加熱油頁巖；冷循環(huán)氣進(jìn)入爐底部，回收 油 頁巖半焦顯熱后，作為干餾補(bǔ)充熱源。該爐缺點(diǎn)是未回收 油頁巖半焦 潛熱 ,熱效率低。優(yōu)點(diǎn)是易于控制溫度，便于操作，且爐型易放大?，F(xiàn)最大日處理能力為 2021 t 油頁巖。 （ 4）美國巖石泵式爐是一種處于研究階段的特殊爐型，日處理能力為 1 萬 t油頁巖。爐體呈倒圓錐形 ， 油頁巖自下而上，靠兩臺巖石泵輪換自爐底進(jìn)料 ， 加熱用的熱循環(huán)氣自上而下對油頁巖進(jìn)行干餾 ， 油 頁巖半焦在爐上部側(cè)面排出，油、氣分別自下側(cè)引出。 固體熱載 體干餾爐 這類爐子采用干餾后的頁巖灰或加熱的瓷球作為熱載體，適用于干餾顆粒油頁巖，代表性的爐子 為蘇聯(lián)加洛捷爐干餾爐。 蘇聯(lián)加洛捷爐干餾爐是一水平傾斜回轉(zhuǎn)筒。入爐油頁巖塊徑小于 25mm；用頁巖灰作熱載體。在干餾爐內(nèi)油頁巖被頁巖灰加熱干餾，生成的 油 頁巖半焦與頁巖灰出爐后進(jìn)入氣流式燃燒室，以空氣作流化劑，將 油頁巖半焦 燃燒成高溫的頁巖灰，在旋風(fēng)分離器內(nèi)與煙氣分離后再與進(jìn)料油頁巖混合進(jìn)入干餾爐，如此形成循環(huán)。高溫?zé)煔饨?jīng)廢熱鍋爐后再去干燥油頁巖。該爐日處理能力為 500t 油頁巖，熱效率 80％ 。 現(xiàn)已有建成日處理 3750t 油 頁巖的加洛捷爐。 國內(nèi)干餾爐應(yīng)用 現(xiàn)在已建成的頁巖煉油裝置大部分采用氣體熱載體低溫干餾法 。 干餾爐都采用撫順式干餾爐。撫順式干餾爐熱量傳遞方式是直接傳熱。該工藝在世界油母頁巖加工利用領(lǐng)域享有盛譽(yù)。 撫順式干餾爐技術(shù)是日本人在上世紀(jì)三十年代在中國撫順研制成功的。新中國成立后，經(jīng)多次改進(jìn)沿用至今。經(jīng)過七十多年的發(fā)展和生產(chǎn)考驗(yàn)，已積