頁巖油國內外發展狀況分析

冉碩

【摘 ?要】頁巖油是油頁巖熱加工時其有機質熱分解的產物，類似天然石油，但又比天然石油含有更多的不飽和烴，并含氧、氮、硫等非烴有機化合物，是生產汽油、煤油、柴油、石蠟和潤滑油的重要化工原料。頁巖油的綜合利用可借鑒天然石油加工的成功經驗，但頁巖油中大量不飽和烴及非烴化合物的存在是對頁巖油充分利用的不利因素。高含量的氮化物特別是堿性氮化物的存在又是造成頁巖油生產的輕質柴油性質不穩定的主要原因，導致氧化安定性變差，膠質增多、顏色變黑。因此，為了提高其產品的氧化安定性，必須對頁巖油進行精制。在以萃取劑乙醇-A對餾分油進行萃取精制，提高產品的安定性，達到0#柴油標準。

【關鍵詞】頁巖油;發展

引言：從以上世界油頁巖工業的發展史表明，當在低油價的時代，頁巖油的生產成本無法與天然石油相競爭，因而各國頁巖油的生產進入低潮，甚至停頓;同樣，當在低能源價格時代，油頁巖燃燒發電的成本難與燃煤或燃油的電站相競爭，除非對某些特定的地區或國家，如愛沙尼亞，有豐富的高品位的較便宜的油頁巖而缺乏其他的化石能源，才能維持其生存。然而世界進入21世紀，由于政治、經濟、資源、供求等種種原因，低油價時代己一去不復返，世界油價己高漲至70美元一桶，甚至有關人士預測可能漲至80～100美元一桶;而頁巖油的生產在有條件的一些國家僅約30～40美元一桶（如中國和巴西等），由于有經濟效益，這就為今后頁巖油工業的發展提供了良好的機遇，全世界又迎來了頁巖油綜合利用的新高潮。為此，文章針對頁巖油國內外發展狀況進行分析，具有重要的現實意義。

1.頁巖油的理化性質

頁巖油常溫下為褐色膏狀物，帶有刺激性臭味。頁巖油中的輕餾分較少，汽油餾分一般僅為2.5%～2.7%;360℃以下餾分約占40%～50%;含蠟重油餾分約占25%～30%;渣油約占20%～30%。頁巖油中含有大量石蠟，凝固點較高，含瀝青質較低，含氮量高，屬于含氮較高的石蠟基油。油頁巖也稱油母頁巖，是可燃礦產之一。油頁巖由有機物和無機物組成，其無機物常見的有石英、粘土、碳酸鹽等，有時還含有銅、鎳、鈷、鉬、鈦、釩等的化合物。油頁巖有機物可分為兩類：一類為油母，是其主要成分，元素組成主要為C、H、N、S、O等;另一類為瀝青，其含量一般在1%左右[1]。一般認為油母是一種具有三維結構的大分子聚合物。油母中碳主要以脂肪族及環烷烴結構存在，也有部分芳香族化合物。所以只要能把油頁巖中的油母提煉出來，就可得到類似天然石油的原油，也即頁巖油。油母中的氮在熱加工時，大部分可轉化成氨。當今，油頁巖作為一種后備能源，已越來越受到人們的重視[2]。

2.頁巖油的國內外發展情況

2.1國內發展狀況

國內油頁巖綜合利用最好的企業是撫順礦務局。該局以“國家油母頁巖綜合利用示范型企業頁巖煉油廠”為依托，對油頁巖進行了大力開發利用。油頁巖最重要的利用途徑是提煉頁巖油，撫順利用油頁巖煉油已有70余年的歷史，其頁巖煉制工業自1930～1982年的50多年中，共加工油母頁巖約4.26億t，制取頁巖油1408.5萬t，硫酸銨245萬t。因此，撫順頁巖油工業及撫順式干餾爐工藝技術，在世界油頁巖加工中享有聲譽。50年代油頁巖工業得到迅速發展，撫順承擔了當時國家大部分發動機燃料油的生產。石油二廠干餾裝置最高年加工頁巖量達1920萬t。60年代隨著天然石油的開采利用，國家限制頁巖油生產，生產規模逐年降低，頁巖油產量減少，80年代至90年代初期由于煉制頁巖油成本較高，經濟效益較差，石化部門放棄了頁巖油的生產。撫順礦務局根據本局的實際情況，在1987年提出了建設年產12萬t頁巖油廠的計劃，1988年經國家計委批復同意開始興建，采取分期建設計劃。現已建成年加工油頁巖400萬t，生產頁巖油12萬t的四部干餾爐裝置。頁巖煉油廠系采用低溫干餾方法加工油頁巖，干餾爐為撫順式立式圓筒爐，分上、下兩部份，上部為干餾段，下部為發生段。油母頁巖經破碎篩分后[3]，將12～75mm粒度頁巖經膠帶輸送機運至干餾爐頂，在干餾段進行干燥預熱及干餾;干餾后的頁巖呈半焦進入發生段，底部通入主風進行氧化還原反應，生成瓦斯進入混合室與中部通人的熱循環瓦斯混合，經噴孔進入干餾段作為干餾熱源;半焦通過氧化還原后，生成的頁巖渣經水盆冷卻后排出爐外。為了更好地發揮本地區的油頁巖資源優勢，撫順礦區擬新建一座34萬kW的油母頁巖發電廠，由國外公司投資。利用油頁巖發電，前蘇聯研究得較早，在波羅的海和愛沙尼亞分別建有世界上最大的油頁巖電站。國內廣東茂名利用油頁巖燃燒發電開展得較早，有成熟的經驗與技術。撫順礦區油頁巖電廠的建立將是撫順油頁巖利用的又一新途徑。

2.2國外發展狀況

70年代，由于出現了世界能源危機，各國都在為尋求新的能源而努力，油頁巖的開發與利用又重新得到了重視[4]，頁巖油也迎來世界各國新的發展機遇。美國、日本、德國、巴西、原蘇聯等國家研究了各種油頁巖干餾煉制頁巖油的方法，有的已形成工業化生產規模。目前，世界上許多國家都對油頁巖干餾方法進行了研究，有的已形成工業化生產規模，中國、俄羅斯、愛沙尼亞的發生式爐及德國LR爐處理量小，油收率大部分較低，工藝不先進，但投資少，適用于小規模的頁巖煉油廠;愛沙尼亞Kiviter爐和美國TOSCO-11爐處理量較大，投資中等，適用于中等規模的油頁巖煉油廠;愛沙尼亞Galoter、巴西Petrosix及澳大利亞Alberta-Taciuk爐處理量大，油收率高，產高熱值煤氣，投資高，適用于大、中型油頁巖煉油廠。油頁巖作為燃料用于發電經歷了漫長的研究開發過程，從油頁巖懸浮燃燒與氣化到油頁巖流化床燃燒再到油頁巖循環流化床燃燒，技術不斷進步，效益不斷提高，污染不斷減少。前蘇聯采用懸浮燃燒方式直接利用油頁巖燃燒發電，2O世紀5O～7O年代先后在愛沙尼亞和波羅的海建立3座電廠，總機組容量為2415MW，所配鍋爐出力為65～320t/h。但出現了很多問題：鍋爐實際出力減小、爐膛結焦、受熱面高溫腐蝕、尾部受熱面堵灰;SO、NO及NO2排放量大，嚴重污染環境;制粉系統耗電量大，鍋爐維修費用高，運行不經濟;機組可靠性差，經常被迫停機，且停爐檢修時間長等。

結論：

簡而言之，頁巖油是油頁巖經熱加工后，其有機質受熱分解生成的產物，類似天然石油，但含有較多的不飽和烴類及氮、硫、氧等非烴類有機化合物，又稱“人造石油”。上世紀50～60年代，我國在頁巖油工業方面發展迅速，60年代以后，由于大慶油田的開發，頁巖油工業處于停滯狀態;90年代以后隨著礦區轉型的需要，頁巖油工業有所發展;進入21世紀以后，能源問題日趨嚴重，國內原油產量不能滿足需求，國際原油價格不斷上漲，這為頁巖油工業的重新崛起提供了很好的契機。

參考文獻：

[1]宋巖.撫順頁巖油性質及其加工方案探討[J].煤炭加工與綜合利用，2014（4）：49-51.

[2]曾蓬，杜喜研，魏永聚，等.頁巖油工業現狀及頁巖干餾工藝發展概況[J].當代化工，2016，35（3）：190-193.

[3]張軍民，劉弓.低溫煤焦油的綜合利用[J].煤炭轉化，2017，33（3）：92-96.

[4]孫會青，曲思建，王利斌，等.低溫煤焦油生產加工利用現狀[J].潔凈煤技術，2018，14（5）：34-37.

（作者單位：中國石油集團東北煉化工程有限公司沈陽分公司）