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油页岩矿物质催化半焦燃烧特性及机理

2021-01-29高鹤姜星宇刘雪景岳君容曾玺韩振南许光文

化工学报 2020年12期

高鹤,姜星宇,刘雪景,岳君容,曾玺,韩振南,许光文,

(1 沈阳化工大学能源与化工产业技术研究院,资源化工与材料教育部重点实验室,辽宁沈阳110142;2 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室,北京100190)

引 言

油页岩是一种具有致密片层结构的沉积岩,属于非常规油气资源,其全球储量约为10 万亿吨(折合原油约29 亿桶),以资源丰富性和可利用性成为重要的石油替代品和接替能源[1-2]。根据地区与开采深度的不同,油页岩中油母质含量在15%~50%之间[3],当在惰性气氛下或隔绝空气时加热至420~550℃,油母质会受热分解获得页岩油,其在烃类的组成上与天然石油类似,可进行深加工生产各种油类产品[4-6]。

油页岩的干馏技术依据加热方式的不同,可以将干馏方式分为直接加热(direct heating)与间接加热(indirect heating)两种。直接加热是工业中最常用的干馏技术,一般通过不同的热载体携带热量在反应器中与油页岩颗粒充分接触混合,以达到较高传热速率的目的。如图1 所示,固体热载体热解技术是利用高温页岩灰或陶瓷颗粒等作为热载体,直接与油页岩混合加热,通常适用于小颗粒油页岩(一般<25 mm)。热解所得热解气和半焦可作为燃料燃烧,产生高温热载体为热解反应器提供热量[7-11]。该工艺具有处理量大、油收率高、适合小颗粒原料等技术优势,代表性的工艺有德国Lurgi-Ruhrgas 工 艺[12]、爱 沙 尼 亚Galoter 技 术[13]、Alberta Taciuk Process(ATP)工艺[14]、大连理工大学的固体热载体工艺[15]与中国科学院过程工程研究所的内构件移动床固体热载体干馏工艺[16]。……

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