含油岩石低温催化制油项目介绍 110115.doc

EERIH油页岩（含油岩石）低温催化制油气项目介绍（工业试验与性能考核）中国石油和化学工业联合会化工对外经济合作中心油页岩低温催化制油气工业试验与性能考核一、项目背景和技术的必要性 2004年4月，我国承担并圆满完成国家政府间国际科技合作项目中国加拿大沙油炼制技术合作研究。摆脱常规石油炼制技术的束缚，采用高效液体催化剂，在非高压、不加氢气的工艺条件下，由常温到 480 ，历时3小时，从加拿大沙油（油页岩）中催化提取出轻质燃料油来替代柴油。该技术的研制成功，有效地解决了加拿大沙油只能用于提炼沥青，不能提炼轻质燃料油的世界性技术难题。2006年圆满通过国家验收，并获得国家发明专利。 香港XX公司在全球范围内考察后，认为该以油页岩为原料在低温下生产燃料油的催化剂和方法在国际尚属空白.其投入成本低、出油率高、生产过程中不用氢气、不消耗水、无环境污染;其提炼出的轻质燃料油可以替代柴油应用，适于产业化。投资买断该专利技术在国内6省独家使用权，准备在XX省投资X亿元组建年处理100万吨油页岩的工厂，计划每年的销售额可达16.1亿元，利润11.7亿元（税前）。香港XX公司计划三年在国内六省组建六个年处理100万吨油页岩的工厂，总投资额将达30亿元。到时每年的销售额可达96.6亿元，利润70.2亿元（税前）。该技术的核心是以油页岩为原料生产轻质燃料油的催化剂和方法。与国内外相同的直接法和间接法制油技术比较，工艺设备简单，装备成本底，运行成本低，产品是高品位的轻质燃料油而不是煤焦油，便于产业化。该技术、设备不仅适用于油页岩，还适用于不同沥青矿石、煤等制油项目，有利于推广应用，有很好的经济效益和社会效益。并可以减少石油危机对我国的危害，有效缓解石油紧张的局面，为保障我国石油安全做出应有的贡献。二.建成油页岩低温催化制油气大型工业考核平台为强化油页岩低温催化制油气技术的工业实验手段，已投资建成了大型油页岩低温催化制油气考核平台，提高了试验手段，并为设计和承建大型油页岩低温催化制油气装备提供技术支撑。油页岩低温催化制油气考核平台三、油页岩低温催化制油气技术随着经济快速发展，世界性的能源危机越来越严重。我国是一个原油贫乏的国家，也是原油进口大国。开发可替代石油资源技术已成为我国不得不面对的紧迫问题。我国拥有大量没被开发利用的油页岩，如被合理开发利用其产量每年将会达到大庆油田的产油量。经过对国内外大量技术资料的研究，结合我国实际情况，考虑了理论上的可行性和经济上的适应性后，提出了突破传统方法只能生产煤焦油而不能生产轻质燃料油、传统方法又不能规模化生产的新思路，直接在油页岩中加入催化剂，在常压、不加氢气和较低温度条件下，提炼新型高效、低成本、可替代柴油的轻质燃料油。由于科研组不断创新，勇于实践，研发出了可以用油页岩生产轻质燃料油的催化剂及其生产工艺。具有自主知识产权的发明专利技术优点突出: 1.由于采用了油页岩低温催化制油气技术，生产出的油是可以替代柴油的轻质燃料油,而不是传统的煤焦油。2. 由于采用了油页岩低温催化制油气技术,可以使炉温降低，就可以用低价格的材料加工装备，降低投入成本。3.由于炉温降低，在油页岩低温催化制油气过程中产生的油气流可以用水间接冷却，减少投入成本，降低运行费用，无环境污染。传统技术是采用氨水与油气流直接冷却方法。 4.由于炉温降低，可以将装备密闭，产生的油气达到全部回收，即增加产量，又有利于环境保护。 5. 由于采用了油页岩低温催化制油气技术,生产时间缩短，可以减少能源消耗（本装备产生的20%左右的石油气就能满足该生产需求的能源）。6.是目前国内外油页岩、煤等制油工艺中唯一不消耗水的技术。7.生产中不产生废水、废气、废渣，是国际上倡导的无污染清洁生产路线。8.是目前国内外不用加氢气的最先进、投资成本最低的专利技术。应用以油页岩为原料低温生产轻质燃料油的催化剂技术,其工艺设备简单，装备成本低，运行费用低，产品是高品位的轻质燃料油而不是传统的煤焦油，市场前景好，便于产业化。该技术及工艺不仅适用于油页岩，还适用于不同沥青岩石、煤等制油项目。本项目可在国内外大规模推广，具有广阔的应用前景和显著的经济和社会效益。可以减少石油危机对我国的危害，有效缓解石油紧张的局面，为保障我国石油安全做出应有的贡献。四、项目详细内容1、立项背景“富煤少油缺气”是我国的基本国情。我国油页岩、沥青矿石和煤炭资源相当丰富，油页岩资源远景储量达二万亿吨，如采用高技术含量的手段可以开发出四千亿吨轻质燃料油。我国煤炭可采储量1145亿吨，如采用高技术含量的手段可以开发出206亿吨轻质燃料油。在世界已探明的化石能源储量中，中国的煤炭占世界总量的15%，石油占2.7%，天然气占0.9%。中国化石能源总量中，95.6%为煤炭，3.2%为石油，1.2%为天然气。“少油”的现状使得我国石油一半以上依赖进口，石油危机严重影响我国的经济建设和石油安全，所以发展油页岩和煤催化制油是我国以后的必然选择。2、科研基础2004年4月，我国承担并圆满完成国家政府间国际科技合作项目中国加拿大沙油炼制技术合作研究。摆脱常规石油炼制技术的束缚，采用高效液体催化剂，在非高压、不加氢气的工艺条件下，由常温到 480 ，历时3小时，从加拿大沙油中催化提取出燃料油来替代柴油。该技术的研制成功，有效地解决了加拿大沙油只能用于提炼沥青，不能提炼燃料油的世界性技术难题。2006年圆满通过国家验收，并获得国家发明专利证书，现已将该技术成功应用到油页岩（煤及印度尼西亚沥青矿石）催化提炼轻质燃料油的项目。3、调研攻关项目研发前,对欧盟、美国、加拿大、南非、印度尼西亚、中国抚顺等油页岩制油的国家及地区进行学习调研。艾尔伯达和BUTON沥青矿和中国油页岩的比较加拿大油砂 (Oil Sands亦称沥青砂），是含原油的砂状矿藏，为天然的混合物，主要含有沥青、水、沙、粘土等物质，其中沥青是油砂内所含的原油，可以用来生产液体燃料。加拿大油砂与印尼BUTON的石油沥青矿和中国的油页岩和煤炭有着许多的相似性，它们之间的差异是：形成不同：油砂是由近地表的重质石油层浸染砂岩后形成；BUTON的石油沥青矿是海床石油和天然气涌溢上台至地面堆积硬化，并长期与地表物化合，而形成的石油沥青矿。 物理性状及成分不同：加拿大油砂多为砂岩，其中沥青含量约为10-12%。BUTON的石油沥青矿则为黏稠状硬化胶体。沥青含量超过25%。产物不同：油砂的产物主要是沥青很少有可燃气，而BUTON石油沥青矿的产物为沥青和石油干气。加拿大油砂样品加拿大油砂产业概况： 加拿大是美国原油和石油最大的供应商，同时由于其巨大的油砂储量是对北美油品市场长期供应、直接的保障。2004年，加拿大油砂沥青生产规模是5000万 吨， 70由加拿大加工炼制，30沥青经加轻油稀释后直接运输去美国加工炼制。政府测算：到2010年加拿大沥青产量将丛140万桶/天增加到1200万桶/天。加国油砂业公司集中于CALGARY市，其中大规模工业化生产阶段的公司有SUNCOR ,SYNCRUDE和SHELL三家。香港李嘉诚旗下加拿大第五大石油公司赫斯基能源公司就在该省拥有油砂项目，储量在数十亿桶。其投资规模预计在100亿加元左右。上图是与艾省政府签约之部分公司油砂的生产技术：生产技术主要由开采技术和提炼原油二部分技术构成，是一个庞大的技术体系。整个过程中有一个中间产物是沥青油，只有将其转化成合成原油，才可以大大增加其经济价值。开采技术加拿大的油砂开采有露天地表处理法和地下热注蒸汽两种开采方法a、露天地表处理法，是针对浅表资源（埋藏深度小于75米）。开采类似于常规的固体矿产采矿技术。开采后将油砂经粉碎、加水造浆后通过加温处理，稀释分离和浮渣处理几个阶段提炼成沥青改质后供应市场。b、地下热注蒸汽称为原地热力气重力分离回集开采技术。是针对深层资源的开采技术（埋藏深度在75米以下的）。加拿大油砂资源分布中，约有80%的分布深度已超过现有坑采技术的开采深度。该方法通过向地表一定深度下的油砂矿区注入蒸汽分离油砂中的沥青，在近地表进行回收提取，很象常规采油。此方法不破坏地表环境但属于技术运用的初级阶段，尚在深度研究。两种技术处理过程如下图所示：油砂处理流程图对比露天地表处理法和地下热注蒸汽这两种处理方法，露天地表处理方法已经有40年的生产历史，同时其采矿生产利润更高，更符合成本效益的提升。沥青生产的市场产品的技术沥青被分离收取后，其中一部分会加入其他轻质碳氢化合物，使之成为可被处理的“合成原油”。生产方式主要有：一种是加氢，进行碳氢分离；另外是脱碳。此外，油水分离过程中，加热温度在1000度以上。 操作流程分为三步：焦化澄清碳氢分离。矿区生产设备：设备是一个成套的系统工程，规模巨大。 露采现场 运输用400吨卡车 露天开采设备沥青和水分离设备基于整个产业情况来看，真正能得到更大价值是在加氢合成原油之后，而从沥青到加氢合成原油的过程中成本增加较大，每桶沥青到加氢合成原油成本大约增加了34美金以上，产品价值的增长也不到34美金。比较之下，就目前我国的技术可以不用加氢，采用低温催化技术直接从油页岩中得到轻质燃料油，简化了生产流程，极大地降低一次性的设备投资及运行成本，经济效益十分显著。印度尼西亚BUTON沥青矿BUTON沥青矿的地理位置印度尼西亚沥青矿露采现场印度尼西亚沥青矿石目前印度尼西亚沥青矿石全部应用于加工沥青。五、与国内外同类技术的比较前苏联设计的转式半焦炉，它能工业化将油页岩中很少部分煤焦油提炼出来（物理法）。温度是760度，时间7小时。设计值出油3%（煤焦油）,实际出油2.3%（如中国抚顺）。该转式半焦炉不是密闭的，产生的干气大部分排放到大气中。焦是用水冷却形成焦泥状后排出。如要将焦泥再加工成焦炭，需要将焦泥再加温到1100度，时间11小时。能源消耗量巨大，并且排放出大量的废气和废水，严重污染环境，这种技术国外已经停止使用。技术指标：物理方法 加热温度： 760度 加热时间： 7小时 出油率 ： 2.3%（煤焦油） 出干气率： 极少（因为设备不是密闭的） 出焦率： 焦泥（如生产焦炭需将焦泥再加温到1100度，时间11小时） 目前还有一种是国内外用煤做原料工业化生产焦炭的设备,叫组装式延迟焦化炉（物理方法）。它用煤加工每一炉焦炭需要11小时以上，温度要求到1100度以上。在温度高达1100度以上时，延迟焦化炉的炉门无法做到密闭（钢的温度是780度），在延迟焦化过程中产生的油和干气回收量很少，大部分油气排放到大气中。所以采用延迟焦化炉生产时，产品不以油和干气为主，主要产品是焦炭。由于用延迟焦化炉生产时的温度要求高，需要采用耐高温的材料来加工延迟焦化炉，造价太高。延迟焦化炉的工作时间要求又长，需要消耗大量的能源并严重污染环境。技术指标：物理方法 加热温度： 1100度 加热时间： 11小时 出油率 ： 少（煤焦油） 出干气率： 少（因为设备不是密闭的）出焦率： 70%另外还有目前中国的神华集团和兖矿集团花数佰亿元引进的国外煤直接法和间接法制油技术.因为引入成本、运行成本高,每生产一吨油需要消耗5吨煤及7吨水,不符合国情。六、我国油页岩低温催化提炼轻质燃料油技术工艺中国石油和化学工业联合会“化工对外经济合作中心”开发了油页岩低温催化制油技术工艺。该技术采用独特的国家发明专利催化提炼技术，可以将炉温由1100度降温为430-480度，时间由11小时缩短到3小时。由于加入催化剂后可以低温生产，这样就可以采用低价格的材料来加工装备，大幅度降低成本；由于加入催化剂后可以低温生产，能将油页岩催化提炼轻质燃料油的装备密闭，生产时产生的油和干气可以全部回收，既增加了产量，又有利于环境保护；由于加入催化剂后生产时间缩短，可以降低能源消耗，有利于节能减排。 技术指标：化学方法 加热温度： 480度 加热时间： 3小时 出油率 ： 23 % 油热值 ： 44303J/g（10600卡/克） 出干气率： 11% 出焦率： 66%（大约） l 生产出23%左右的轻质燃料油可以替代柴油在柴油机上应用。l 提炼过程中产生的11%左右干气可替代石油天然气应用。l 可将66%左右剩下的焦代替焦炭使用。 油页岩（含油岩石） 催化剂 产出的轻质燃料油 焦炭催化剂技术指标项 目指 标密 度 g/cm30.78运动粘度 mm2/s(20)3闭口闪点 22水 份 % 无机械杂质 % 无水溶性酸或碱无轻质燃料油技术指标 项 目 技术指标 油页岩97% 催化剂 3% 密 度 g/cm3 0.85 运动粘度 mm2/s(20) 3.50 热 值 J/g 45000（10600卡/克） 水 份 % 无 机械杂质 % 无 凝 点 3 色 度 4 油页岩低温催化炼制出的燃料油色谱-质谱图从色谱-质谱谱图可以看出,直碳链达到97%以上,环状的碳链非常少，不象高粘度的煤焦油，存在大量的环状碳链，证明反应中液体摧化剂起到关键的断链重组作用。七.技术创新点1.由于采用了油页岩低温催化制油气技术，生产出的油是可以替代柴油的轻质燃料油,而不是低档的煤焦油。2. 由于采用了油页岩低温催化制油气技术,可以使炉温降低，就可以用低价格的材料加工装备，降低投入成本。 3.由于炉温降低，可以将装备密闭，产生的油气达到全部回收。既增加产量，又有利于环境保护。 4. 由于采用了油页岩低温催化制油气技术,生产时间缩短，可以减少能源消耗（产生干气的20%就能满足生产需求）。5.是目前国内外油页岩制油工艺中唯一不消耗水的技术.6.生产中不产生废水、废气、废渣，是国际上倡导的无污染清洁生产路线。7.是目前国内外最先进、投资成本最低的专利技术。八、项目计划目标及主要研究内容1、主要目标技术指标项目名称轻质燃料油技术指标0#柴油技术指标出油率 %2325密度（20）g/cm30.840.880.840.86运动粘度（20）mm2/s4938热值 J/g42130（10080k/g）43472（10400k/g）凝点 - 8- 20色 度（不深于）43.5十六烷值 4345机械杂质 %无无水溶性酸或碱无无铜片腐蚀（50、3小时）11灰 分 %（m）0.010.01水 分 %（m）痕迹痕迹研究与开发内容应用计算机仿真试验系统对高效催化剂组份进行分析研究来调整高效催化剂组份及加入比例。b.研究提高油页岩低温催化制油气技术的机理。c.研究轻质燃料油在柴油机上低温启动性能。d.研究轻质燃料油降粘和在柴油机上