新疆宝明页岩油性质分析及加工方案

新疆宝明页岩油性质分析及加工方案
金阳;韩冬云;曹祖宾;庞海全;王艳清;李文岐
【摘要】Properties of Baoming shale oil were analyzed.Baoming shale oil contains more than 50% the normal pressure fractions, which contains about 40% of diesel fraction. Compared with the properties of different regional shale oil, Baoming shale oil has low viscosity, low paraffin content, low condensation point, and belongs to low sulfur intermediate based oil with high nitrogen content. For the properties of the oil and the use direction of the product, simple processing scheme was put forward, which could provide the reference to the oil shale processing in the future.%对宝
明页岩油的性质进行了分析，宝明页岩油含有50%以上的常压馏分，其中柴油馏
分的质量收率占40%左右。

将宝明页岩油与不同区域页岩油的性质进行对比表明，宝明页岩油的粘度、含蜡量及凝点都比较低，属于含氮量较高的低硫中间基油。

针对油品的性质及产品的使用方向，简单提出加工方案，为今后页岩油的加工利用提供参考。

【期刊名称】《当代化工》
【年(卷),期】2016(045)001
【总页数】3页(P48-50)
【关键词】宝明页岩油;性质分析;加工方案
【作者】金阳;韩冬云;曹祖宾;庞海全;王艳清;李文岐
【作者单位】辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺113001;中国石油抚顺石化公司石油三厂，辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001
【正文语种】中文
【中图分类】TE624
页岩油是油页岩热加工时有机质受热分解所生成的产物，有“人造石油”之称。

它与天然石油类似，但又比天然石油含有更多的不饱和烃，并含硫、氮、氧等非烃类有机化合物［1］。

我国是油页岩储量十分丰富的国家之一，全国油页岩储量为7 199亿t，折合成页岩油为476亿t，仅次于美国、巴西和爱沙尼亚，位居世界第四。

与此同时，随着我国经济的快速发展，汽、柴油的使用量逐年增加，能源问题日趋严重，国际原油价格不断上涨，国内的原油资源已经不能满足需求［2］。

页岩油作为一种可替代石油的能源，已经得到国家的高度重视。

页岩油的生产在有条件的国家仅约30～40美元一桶（如中国和巴西）［3］，为此对页岩油进行加
工利用有着重要的战略意义。

新疆宝明页岩油在常温下为黑褐色液体，流动性较好，带有刺激性气味，在此之前还没有专门针对宝明页岩油相关性质研究的文献。

本文对宝明页岩油的物化性质进行具体分析，并根据其性质及使用方向提出了加工方案。

1.1 实验原料与试剂
实验原料为新疆宝明公司生产的全馏分页岩油。

实验所需的主要试剂有95%乙醇、高氯酸、甲苯、冰乙酸、邻苯二甲酸氢钾，均为分析纯。

1.2 实验仪器与方法
实验所用主要仪器和实验方法见表1。

1.3 宝明页岩油与其它区域页岩油性质
由于不同区域的油页岩的性质和热加工条件不同，所得到的页岩油的性质也会因其有所差异。

新疆宝明页岩油、抚顺页岩油、吉林桦甸页岩油性质见表2。

2.1 宝明页岩油与抚顺、桦甸页岩油的性质对比分析
从外观上来看，新疆宝明页岩油在常温下为黑褐色液体，流动性较好，带有刺激性气味；抚顺页岩油在常温下为黑褐色、不易流动的固体，带有刺激性气味；吉林桦甸页岩油在常温下呈现褐色胶状态，带有刺激性气味。

由表2可知，三种原料油的密度都较大，碳数较多，在20 ℃下的密度均处在0.900 0 g/cm3左右，这是因为页岩油中的轻组分含量较少，并且含有氧、氮、硫等有机化合物；元素组成都主要含有C、H、O、S和N，其中宝明页岩油的硫含量最低，C/H比值较大，所含的不饱和烃较多；三种原料油中的残炭、水分含量都相差不大；对于胶质、沥青质，宝明页岩油的含量较低，说明在相比条件下，宝明页岩油的稠环化合物及大分子非烃化合物含量较少；粘度、凝点及碱性氮化物含量相差较大。

2.1.1 粘度对比分析
由表2可知，与抚顺、桦甸原油相比，宝明页岩油的运动粘度最小，50 ℃下运动粘度为 5.348 mm2/s。

粘度是评定油品流动性能的重要指标，同时其对油品流动及输送过程中的流量、压降等参数起到重要作用，为此又是炼油工艺计算中不可缺少的物理性质。

粘度值就是用以表示流体运动时分子间摩擦阻力大小的指标，馏分越重，粘度就越大。

在表2中，新疆宝明页岩油的粘度最小，这表明在油品流动及输送过程中，其内部分子作相对运动时，因流体分子间的摩擦所产生的内部阻力较小。

2.1.2 凝点对比分析
凝点是油样在规定试验条件下冷却到液面不移动时的最高温度。

凝点越高，油品的低温流动性越差。

根据油品凝点的高低，可提前考虑在低温条件下运输、储存、收
发时应当采取的措施，也可用于评估油品的低温使用性能。

由表2可知，与抚顺和吉林桦甸两种页岩原油相比，新疆宝明页岩油的凝点最低，为10 ℃，轻质组分含量高，低温流动性最好，有良好的低温使用性能，方便在低温条件下进行运输和储存。

2.1.3 氮化物含量对比分析
页岩油中的氮化物分为碱性氮化物和非碱性氮化物。

其燃烧可形成酸雨，对环境造成影响。

同时碱性氮化物中的孤对电子具有很强的吸附和络合作用，很容易与活性中心的Lewis酸（L酸）和Bronsted酸（B酸）反应，减少催化剂的活性中心，可使催化剂中毒［4］，降低油品质量，导致油品的氧化安定性变差，与空气中的氧、光、热发生反应，产生沉淀，致使油品色度加深，影响其储存和使用性能等。

由表2可知，相比之下，新疆宝明页岩油的氮化物含量较高，采用SH/T0162方法，即高氯酸-冰乙酸滴定法对其测定，碱性氮化物含量为0.856%。

因此若想充
分利用宝明页岩油，还需对其进行进一步的脱氮处理。

综合对比分析，新疆宝明页岩油属于一种含氮量较高的低硫中间基油，为了更进一步了解宝明页岩油的性质，下面对其进行实沸点蒸馏并测定分析窄馏分的性质。

2.2 页岩油的实沸点蒸馏
实沸点蒸馏用规定的试验装置和操作条件来考察石油馏分组成的实验方法，是评价原油的基础，也是评定石油产品质量与产率的基本，为炼厂的设计和生产提供重要的基础数据。

本实验取20 ℃沸点范围作为一个窄馏分，对新疆宝明页岩油进行实沸点蒸馏，并测定分析窄馏分的性质，结果见表3。

由表3可知，原料油中含有质量分数50%以上的常压馏分。

页岩油中的汽油馏分（＜200 ℃）质量收率占8.85%，不适合直接生产汽油；柴油馏分（200～
350 ℃）占40%左右，高于一般原油（我国主要原油的柴油馏分质量收率为15%～26%）；350～500 ℃重油馏分的质量收率占39%左右；＞500℃的质量
收率约为12%。

可以看出，宝明页岩油与国内石油相比，柴油馏分和减压馏分含
量较高，汽油馏分和减压渣油馏分含量较少。

通过对页岩油窄馏分性质分析可知，柴油馏分的凝点较低，这表明在此馏分中所含的烷烃成分较多，对其进行进一步的加工，可生产合格的柴油。

了解了页岩油实沸点蒸馏及窄馏分的性质为确定油品的加工方案提供了重要的理论依据。

通过对宝明页岩油的性质分析可知，新疆宝明页岩油是一种流动性较好，低凝点，含氮量较高的低硫中间基油。

其中碱性氮化物对油品影响最为显著。

若直接将宝明页岩油作为催化裂化原料，其中碱氮含量明显不符合FCC原料油的指标要求，因
此如何降低油品中碱性氮化物的含量成为关键。

目前，脱除页岩油中碱性氮化物的方法主要有加氢精制和非加氢精制。

其中加氢精制工艺技术已经非常成熟，应用也较为广泛，但氢气损耗量大，操作费用高，氢源供应受到限制，并且原油中的非烃化合物得不到充分的利用，附加值较低。

非加氢精制包含络合精制，溶剂精制，吸附精制，酸碱精制等［5］。

其中溶剂萃取精制的生产成本较低，操作最为简单，利用相似相溶原理可将多环的芳香烃，含N、S、O的化合物，胶质及沥青质抽提出来。

针对宝明页岩油的基本性质，建议采用如下加工方案。

选取适合的溶剂进行抽提，抽提后得到萃余相和萃取相。

再通过蒸馏的方式，可得到抽余油、抽出油和溶剂。

萃取剂可循环利用，降低成本。

抽余油中的烷烃较多，芳烃类化合物含量很低，是良好的催化裂化原料。

精制后得到的抽出油中胶质及沥青质含量较高，富含芳烃化合物，与沥青性质接近，可用于调和不同牌号的沥青。

（1）新疆宝明页岩油常温下为黑褐色液体，流动性较好，带有刺激性气味，属于含氮量较高的低硫中间基油。

（2）与抚顺页岩油和吉林桦甸页岩油相比，宝明页岩油的粘度、凝点及蜡含量都较低，氮化物含量较高，硫含量较低，有良好的低温使用性能，方便在低温条件下
进行运输和储存。

（3）宝明页岩油与国内石油相比，柴油馏分及减压馏分含量较高，汽油馏分及减压渣油馏分含量较少。

（4）页岩油经溶剂精制后得到的抽余油是良好的FCC原料，抽出油富含芳烃化
合物，与沥青性质接近，可用于调和不同牌号的沥青。

【相关文献】
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［2］赵桂芳，姚春雷，全辉.页岩油的加工利用和发展前景［J］.当代化工，2008，37（5）：
496-497.
［3］钱家麟，王剑秋，李术元.世界油页岩资源利用和发展趋势［J］.吉林大学学报（地球科学版），2006，36（6）：878-886.
［4］刘淑芝，范印帅，王宝辉.络合萃取脱除FCC柴油中的碱性氮化物［J］.化工进展，2008，
27（1）：108-109.
［5］宋兴良.柴油非加氢脱氮技术研究进展［J］.精细化工进展，2002，8：29-32.
［6］李广欣，韩冬云，曹祖宾.抚顺页岩油新型加工工艺研究［J］.现代化工，2011，31（2）：74-77.
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