油砂熱解特性及固體熱載體干餾特性研究開題報告

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1、碩士研究生學位論文開題報告油砂熱解特性及固體熱載體干餾特性研究姓名：班級：學號：專業(yè)：導師：研究方向：一、選題的背景及研究的目的和意義1、世界石油資源背景近年來，隨著石油需求不斷攀升、常規(guī)石油資源的過度開采和消耗使得世界原油儲量大量減少，國際石油價格急速上漲。人們紛紛把目光轉(zhuǎn)向非常規(guī)石油資源的開發(fā)。非常規(guī)石油資源主要是油頁巖、重油和油砂礦等[1]，以其儲量巨大、分布集中、開發(fā)技術(shù)日趨進步等特點成為世界石油市場的新寵。雖短期內(nèi)因開采成本高、引發(fā)相關(guān)環(huán)境問題等，尚無法替代中東原油對世界石油市場的影響力，但隨著高油價時代的來臨，非常規(guī)石油資源開采成本不斷地降低，油頁巖

2、、重油和油砂資源項目必將成為穩(wěn)定世界石油市場供給的重要來源[2]。2、油砂簡介油砂，又稱瀝青砂或焦油砂，是一種含有瀝青或焦油(固態(tài)或半固態(tài)烴類)的砂或砂巖。通常是由砂、瀝青、礦物質(zhì)、粘土和水組成的混合物。不同地區(qū)油砂礦的組成不同，一般瀝青含量為3%~20%，砂和粘土占80%~85%，水占3%~6%。作為非常規(guī)石油資源的主要來源，近年來油砂在全球烴類能源中所占的比例不斷增大，是未來油氣資源的重要替代資源[3]。油砂經(jīng)開采、提取分離、改質(zhì)后可以得到合成原油，分離后的凈砂可以作為建筑材料或回填處理[4]。世界上有70多個國家蘊藏油砂資源，主要分布在加拿大、委內(nèi)瑞拉的奧

3、林諾克、俄羅斯的伯紹拉地區(qū)。此外，中國、美國、東歐、非洲也有分布。目前世界上所探明油砂資源的95%集中在加拿大阿爾伯塔省北部阿薩巴斯卡(Athabasca)流域、和平湖(PeaceRiver)和阿爾伯塔省與薩斯喀徹溫省交界處的冷湖地區(qū)(ColdLake)。如果這些資源全部被開采利用，按照現(xiàn)在世界能源的需求水平，可供全世界消費100年[5,6]。中國的油砂資源相當豐富，就目前所知，新疆的準噶爾盆地、吐哈盆地、塔里木盆地；青海柴達木盆地、內(nèi)蒙古的松遼盆地西部、二連盆地、中口子盆地；四川盆地、西藏羌塘盆地、廣東三水、茂名盆地；云南景谷盆地；廣西百色盆地、楚雄盆地、貴州

4、麻江和翁安等地區(qū)均有分布。與國外油砂資源相比，中國油砂資源較豐富，具有分布范圍大、層位多、厚度小、含油率低的特點[7]。2004年5月，在全國油氣資源調(diào)查中，將油砂資源首次納入評價體系。據(jù)“2005中國石油論壇”，我國油砂遠景資源量為100億噸，預計到2050年，我國油砂礦將達到年產(chǎn)1800萬噸油的產(chǎn)能[8]。目前，這些油砂資源還不能全部成為石油儲藏，因為憑著現(xiàn)有掌握的開采技術(shù)，僅僅可以對12%的油砂資源進行經(jīng)濟規(guī)模的開采，大部分埋在地下深處和含量較低的礦藏資源還不具有進行經(jīng)濟開采的價值[9]。3、本選題的研究目的及意義隨著世界經(jīng)濟對石油需求的不斷增加，常規(guī)石油

5、資源已不能滿足石油需求的快速增長，人們紛紛把目光轉(zhuǎn)向非常規(guī)石油資源，其中之一就是油砂。因此，以油砂油加工產(chǎn)品作為石油的補充具有重大意義。傳統(tǒng)油砂分離工藝為采用熱堿水水洗，該方法采油效率相對較高，適合提取淺層的水潤型油砂。對于油潤型油砂，如果使用有機溶劑提取法成本高，且容易引起嚴重的環(huán)境污染。干餾法可應用于油潤型油砂。干餾法處理油砂的主要優(yōu)點在于干餾過程中能產(chǎn)生脫碳及改善由的碳氫比的作用，且可優(yōu)化產(chǎn)油質(zhì)量。印尼油砂含油率很高，含水率較低，具有很高的開采價值。與加拿大油砂相比，印尼油砂的高含油率和低含水率使砂礫和瀝青之間存在水膜的可能性較小，其結(jié)構(gòu)更接近于親油性油砂

6、[10]。用熱堿水進行抽提分離難度較大，因此可用地上干餾裝置對印尼油砂進行干餾以達到煉油的目的。目前用于工業(yè)生產(chǎn)的油砂干餾工藝有ATP干餾工藝。ATP爐是一種固體熱載體回轉(zhuǎn)式干餾爐，是對粒徑小于25mm的油砂進行干餾的，這是由于利用固體熱載體回轉(zhuǎn)式干餾爐對顆粒油砂進行干餾，具有升溫速率快，干餾所需時間短等優(yōu)點[11]。本課題即是先對油砂熱解特性進行基礎(chǔ)實驗研究，初步了解油砂熱解特性，考察升溫速率和干餾終溫對油砂熱解特性和產(chǎn)物特性影響。進一步對油砂固體熱載體回轉(zhuǎn)式干餾爐干餾裝置進行改造，使噴動床燃燒油頁巖半焦所產(chǎn)生的熱灰與回轉(zhuǎn)干餾爐內(nèi)的油砂混合，熱灰的熱量用來加熱

7、油砂，使油砂達到一定的溫度，從油砂中把稠油提煉出來，從而達到干餾油砂的目的。本課題的研究目的就是為印尼油砂選擇適合的干餾煉油工藝，選擇最佳干餾工藝條件，為進一步的工業(yè)干餾煉油工藝提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。二、本選題研究領(lǐng)域國內(nèi)外的研究動態(tài)及發(fā)展趨勢1、國外研究動態(tài)目前，國外對于油砂的研究主要集中于從油砂中提取瀝青來生產(chǎn)合成石油。油砂分離技術(shù)主要有：熱水洗法、有機溶劑萃取法、熱解法等[4]。（1）油砂熱水洗法目前，加拿大地面油砂的分離主要是采用熱水/表面活性劑的作用，改變砂子表面的潤濕性，使砂子表面更加親水，實現(xiàn)砂與吸附在上面的瀝青分離。分離后的瀝青油上浮進入堿液中，而石英砂

8、沉降在下部，以達到分離的