國內(nèi)油頁巖產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展思路

陳 松，周 揚，丁會敏，王曉棟

（黑龍江省能源環(huán)境研究院，黑龍江哈爾濱150090）

國內(nèi)油頁巖產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展思路

陳 松，周 揚，丁會敏，王曉棟

（黑龍江省能源環(huán)境研究院，黑龍江哈爾濱150090）

本文闡述了國內(nèi)油頁巖產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，并對當(dāng)前油頁巖加工的工藝路線進行了比較和分析；在此基礎(chǔ)上，提出了油頁巖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思路。

油頁巖產(chǎn)業(yè)；工藝路線；頁巖油深加工；干餾

油頁巖作為一種非常規(guī)能源，屬于低熱值固態(tài)化石燃料，油頁巖綜合利用的第一大潛力是煉油，主要是利用油頁巖所含的有機質(zhì)——“油母”，通過低溫?zé)峤夤に囍迫∫簯B(tài)烴，再經(jīng)過常規(guī)煉油工藝來生產(chǎn)柴油和化工輕油，副產(chǎn)的燃料氣和半焦經(jīng)過處理后可用于發(fā)電和建材。由于各區(qū)域油頁巖的性質(zhì)不同，根據(jù)油頁巖所含的S、O、N元素的比例，還可進一步加工生產(chǎn)酚、吡啶、防蝕劑和增塑劑等精細(xì)化工產(chǎn)品，此外通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)還可提取油頁巖中的稀土金屬。油頁巖綜合利用的第二大潛力是直接燃燒產(chǎn)氣/汽發(fā)電。

1 油頁巖產(chǎn)業(yè)工藝技術(shù)路線

從深度和廣度上來看，油頁巖的產(chǎn)品鏈?zhǔn)强考夹g(shù)鏈條的拓展和延伸得以豐富和發(fā)展的。當(dāng)前國內(nèi)油頁巖產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線主要分為上下游兩段，即：上游的“干餾制油階段”和下游的“精深加工階段”，這兩個階段再加上油頁巖直接燃燒產(chǎn)汽/氣發(fā)電的技術(shù)路線就構(gòu)成了油頁巖綜合利用的整體框架。在這兩個階段中，由于企業(yè)采用的原料、工藝路線不同，其產(chǎn)品收率、質(zhì)量、收益、競爭力等等都存在較大的差異。

1.1 “干餾制油階段”工藝技術(shù)

該階段是油頁巖產(chǎn)業(yè)的“龍頭”，其目的是將固體的油頁巖通過干餾制取液態(tài)烴——頁巖油。干餾是該階段的關(guān)鍵技術(shù)，其技術(shù)的成熟、先進性和干餾爐的可靠性是檢驗油頁巖資源能否實現(xiàn)高效利用的標(biāo)志。目前，國內(nèi)油頁巖干餾技術(shù)主要包括：移動床干餾、回轉(zhuǎn)干餾和流化干餾三大技術(shù)。移動床干餾作為傳統(tǒng)技術(shù)已非常成熟，但其轉(zhuǎn)化率和資源利用率相對較低，環(huán)保問題嚴(yán)重；回轉(zhuǎn)干餾技術(shù)是目前國內(nèi)應(yīng)用的主流技術(shù)，其能效和環(huán)保問題都已基本解決，工業(yè)應(yīng)用的潛力很大；流化干餾技術(shù)作為石油煉制工藝催化裂化的復(fù)刻具有世界先進水平，但該工藝存在一些技術(shù)問題有待解決，因而還未涉足工業(yè)應(yīng)用。就目前來看，國內(nèi)有近10座油頁巖干餾廠尚在運行，不同地區(qū)油頁巖干餾煉油情況見表1。

表1 國內(nèi)油頁巖干餾煉油運行情況Tab.1 Operation situation of domestic oil shale refinery

1.2 “精深加工階段”工藝技術(shù)

頁巖油精深加工技術(shù)是油頁巖綜合利用技術(shù)的重要組成部分，頁巖油深加工的優(yōu)勢在于：（1）碳?xì)浔阮愃铺烊皇?，可作為石油替代品并采用常?guī)石油煉制手段加工；（2）富含脂肪烴，而芳烴含量較少，這是生產(chǎn)高十六烷值柴油要件之一；（3）瀝青質(zhì)含量低，可少出重油多出輕餾分，提高原料利用率。頁巖油深加工的難點在于：（1）蠟含量高，存在原料儲運問題，存在脫蠟或進行蠟的轉(zhuǎn)化問題；（2）氮含量高，存在原料和產(chǎn)品安定性問題；（3）氫源和催化劑問題。

頁巖油精深加工技術(shù)主要由加氫和脫碳工藝組成。國內(nèi)煉廠處理頁巖油由于受反應(yīng)機理和工藝條件的限制，靠單一的工藝無法全面完成改質(zhì)和轉(zhuǎn)化過程。簡單來講要么技術(shù)上無法操作，要么經(jīng)濟上不可行。例如：依靠傳統(tǒng)的加氫精制工藝只能加工約占36%（＜350℃餾分）的輕質(zhì)頁巖油，約占64%（＞350℃）的含蠟重油餾分無法處理。剩余重油靠回?zé)捠苌嫌胃绅s技術(shù)的限制，外甩則造成資源和能耗的浪費。因此要想真正下好精深加工這步棋，在工藝技術(shù)方面必須得打出“組合拳”。目前，國內(nèi)深加工工藝的開發(fā)主要集中于：全加氫型、加氫脫碳型和脫碳加氫型3種組合工藝方案，3種工藝特點比較見表2。

表2 頁巖油深加工工藝操作模式Tab.2 Level of technology and operating method

國內(nèi)油頁巖精深加工的產(chǎn)業(yè)鏈一直無法順利延伸的原因主要有幾方面：雖然我國油頁巖工業(yè)起步較早，干餾工藝水平與世界同步，但自上世紀(jì)60年代至本世紀(jì)初，油頁巖下游的深加工技術(shù)沒有長足進步。從根本上講，（1）近40年來基本上沒搞下游深加工，起步晚、底子薄；（2）多數(shù)已開發(fā)的工藝沒有達到工業(yè)示范階段，缺少工程放大經(jīng)驗，使產(chǎn)業(yè)上下游無法銜接；（3）老的工藝方案明顯帶有時代特點，即“高耗能”、“高污染”、“低產(chǎn)出”，無法適應(yīng)當(dāng)前行業(yè)推行的“節(jié)能降耗、減排增效”的要求；（4）由于行業(yè)的差異性和頁巖油“三高”的特性，石油煉制企業(yè)存在普遍排斥頁巖油深加工的現(xiàn)象，而煤化工企業(yè)受煤化工板塊“五大”示范工程的影響，也不愿意搞頁巖油深加工。（5）受國內(nèi)油價的影響，企業(yè)盲目追求經(jīng)濟利益，油頁巖煉油項目競相立項，頁巖粗油未經(jīng)深加工而作為最終產(chǎn)品直接銷售。

雖然國內(nèi)有30多家企業(yè)從事油頁巖綜合利用項目，但由于部分企業(yè)采取項目分期建設(shè)，規(guī)避風(fēng)險；部分企業(yè)等待國家出臺優(yōu)惠政策，深加工的配套設(shè)施緩建等做法，使國內(nèi)油頁巖產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)“大頭小尾”的現(xiàn)象，造成上下游無法銜接，深加工的技術(shù)鏈和產(chǎn)品鏈無法延伸。

2 油頁巖產(chǎn)業(yè)深加工的思路

以油頁巖產(chǎn)業(yè)上游的“干餾制油階段”的產(chǎn)品頁巖油為依托，其下游的“精深加工階段”，可分為3個利用途徑：

2.1 燃料油路線

該途徑采用常規(guī)石油煉制工藝——加氫精制加工生產(chǎn)低硫低凝柴油，滿足北方冬季市場的柴油需求，拉伸燃料油這條產(chǎn)業(yè)鏈。

2.2 LPG深加工路線

該途徑以副產(chǎn)品LPG作為原料進行深加工，建設(shè)LPG深加工項目。具體做法：（1）以丙烷為原料通過丙烷脫氫生產(chǎn)丙烯——丙烯直接氧化生產(chǎn)環(huán)氧丙烷，下游配套建設(shè)聚醚多元醇，可延長C3鏈條；（2）以異丁烷為原料脫氫生產(chǎn)異丁烯，經(jīng)MTBE生產(chǎn)高純異丁烯，然后向下游延伸生產(chǎn)丁基橡膠，并以鹵化丁基為主；（3）以正丁烷為原料生產(chǎn)順酐，下游配套建設(shè)順酐，不飽和聚酯和1，4-丁二醇，1，4-丁二醇再深度加工為PTMEG和PBT，可延長C4鏈條。

2.3 CPP深加工路線

該途徑是建設(shè)CPP項目及下游深加工項目。CPP工藝是將含蠟重油在專用催化劑上經(jīng)催化熱裂解反應(yīng)，實現(xiàn)最大量生產(chǎn)乙烯和丙烯的技術(shù)。根據(jù)頁巖油的輕油餾分約占36%（≤350℃餾分），含蠟重油餾分約占64%（＞350℃）的餾分分布特點，其含蠟重油餾分的平均氫含量接近12（w）%的特性，將含蠟重油餾分從全餾分頁巖油中切分并通過精制作為優(yōu)質(zhì)的CPP原料，可拓寬CPP裝置的原料來源，提高裝置生產(chǎn)低碳烯烴的轉(zhuǎn)化率，彌補國內(nèi)市場缺口，滿足下游消費需求。具體做法如下：

（1）CPP工藝主產(chǎn)品為乙烯和丙烯，副產(chǎn)H2、混合C4和部分油品。一部分乙烯向下延伸發(fā)展環(huán)氧乙烷和乙二醇；乙二醇向下游發(fā)展聚羧酸環(huán)保減水劑、聚乙二醇、乙醇胺碳酸二甲酯；碳酸二甲酯進一步延伸發(fā)展聚碳酸酯，另有少量環(huán)氧乙烷用于生產(chǎn)二氧化碳生物降解塑料；一部分乙烯用于生產(chǎn)EVA項目、VAE項目；另有部分乙烯與丙烯一起生產(chǎn)乙丙橡膠，乙丙橡膠進一步向下游發(fā)展聚烯烴彈性體。另有少量乙烯用于生產(chǎn)超高分子量聚乙烯，作為下游超高分子量聚乙烯纖維等材料的原料供應(yīng)。

（2）丙烯除與乙烯一起作為乙丙橡膠的原料外，主要發(fā)展丙酚/苯酮、異丙醇、環(huán)氧丙烷等項目；苯酚丙酮下游規(guī)劃雙酚A和MIBK。

（3）CPP副產(chǎn)的H2一部分用于H2O2的原料，生產(chǎn)出的H2O2產(chǎn)品作為雙氧水法環(huán)氧乙烷的原料，一部分用于燃料油的加氫提質(zhì)。副產(chǎn)的裂解汽油通過加氫裝置后，加氫C5回裂解裝置繼續(xù)裂解增產(chǎn)烯烴，其余物料進入芳烴抽提裝置分離“三苯”。

（4）副產(chǎn)的混合C4資源作為丁二烯抽提裝置的原料，生產(chǎn)丁二烯用于下游橡膠生產(chǎn)，抽余C4與LPG利用后的副產(chǎn)品一起考慮綜合利用或作為燃料外售。此外，CPP還副產(chǎn)部分柴油和其他燃料油品，經(jīng)過提質(zhì)后外售。

Present situation and development of domestic oil shale industry

CHEN Song，ZHOU Yang，DING Hui-min，WANG Xiao-dong
（Energy and Environmental Research Institute of Heilongjiang Province,Harbin 150090,China）

This paper describes the current situation of domestic oil shale industry,the problems of oil shale industry wsa analysed.The processing route of oil shale processing wsa analysed.On the basis of this,the development of oil shale industry was put forward.

oil shale industry；process route;deep-processing；shale oil deep processing；dry distillation

P618.12

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20161261

2016-06-16

陳松，男，碩士，高級工程師，現(xiàn)從事石油化工及煤化工能源研究和技術(shù)開發(fā)工作。