一種採用頁巖為原材料生產代用柴油的方法
2023-09-18 03:05:10 1
專利名稱：一種採用頁巖為原材料生產代用柴油的方法
技術領域：
本發明涉及能源領域中的燃料油，具體說是採用頁巖為原材料生產代用柴油的一
種新方法。
背景技術：
在柴油緊缺的當今世界，節省和代用柴油成為當務之急，我國頁巖儲量相當豐富，由於目前世界各國加工技術落後，只有採用傳統的乾餾方法，僅能將30噸頁巖經乾餾提取1噸左右頁巖油(重質油)，然後再將頁巖油加工製取柴、汽油和石臘等，由於加工技術不過關，成本過高，不能工業化生產，近年來，由於能源緊缺，我國撫順及廣東茂明仍採用舊的傳統乾餾法用頁巖提取重質油經深加工，這種方法大量浪費資源，而且由於選材挑剔，小顆粒和粉末幾乎全部廢棄掉，30噸只能提取1噸左右重質油，使得大量的頁巖資源白白浪費掉，換取有用物僅有幾十分之一，更為嚴重的是由於小顆粒和粉末狀頁巖全部被廢棄掉，給周邊環境帶來嚴重的汙染，因此，諸多的社會問題和技術問題至今尚未得到解決。
發明內容
本發明的目的是針對當今世界頁巖資源的浪費和利用頁巖資源存在的諸多技術問題，發明了一種製取代用柴油的新方法，整個工藝流程均不採用加氫和加氫裝置、以及脫灰等，設備投資大幅度降低，原料利用率為百分之百，3-4噸即可生產1噸代用柴油，餘渣為瀝青，工藝方法簡單，原料易得，成本低廉，生產過程無三廢，環境友好，產品等於或優於國家GB252-2000柴油標準(詳見國家石油產品監督檢測中心檢測報告)，以此可為柴油市場提供優質、價廉、具備市場競爭力的代用柴油。 採用頁巖為原材料生產代用柴油的方法，其工藝流程由破碎、粉碎、攪拌、反應、蒸餾、調合、過濾各工序組成， A)原材料配方及含量(按重量％ )比 頁巖:60-30，氯化鋁或氯化鋅2. 5-3. 5，溶劑30-60，助劑2. 5-3. 5激活劑:
3-5 ; a)助劑為丁醇、甲醇、十六醇和/或十八醇，通常可為由十六醇和十八醇二種組份組成的混合物，混合物中十六醇的重量含量為40-60% ; b)溶劑首次攪拌時為脫晶蒽油，連續生產後，採用蒸餾工序溫度340-38(TC的餾分物為溶劑，當餾分物不足時可採用脫晶蒽油補足；
c)激活劑為四氫化萘；
d)調合劑為硝酸戊酯； B)生產代用柴油的方法及各工序技術參數 a)頁巖破碎的粒度為《lcm的顆粒，粉碎粒度為《200目的細粉，破碎工序應除去金屬類雜質； b)通常反應溫度為410-45(TC，壓力為5. 5-9. 5MPa，反應時間^ 1小時；較佳反應時間1-3小時，較佳壓力為5. 5-8. 5MPa下，較佳反應溫度為420_440°C ;最佳反應溫度 420-44(TC，最佳反應壓力為6-7MPa，最佳反應時間為1. 5_2. 5小時；
c)蒸餾溫度最終溫度為38(TC，半成品柴油的切取溫度為34(TC，溶劑餾分物切 取溫度為340-380°C ; e)調合工序加入的調合劑量，按柴油國標確定調合劑的添加重量，通常狀態下，調 合劑應為被調合物料的0. 5-1%。，再按常規的方法經過過濾，除去雜質，即可生產出成品代 用柴油。 本發明的積極效果是所採用的破碎機、粉碎機、蒸餾釜和反應釜等裝置，均為常 規石油化工設備，不採用加氫方法和加氫裝置，節省了高昂的設備投資，由於採用的是新的 工藝方法，節約了大量原材料也就等於增加了大量的柴油製造的原材料，而且所製造的產 物是柴油，無論是最終產品還是製造方法和選用的設備均屬科技創新，關鍵技術和工藝研 發，包括其技術可靠性，經濟可行性均具備資源節約，提高能效，環境友好，經濟社會的協調 發展。
圖1為本發明的工藝流程圖。
具體實施方式
實施例1 生產本發明提供的合格代用柴油依據本發明提供的原材料配方及含量(按重 量％ )比，即頁巖60 % ，溶劑30 % ，氯化鋁3 % ，助劑3 % ，激活劑4 %的比例，準備所需材料， 頁巖600kg，溶劑脫晶蒽油300kg，氯化鋁30kg，甲醇30kg，四氫化萘40kg，接著按圖1所示 的工藝流程進行操作，在破碎工序將已備齊的頁巖經破碎機使頁巖粒度達到lcm，當進入 粉碎工序頁巖經粉碎機使頁巖的粒度達到200目，攪拌工序把200目粒度的頁巖粉和已備 好的溶劑，即首次投料將300kg的脫晶蒽油、氯化鋁以及助劑甲醇、激活劑四氫化萘按配方 比例投入到攪拌缸中，充分攪拌均勻，之後，進入反應釜轉入反應工序，反應溫度410°C ，壓 力為5. 5Mpa，時間為3小時，接著進入蒸餾工序，蒸餾釜內最高溫度為38(TC，34(TC前的分 餾物為半成品柴油，待調合，340-38(TC分餾的物質可做溶劑，在連續生產過程中，可循環使 用，餘下的殘渣為瀝青，半成品柴油進入調合工序選用硝酸戊酯作調合劑，在常溫下向半成 品柴油中加入硝酸戊酯時，應事先檢測半成品柴油的技術指標，符合柴油國標的代用柴油， 應停止加入硝酸戊酯，調合劑加入量一般為0. 5-1. 0%。，再經過過濾，除去雜質，即可生產出 成品代用柴油219kg，瀝青487kg(瀝青可根據需求深加工成築路瀝青、防水瀝青等)，其中 頁巖的利用率為百分之百，經多次重複進行上述生產操作可知，平均3-4噸頁巖即可生產1 噸代用柴油。 生產工序中的加熱工藝，可以採用電加熱或蒸氣加熱方法，也可以是煤氣、燃油或 是熔鹽；反應釜、蒸餾釜的操作過程，可以採用間歇或連續方式，蒸餾釜亦可以採用無熱源 精餾塔，反應釜亦可採用塔式反應器。 所生產的代用柴油，各項技術指標均達到或優於國家GB252-2000同標號柴油的 性能指標，其具體檢驗結果參見表1所示，在農用柴油車試用，起動、運行，負載、爬坡，效果和同標號柴油類同，因價格低，深受用戶歡迎。
實施例2 採用本發明生產代用柴油，依據原料配方及含量(按重量％)比，即頁巖50%， 溶劑40 % ，助劑3 % ，氯化鋅3 % ，激活劑4 %的比例，備料頁巖500kg，溶劑採用蒸餾釜 340-38(TC溫度的分餾物作溶劑共400kg，氯化鋅30kg，十六醇30kg，四氫化萘40kg。
生產工藝條件首先將頁巖破碎至lcm，接著粉碎至200目，接著轉入攪拌工序， 把500kg粒度為200目的頁巖粉、400kg溶劑、氯化鋅30kg、十六醇30kg、四氫化萘40kg 分別加入攪拌缸中，充分攪拌均勻，接著進入反應釜採用電加熱方式加熱至420°C ，壓力為 6MPa，反應時間2. 5小時，之後，轉入蒸餾工序，蒸餾釜內加熱至38(TC，切取溫度為340°C ， 34(TC前的分餾物為代用柴油半成品，340-38(TC分餾物為溶劑，可循環使用，餘渣為瀝青， 半成品柴油轉入調合工序，要在常溫下加入硝酸戊酯，硝酸戊酯的加入量以檢測結果而確 定，當半成品柴油技術指標達到規定的國標時，應停止加入硝酸戊酯，通常硝酸戊酯添加量 為0. 5-1. 0%。，再經過過濾除雜工序，即生產出代用柴油182. 5kg，瀝青423. 5kg(瀝青可根 據需求深加工成築路瀝青、防水瀝青等)。
實施例3 按本發明配方及組份含量(按重量％ )比，頁巖40%，溶劑50%，氯化鋁3%，助 劑十八醇3% ，激活劑4%的比例，準備各物料，頁巖400kg，溶劑500kg氯化鋁30kg，十八醇 30kg，四氯化萘40kg。 在生產工藝流程中，反應釜加熱至43(TC，反應壓力為6. 5MPa，反應時間為2. 0小 時，其它工序與前述兩實施例相同，同樣可生產出合格代用柴油146kg，瀝青359kg(瀝青可 根據需求深加工成築路瀝青、防水瀝青等)。
實施例4 按本發明配方及組份含量(按重量％ )比，頁巖45%，溶劑45%，氯化鋅3%，助 劑3%，激活劑4%的比例準備所需材料，頁巖450kg，溶劑450kg，氯化鋅30kg，丁醇30kg， 四氫化萘40kg。 在生產工藝流程中，反應加熱至440°C ，反應壓力為7MPa，反應時間為1. 5小時，其 它工序與前述實施例相同，亦可生產出合格代用柴油164. 25kg，瀝青392. 5kg(瀝青可根據 需求深加工成築路瀝青、防水瀝青等)。
實施例5 按本發明配方及組份含量(按重量％ )比，頁巖30 % ，溶劑60 % ，氯化鋁3 % ，十六 醇和十八醇各1. 5%，共計3%，激活劑4%的比例準備所需材料，，頁巖300kg，溶劑600kg， 氯化鋁30kg，十六醇15kg，十八醇15kg，四氫化萘40kg。 在生產工藝流程中，反應加熱至450°C ，反應壓力為7. 4MPa，反應時間為1小時，其 它工序與前述實施例相同，亦可生產出合格代用柴油109. 5kg，瀝青296. 5kg(瀝青可根據 需求深加工成築路瀝青、防水瀝青等)。
實施例6 按本發明配方及組份含量(按重量％ )比，頁巖30%，溶劑60%，氯化鋁3.5%， 十六醇1. 0%和十八醇1. 5%，共計2. 5%，激活劑4%的比例準備所需材料，頁巖300kg，溶 劑600kg，氯化鋁35kg，十六醇10kg，十八醇15kg，四氫化萘40kg。
5
在生產工藝流程中，反應加熱至450°C ，反應壓力為9. 4MPa，反應時間為1小時，其 它工序與前述實施例相同，亦可生產出合格代用柴油109. 5kg，瀝青296. 5kg(瀝青可根據 需求深加工成築路瀝青、防水瀝青等)。 上述產成品各項技術指標均達到國家GB252-2000柴油標準，且成本低，設備簡 單，投資少，能耗低，利用率高，打破了傳統的30噸頁巖只能提取1噸重質油的落後技術，大 膽創新，以每噸頁巖提取35%以上的代用柴油，而且充分利用了"傳統頁巖提取重質油時廢 棄掉的小顆粒及粉末"，減少了環境汙染，是一項很有推廣價值的利用廢棄物生產代用柴油 的新技術、新方法。 表1國家石油產品質量監督檢驗中心(瀋陽)檢驗報告，依據GB252-2000標準檢
驗，樣品檢驗結果如下
序號檢驗項目檢驗方法檢驗結果
1閃點(閉口)， °cGB/T26159
2冷濾點，°cSH/T0248-16
310%蒸餘物殘炭，% (m/m)GB/T2680. 07
4水分，% (v/v)GB/T260無
5餾程GB/T6536
50%回收溫度，°C240. 0
90%回收溫度，。C323. 0
95%回收溫度，。C340. 0
6密度(20°C )，Kg/m3GB/T1884819. 1
7十六烷值GB/T38648. 5
8凝點，°cGB/T510-38
9機械雜質目測無
權利要求
一種採用頁巖為原材料生產代用柴油的方法，其工藝流程包括反應、蒸餾、調合、過濾等工序，其特徵在於可按如下工序過程進行，1)混合反應首先將原材料於壓力為5.5-9.5MPa下混合反應，反應溫度為410-450℃，反應時間應≥1小時；按重量計，原材料組成為頁巖30-60份、氯化鋁或氯化鋅2.5-3.5份、溶劑30-60份、助劑2.5-3.5份、激活劑3-5份，所有原料的最終總和為100份；所述激活劑為四氫化萘；所述助劑為丁醇、甲醇、十六醇和/或十八醇；所述溶劑為脫晶蒽油和/或蒸餾工序中溫度340-380℃的餾分物；2)蒸餾將步驟1)所獲得的反應產物進行蒸餾，最終切取溫度為380℃，收集切取溫度為≤340℃的即為半成品柴油，切取溫度為＞340至380℃的餾分物為溶劑組份，溫度＞380℃的為瀝青；3)調合於半成品柴油中加入十六烷值改進劑，其加入量被調合物料重量的0.5-1.0‰，即可生產出成品代用柴油。
2. 按照權利要求1所述的方法，其特徵在於所述助劑由十六醇和十八醇二種組份組成的混合物，混合物中十六醇的重量含量為40-60 % 。
3. 按照權利要求l所述的方法，其特徵在於所述步驟l)中溶劑的加入，首次投料時為脫晶蒽油；連接生產後，採用蒸餾工序切取溫度340-38(TC的餾分物為溶劑，當餾分物不足時可採用脫晶蒽油補足。
4. 按照權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟1)中反應時間1-3小時，壓力為5. 5-8. 5MPa下混合反應，反應溫度為420_440°C 。
5. 按照權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟1)中反應時間1. 5-2. 5小時，壓力為6-7MPa下混合反應，反應溫度為420-440°C 。
6. 按照權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟1)反應前頁巖應首先破碎成《lcm的顆粒，顆粒再粉碎成為《200目的細粉，破碎工序中應除去金屬類雜質；細粉再與氯化鋁或氯化鋅、溶劑、助劑、激活劑攪拌均勻後進行混合反應。
7. 按照權利要求1所述的方法，其特徵在於所述十六烷值改進劑為調合劑硝酸戊酯。
全文摘要
本發明涉及能源領域中的燃料油，具體說是採用頁巖為原材料生產代用柴油的一種新方法，採用頁巖為原材料，其工藝流程由破碎、粉碎、攪拌、反應、蒸餾、調合、過濾各工序組成，整個工藝流程均不採用加氫和加氫裝置、以及脫灰等，設備投資大幅度降低，原料利用率為百分之百，3-4噸即可生產1噸代用柴油，餘渣為瀝青，工藝方法簡單，原料易得，成本低廉，生產過程無三廢，環境友好，產品等於或優於國家GB252-2000柴油標準，以此可為柴油市場提供優質、價廉、具備市場競爭力的代用柴油。
文檔編號C10B53/06GK101712880SQ20081001354
公開日2010年5月26日 申請日期2008年10月7日 優先權日2008年10月7日
發明者任春山 申請人:任春山