柏靜儒， 王林濤， 張慶燕， 白 章， 王 擎

(1.東北電力大學(xué) 油頁(yè)巖綜合利用教育部工程研究中心， 吉林 吉林 132012； 2.中國(guó)科學(xué)院 工程熱物理研究所，北京 100190)

基于氣體熱載體干餾及費(fèi)-托合成工藝的油頁(yè)巖綜合利用系統(tǒng)建模與分析

柏靜儒1， 王林濤1， 張慶燕1， 白 章2， 王 擎1

(1.東北電力大學(xué) 油頁(yè)巖綜合利用教育部工程研究中心， 吉林 吉林 132012； 2.中國(guó)科學(xué)院 工程熱物理研究所，北京 100190)

基于油頁(yè)巖氣體熱載體干餾工藝構(gòu)建了一種油頁(yè)巖綜合利用系統(tǒng)，將干餾過(guò)程中產(chǎn)生的半焦與小顆粒油頁(yè)巖混合后氣化，制得合成氣與多余干餾氣一并經(jīng)水煤氣變換后進(jìn)行費(fèi)-托合成，費(fèi)-托合成剩余的可燃?xì)怏w送入燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)油-電聯(lián)產(chǎn)，采用此綜合利用系統(tǒng)，可大幅提高液體燃料產(chǎn)量，達(dá)到原有干餾系統(tǒng)的1.4倍。利用Aspen Plus軟件對(duì)所構(gòu)建的油頁(yè)巖綜合利用系統(tǒng)進(jìn)行建模，經(jīng)計(jì)算，綜合利用系統(tǒng)的一次能量利用效率達(dá)到61.79%。進(jìn)一步模擬分析表明，增加油頁(yè)巖干餾比例和干餾-氣化混合氣制油比例，都可以有效提高系統(tǒng)液體燃料的產(chǎn)量，雖然系統(tǒng)電能輸出會(huì)有所下降，但系統(tǒng)總能效會(huì)隨著液體燃料產(chǎn)量的增長(zhǎng)有顯著提升。

油頁(yè)巖； 干餾； 氣化； 費(fèi)-托合成； 系統(tǒng)模擬

油頁(yè)巖是一種沉積巖，具有無(wú)機(jī)礦物質(zhì)的骨架，并含固體有機(jī)物，主要成分為油母質(zhì)及少量瀝青，油頁(yè)巖既可以干餾煉油也可以燃燒發(fā)電。在我國(guó)石油資源日趨緊張時(shí)，大力開發(fā)油頁(yè)巖等非常規(guī)油氣資源顯得尤為重要[1-2]。

油頁(yè)巖屬于含油率低、發(fā)熱值低、灰分特高的劣質(zhì)燃料，直接用于干餾煉油或燃燒發(fā)電，利用效率低、消耗量大、耗能多、運(yùn)輸量大、環(huán)境污染嚴(yán)重，最終導(dǎo)致生產(chǎn)成本過(guò)高[1,3]；在廉價(jià)石油和煤炭時(shí)代，無(wú)論煉油還是發(fā)電在經(jīng)濟(jì)上都無(wú)競(jìng)爭(zhēng)力[4]。

從現(xiàn)代能源綜合開發(fā)利用與循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論出發(fā)分析，油頁(yè)巖除了干餾煉油和燃燒發(fā)電，還可聯(lián)產(chǎn)建材等，因此完全可以進(jìn)行全面綜合開發(fā)利用[3,5-6]。筆者所在的研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了數(shù)個(gè)油頁(yè)巖綜合利用系統(tǒng)模型，發(fā)表了相關(guān)專利，并采用Aspen Plus軟件分別對(duì)油頁(yè)巖氣體熱載體及固體熱載體綜合利用系統(tǒng)進(jìn)行了模擬，分析結(jié)果表明，所構(gòu)建的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與原有干餾系統(tǒng)相比，能源利用效率得到了大幅提高[7-10]。但現(xiàn)有的油頁(yè)巖綜合利用系統(tǒng)依舊存在一些不完善的地方：(1)油頁(yè)巖破碎后的小顆粒油頁(yè)巖由于不能用于氣體熱載體干餾，通常和半焦一起直接送入CFB鍋爐燃燒發(fā)電或供熱，這種利用方式收益低且污染高，雖然固體熱載體干餾工藝可以利用小顆粒油頁(yè)巖來(lái)生產(chǎn)頁(yè)巖油[11-12]，但尚未實(shí)現(xiàn)廣泛的工業(yè)應(yīng)用；(2)現(xiàn)有的油頁(yè)巖利用系統(tǒng)生產(chǎn)的干餾氣利用方式主要有2種，一種是直接燃燒供熱或發(fā)電，另一種是用這部分氣體來(lái)制氫實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步加工利用[13-14]，但無(wú)論哪種方式都不能有效提高系統(tǒng)液體燃料的產(chǎn)量。

針對(duì)于上述問(wèn)題，筆者提出了集油頁(yè)巖干餾煉油、氣化制氣、費(fèi)-托合成和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電4種工藝于一體的油-電多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用了不能用于氣體熱載體干餾的小顆粒油頁(yè)巖以及剩余干餾氣，大幅提高了系統(tǒng)液體燃料的產(chǎn)量，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了能量的梯級(jí)利用，減少了固體和氣體廢棄物的排放。為了對(duì)新的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行深入分析，筆者借助Aspen Plus軟件對(duì)所構(gòu)建的綜合利用系統(tǒng)進(jìn)行模擬，核算了系統(tǒng)的物流平衡和能量平衡，并分析了油頁(yè)巖干餾比例(即用于干餾煉油的油頁(yè)巖占系統(tǒng)油頁(yè)巖總處理量的比值)和干餾-氣化混合氣制油比例(即用于費(fèi)-托合成制油的混合氣占系統(tǒng)生產(chǎn)混合氣總量的比值)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。

1 構(gòu)建油頁(yè)巖綜合利用系統(tǒng)

1.1 油頁(yè)巖綜合利用系統(tǒng)流程

現(xiàn)有的大部分油頁(yè)巖綜合利用系統(tǒng)只是將油頁(yè)巖干餾、CFB發(fā)電和灰渣利用等技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的集成，雖然一定程度上提高了油頁(yè)巖系統(tǒng)的能量利用效率，但并未有效提升系統(tǒng)的液體燃料產(chǎn)量，考慮中國(guó)“缺油”的現(xiàn)狀，通過(guò)綜合利用系統(tǒng)提高液體燃料產(chǎn)率具有重要意義。對(duì)現(xiàn)有油頁(yè)巖氣體熱載體干餾工藝進(jìn)行深入分析，并結(jié)合油頁(yè)巖氣化、費(fèi)-托合成和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)，筆者構(gòu)建了主要由干餾爐、氣化爐、費(fèi)-托合成制油單元和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電單元及相關(guān)的輔助設(shè)備共同組成的油頁(yè)巖綜合利用系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 油頁(yè)巖氣體熱載體綜合利用系統(tǒng)流程圖Fig.1 Process schematic of the oil shale comprehensive utilization system based on gas heat carrier technologyOT—Oil shale tank; RR—Retorting reactor; MOG—Mixture of oil and gas; SPSOG—Separation and purification system of oil and gas; CCG—Cold cycle gas; HCG—Hot cycle gas; SCCF—Semi-coke combustion furnace; GCF—Gas combustion furnace; SOT—Shale oil tank; HRSG—Heat recover steam generator; WGS—Water gas shift system; PSTG—Purification system of transforming gas; FTSS—F-T synthesis system; GT—Gas turbine; ST—Steam turbine; FTPT—F-T products tank

具體流程(見圖1)：頁(yè)巖儲(chǔ)倉(cāng)(OT)中的油頁(yè)巖經(jīng)破碎篩分，其中的大顆粒油頁(yè)巖(8～50 mm)進(jìn)入干餾爐(RR)中干餾，干餾使用的循環(huán)熱載體為經(jīng)過(guò)半焦燃燒爐(SCCF)和瓦斯燃燒爐(GCF)兩級(jí)加熱至600℃的熱循環(huán)氣(HCG)。干餾產(chǎn)生的油氣混合物(MOG)通過(guò)收集傘捕集并送出爐體，進(jìn)入油氣分離凈化系統(tǒng)(SPSOG)中，經(jīng)過(guò)冷卻分離和凈化脫硫處理，得到頁(yè)巖油并送入儲(chǔ)油罐(SOT)中儲(chǔ)存。分離出的干餾氣體按作用可分為4部分，分別用來(lái)冷卻半焦(CCG)、充當(dāng)干餾熱載體(HCG)、作為燃料加熱干餾熱載體和進(jìn)行費(fèi)-托合成。干餾產(chǎn)生的半焦一部分作為燃料送入燃燒爐，剩余大部分進(jìn)入氣化爐制氣。

破碎后的小顆粒油頁(yè)巖(<8 mm)與干餾剩余半焦經(jīng)進(jìn)一步粉碎后，一并送入高溫氣化爐中與水蒸氣和O2反應(yīng)氣化，生成的氣化合成氣進(jìn)行顯熱回收(HRSG-1)后與剩余干餾氣一起經(jīng)水煤氣變換(WGS)，將H2/CO體積比調(diào)整為2左右，調(diào)整后的可燃?xì)饨?jīng)凈化系統(tǒng)(PSTG)處理進(jìn)入費(fèi)-托合成系統(tǒng)(FTSS)，生成的液體燃料送入儲(chǔ)油罐(FTPT)，費(fèi)-托合成剩余的可燃尾氣送入聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(包括燃機(jī)發(fā)電GT、余熱回收HRSG-2和蒸汽發(fā)電ST)作進(jìn)一步利用，其中水煤氣變換反應(yīng)和費(fèi)-托合成反應(yīng)過(guò)程可以用公式(1)和(2)表示。

CO+H2O(g)?H2+CO2H= -41.2 kJ/mol

(1)

2CO+H2?(—CH2—)+CO2
H= -204.8 kJ/mol

(2)

1.2 油頁(yè)巖及干餾產(chǎn)物基礎(chǔ)特性

采用的油頁(yè)巖樣品產(chǎn)自吉林樺甸，屬于含油率大于10%的富礦，對(duì)該油頁(yè)巖進(jìn)行鋁甄分析的結(jié)果(空干基)為：含油率11.37%，含水率3.90%，半焦產(chǎn)率80.63%，氣體及損失4.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。油頁(yè)巖、干餾得到的半焦和頁(yè)巖油的燃料特性分析列于表1。此外，干餾氣體主要成分包括H2、H2O、H2S、NH3、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C3H8等，低位熱值可達(dá)19.62 MJ/m3。

表1 油頁(yè)巖、半焦和頁(yè)巖油的工業(yè)分析、元素分析結(jié)果和發(fā)熱量Table 1 Results of proximate and ultimate analyses and calorific value of oil shale， semi-coke and shale oil

1)Qad.gris high calorific value of air drying base.

1.3 油頁(yè)巖綜合利用系統(tǒng)模型構(gòu)建

根據(jù)前期的研究[8-10]，在模擬過(guò)程中，依然將油頁(yè)巖和半焦看成是由水、礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)(油母質(zhì)、殘?zhí)?3種組分所構(gòu)成的混合物質(zhì)，通過(guò)這3個(gè)組分的有機(jī)結(jié)合，來(lái)表征油頁(yè)巖和半焦，進(jìn)而使用不同的反應(yīng)器模型對(duì)油頁(yè)巖反應(yīng)過(guò)程加以模擬。

油頁(yè)巖干餾反應(yīng)主要包括油母質(zhì)熱解和礦物質(zhì)分解兩部分，分別使用Rcstr模型和Rstoic模型來(lái)模擬這2個(gè)過(guò)程，并通過(guò)內(nèi)嵌Fortran子程序調(diào)整控制Rcstr模型中油母質(zhì)的熱解反應(yīng)進(jìn)程；對(duì)于油頁(yè)巖和半焦的混合氣化部分，首先使用Ryiled模型將原料轉(zhuǎn)化為單質(zhì)性物質(zhì)，而后利用Rgibbs模型遵從吉布斯能最小原理模擬混合料的氣化過(guò)程，同時(shí)同步利用Rstoic模型模擬氣化過(guò)程中礦物質(zhì)的分解。

費(fèi)-托合成反應(yīng)產(chǎn)物主要包括烷烴、烯烴、醇和醛，在本模擬中將其產(chǎn)物簡(jiǎn)化為C1～C30的烷烴，設(shè)置CO轉(zhuǎn)化率為85%，根據(jù)ASF模型計(jì)算產(chǎn)品質(zhì)量分布[15]，并選用Rstoic模型模擬這一過(guò)程。系統(tǒng)模擬主要的運(yùn)行參數(shù)如表2所示。

2 綜合利用系統(tǒng)模擬結(jié)果及分析

綜合利用系統(tǒng)輸出的主要能源產(chǎn)品包括頁(yè)巖油、費(fèi)-托合成燃料和電能，所構(gòu)建的Aspen模擬流程按照油頁(yè)巖輸入量為125 kg/s進(jìn)行計(jì)算，并按照上述運(yùn)行參數(shù)對(duì)油頁(yè)巖綜合利用系統(tǒng)模型進(jìn)行設(shè)置，模擬得到的主要物流參數(shù)如表3所示。在該計(jì)算工況下，干餾系統(tǒng)共生產(chǎn)76.12 kg/s的半焦，其中大部分與小顆粒油頁(yè)巖一起進(jìn)行氣化和費(fèi)-托合成，共可生產(chǎn)3.14 kg/s費(fèi)-托產(chǎn)物，系統(tǒng)總的液體燃料產(chǎn)量大幅提高，達(dá)到10.9 kg/s，是原有干餾系統(tǒng)的1.4倍，按年運(yùn)行7200 h計(jì)算，增加費(fèi)-托制油單元后，綜合利用系統(tǒng)總的液體燃料產(chǎn)量從20.11萬(wàn)t/a提高至28.25萬(wàn)t/a。此外，費(fèi)-托合成過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣以及從高溫氣化氣回收的熱量進(jìn)入聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)加以利用，對(duì)應(yīng)的凈電輸出功率達(dá)到72 MW。

表2 綜合利用系統(tǒng)主要運(yùn)行參數(shù)Table 2 Operating parameters of the oil shale comprehensive utilization system

表3 油頁(yè)巖綜合利用系統(tǒng)主要物流參數(shù)Table 3 Process parameters of some material streams of the oil shale comprehensive utilization system

1)Qgris high calorific value.

2.1 油頁(yè)巖綜合利用系統(tǒng)的能量分析

在流程模擬的基礎(chǔ)上，對(duì)油頁(yè)巖綜合利用系統(tǒng)進(jìn)行能量平衡計(jì)算，并繪制如圖2所示的能流圖。其中，系統(tǒng)油頁(yè)巖輸入的總能量設(shè)為100%，其余物流能量的大小均用占總能輸入的百分比來(lái)表示。從圖2可以看出，系統(tǒng)總能效達(dá)到61.79%，液體燃料(頁(yè)巖油和費(fèi)-托產(chǎn)物)和電能輸出能量占總能輸入的比例分別達(dá)到54.05%和7.74%，系統(tǒng)能量損失也達(dá)到38.21%。

從圖2還可以看出，干餾爐的加熱能量包括兩部分，其中，干餾熱載體和預(yù)熱部分帶入的能量大小分別為總能輸入的8.68%和0.95%，這些熱量將干餾溫度維持在520℃，使干餾過(guò)程能夠穩(wěn)定運(yùn)行。由反應(yīng)式(1)和(2)可知，水煤氣變換和費(fèi)-托合成反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，放出的熱量達(dá)到總能輸入的10.65%，這部分熱量除了維持系統(tǒng)本身的反應(yīng)溫度外，還存在一定的余熱利用空間。供給余熱鍋爐的能量主要來(lái)自兩部分，分別是從高溫氣化合成氣和燃?xì)廨啓C(jī)尾氣中回收的熱量(大小分別為總能輸入的9.42%和9.11%)，余熱鍋爐生產(chǎn)的高溫蒸汽一部分供給氣化爐和水煤氣變換系統(tǒng)，剩余大部分用來(lái)發(fā)電。綜合利用系統(tǒng)的能量損失主要來(lái)自散熱部分，其中干餾單元和氣化單元的散熱損失分別達(dá)到了總能輸入的6.98%和5.85%，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)充分注意爐體的保溫；另外，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電部分能量損失也較大，達(dá)到了總能輸入的12.25%。

圖2 油頁(yè)巖綜合利用系統(tǒng)能流圖Fig.2 Energy flow diagram of the oil shale comprehensive utilization system1—Oil shale(100%); 2—Large particles of oil shale(80%); 3—Semi-coke(27.01%); 4—Steam(1.27%) and heating energy(1.08%); 5—Material loss(0.93%) and released heat(3.59%); 6—Heating energy(0.84%); 7—Released heat(7.06%); 8—F-T exhaust gas(13.46%); 9—Compressor(3.31%); 10—Gas turbine power generation(7.66%); 11—Condensate loss(7.2%), heat loss(3.27%) and exhaust loss(1.78%)

2.2 油頁(yè)巖干餾比例對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)物和能效的影響

對(duì)綜合利用系統(tǒng)流程分析可知，通過(guò)調(diào)節(jié)油頁(yè)巖干餾比例和干餾-氣化混合氣(干餾氣體和氣化合成氣)制油比例可以影響系統(tǒng)產(chǎn)品輸出，進(jìn)而影響系統(tǒng)能效。圖3為油頁(yè)巖干餾比例的變化對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)物分布及系統(tǒng)能效的影響。當(dāng)油頁(yè)巖干餾比例分別為0或1時(shí)，相當(dāng)于油頁(yè)巖全部用于氣化或全部用于干餾，干餾比例變化對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)物分布的影響如圖3(a)所示，其縱坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)產(chǎn)物輸出能量與系統(tǒng)總能輸入的比值。從圖3(a)可以看出，當(dāng)油頁(yè)巖干餾比例從0增加至1時(shí)，系統(tǒng)頁(yè)巖油能量輸出占總能輸入的比例從0增長(zhǎng)至47.30%，費(fèi)-托產(chǎn)物所占比例也隨之從32.82%降至11.95%，同時(shí)由于干餾比例的增長(zhǎng)，費(fèi)-托合成尾氣的排放量大幅減少，因而凈電輸出有一定下降，輸出能量占總能輸入的比例從12.86%降至6.46%。油頁(yè)巖干餾比例對(duì)系統(tǒng)油電輸出能量比(液體燃料輸出能量與電能輸出能量的比例，θ1)和總能效(η1)的影響如圖3(b)所示。從圖3(b)可以看出，隨著油頁(yè)巖干餾比例的升高，油電輸出能量比急劇升高，從2.55一直增長(zhǎng)到9.17，與此同時(shí)系統(tǒng)總能效從45.67%增至65.71%。

需要指出的是，在實(shí)際生產(chǎn)中因?yàn)樾☆w粒油頁(yè)巖的存在，油頁(yè)巖不可能全部用來(lái)干餾，為了提高系統(tǒng)的總能效，在破碎過(guò)程中應(yīng)盡量提高大顆粒油頁(yè)巖所占的比例。

2.3 干餾-氣化混合氣制油比例對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)物分布和能效的影響

干餾-氣化混合氣制油比例對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)物分布和能效的影響如圖4所示。從圖4(a)可以看出，當(dāng)混合氣全部用于發(fā)電時(shí)，系統(tǒng)發(fā)電能量占總能輸入的比例可以達(dá)到19.93%，隨著混合氣用于制油比例的增加，電能輸出不斷降低，當(dāng)混合氣全部用于制油時(shí)，系統(tǒng)費(fèi)-托產(chǎn)物輸出能量占總能輸入的比例達(dá)到16.16%，同時(shí)發(fā)電占比降至7.74%。從圖4(b)可以看出，隨著混合氣制油比例的升高，油電輸出能量比從1.90一直增長(zhǎng)到6.98，與此同時(shí)系統(tǒng)總能效從57.82%增至61.79%。

通過(guò)上述分析可知，增加油頁(yè)巖干餾比例和混合氣制油比例，可以顯著提高系統(tǒng)能效，還能生產(chǎn)更多的液體燃料，有利于緩解我國(guó)“缺油”的現(xiàn)狀，但與此同時(shí)還應(yīng)當(dāng)考慮市場(chǎng)對(duì)所生產(chǎn)的能源產(chǎn)品的接納能力，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)綜合考慮油價(jià)、電價(jià)等影響因素后，對(duì)油頁(yè)巖綜合利用系統(tǒng)的生產(chǎn)情況進(jìn)行合理調(diào)整。

圖3 油頁(yè)巖干餾比例的變化對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)物分布及系統(tǒng)能效的影響Fig.3 Effect of oil shale’s mass fraction for retorting on product distribution and energy efficiency of the systemΦ1—The ratio of shale oil, F-T products and electricity energy output to the total energy input respectively;λ—Mass fraction of oil shale for retorting; θ1—The ratio of liquid fuel energy output to electricity energy output;η1—The total energy efficiency of the system(a) Φ1-λ; (b) θ1-λ, η1-λ

圖4 干餾-氣化混合氣制油比例的變化對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)物分布及系統(tǒng)能效的影響Fig.4 Effect of mixed gas mass fraction for F-T process on product distribution and energy efficiency of the systemΦ2—The ratio of F-T products and electricity energy output to the total energy input respectively;μ—Mass fraction of mixed gas for F-T process; θ2—The ratio of liquid fuel energy output to electricity energy output;η2—The total energy efficiency of the system(a) Φ2-μ； (b) θ2-μ， η2-μ

3 結(jié) 論

(1)在保證綜合利用系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行情況下，按照油頁(yè)巖輸入量為125 kg/s的處理規(guī)模，系統(tǒng)能夠生產(chǎn)7.76 kg/s的頁(yè)巖油和3.14 kg/s的費(fèi)-托合成產(chǎn)物，小顆粒油頁(yè)巖、半焦和干餾氣得到了充分的利用，大幅度提高了系統(tǒng)液體燃料產(chǎn)率，達(dá)到原有油頁(yè)巖系統(tǒng)的1.4倍；另外系統(tǒng)還可以輸出72 MW的電能，此時(shí)綜合利用系統(tǒng)的總能效達(dá)到了61.79%。

(2)通過(guò)增加油頁(yè)巖干餾比例可以有效提高頁(yè)巖油產(chǎn)量，同時(shí)費(fèi)-托產(chǎn)物產(chǎn)量和發(fā)電量會(huì)大幅下降，但系統(tǒng)總能效和油電輸出能量比都有較大的提升。

(3)增加混合氣制油比例可以有效提高系統(tǒng)費(fèi)-托產(chǎn)物產(chǎn)量，雖然發(fā)電量會(huì)有所下降，但由于單位發(fā)電所需的能耗高于費(fèi)-托合成，系統(tǒng)總能效會(huì)得到明顯提升。

(4)增加油頁(yè)巖干餾比例和混合氣制油比例，都可以提高系統(tǒng)液體燃料的產(chǎn)量和總能效，但單純地提高兩者不一定能使經(jīng)濟(jì)效益最大化，在油價(jià)過(guò)低的情況下，增加費(fèi)-托合成單元并不是好的選擇。隨著國(guó)際油價(jià)的回暖，筆者構(gòu)建的綜合利用系統(tǒng)依舊有良好的發(fā)展前景。

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Process Simulation and Analysis of Oil Shale ComprehensiveUtilization System on Gas Carrier Technology and F-T Synthesis

BAI Jingru1, WANG Lintao1, ZHANG Qingyan1, BAI Zhang2, WANG Qing1

(1.EngineeringResearchCentreofMinistryofEducationforComprehensiveUtilizationofOilShale,NortheastDianliUniversity,Jilin132012,China; 2.InstituteofEngineeringThermophysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100190,China)

An oil shale comprehensive utilization system based on gas heat carrier technology is constructed. In this system, semi-coke produced in retorting processes and small particles of oil shale are put into gasifier and produce syngas. After being adjusted by water gas shift reaction (WGS), the syngas and spare gas produced in retorting process are fed into F-T synthesis system to produce liquid fuel, improving the yield of the liquid fuel of the system substantially, which is 1.4 times more than the original retorting system. Additionally, F-T exhaust gas goes into combined cycle power generation system. The system was simulated in Aspen Plus, and the results show that the energy efficiency of the system could reach 61.79%. Further analysis shows that the increase of the oil shale mass fraction for retorting and the mixed gas (retorting gas and syngas) mass fraction for F-T synthesis both can effectively improve the yield of liquid fuel of the system. Even though the power output of the system is somewhat reduced, the total energy efficiency would also have a pronounced increase.

oil shale; retorting; gasification; F-T synthesis; process simulation

2016-05-29

吉林省重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目(20140204004SF)和吉林市科技計(jì)劃項(xiàng)目(201434001)資助

柏靜儒，女，教授，博士，從事潔凈煤方面的研究；Tel：0432-64807366； E-mail：bai630@mail.nedu.edu.cn

1001-8719(2017)03-0521-07

TE662

A

10.3969/j.issn.1001-8719.2017.03.017