油页岩能生成石油吗

易金矿业网 2023-07-11 08:51 编辑:admin 293阅读

一、油页岩能生成石油吗

  定义  有一种石头叫油页岩,它同石油一样,是由生物的残体混同泥沙变成的,所以可以用来炼油。又称油母页岩,一种高矿物质的腐泥煤,为低热值固态化石燃料。色浅灰至深褐,含有机质和矿物质;有机质的绝大部分不溶于溶剂,称油母。油页岩是人造石油的重要原料。经低温干馏可得页岩油、干馏气和页岩半焦。  资源  油页岩产油率低于6%者属贫矿,高于10%的属富矿。世界已探明的产油率在 4%以上的油页岩储量,折合页岩油约470Gt,超过已探明的石油储量。美国西部格林河流域拥有世界上储量最大的油页岩矿藏;中国的油页岩资源也较丰富, 仅次于美国、巴西、苏联等国,其中最负盛名的为抚顺矿区,与煤共生,探明油页岩储量3.6Gt,平均产油率约5.5%;茂名油页岩矿,可采储量4Gt,平均产油率6.0%。  制法  大块的油页岩经过破碎、筛选,送到一种巨大的炉子里;在隔绝空气的条件下加热,使有机质分解生成油气;油气再进入一个冷却装置,被冷却凝结成油状的液体,这就是页岩油。  开发  实际上,把油页岩从地底下开采出来再炼油非常麻烦。科学家已想出一个好办法:在地面打一些钻孔通到地下,用带孔的钢管插进油页岩里,然后对它发射一种频率很高的电磁波,依靠高频电产生的热,把油页岩中的有质分解成页岩油和气体,使它沿着生产钻井跑到地面上来为人类服务。  原生物质  油页岩主要是由藻类等低等浮游生物经腐化作用和煤化作用而生成。一些微小动物、高等水生或陆生植物的残体,如孢子、花粉、角质等植物组织碎片,也参与油页岩的生成。  性质:  页岩油很像石油,除了液态的碳、氢物质外,还含有少量氧、氮和硫的化和物。页岩油经过进一步加工提炼,可以制得汽油、煤油、柴油等液体燃料,具有与石油相同的作用。  作用:  在油页岩炼油过成中还能得到许许多多副产品:硫酸铵可作肥料;酚类和吡啶可用作生产合成纤维、塑料、染料、药物的化工原料;排出的气体,如同煤气一样,可作气体燃料;留下的页岩灰渣,可用来制造水泥熟料、陶瓷纤维、陶粒等建筑用材。油页岩可谓“全身是宝”。  储量:  据调查,全世界油页岩的储量要比煤、石油或天然气多得多。我国是世界上油页岩储量最丰富的国家之一。以吉林的农安、广东的茂名和辽宁的抚顺为最多,广东茂名地区已探明的油页岩储量就有70多亿吨。  物理性状  油页岩外观多呈褐色泥岩状,其相对密度为1.4~2.7。油页岩中的矿物质常与有机质均匀细密地混合,难以用一般选煤的方法进行选矿。含有大量粘土矿物的油页岩,往往形成明显的片理。  组成  主要包括油母、水分和矿物质。①油母。含量约10%~50%(干基),是复杂的高分子有机化合物,富含脂肪烃结构,而较少芳烃结构。油母的元素组成主要为碳、氢,以及少量的氧、氮、硫;其氢碳原子比为1.25~1.75。油母含量高,氢碳原子比大,则油页岩产油率高。②水分。为4%~25%不等,与矿物质颗粒间的微孔结构有关。茂名油页岩的水分含量较高,热加工过程中消耗较多的热量,且在干燥时易崩碎。③矿物质。主要有石英、高岭土、粘土、云母、碳酸盐岩以及硫铁矿等。含量通常高于有机质。  加工利用  主要有两方面:①干馏制取页岩油,进一步加工成轻质油品以及多种化工产品;②直接用作锅炉燃料,产生蒸汽,并进一步用于发电。油页岩干馏和燃烧后的页岩灰可用于生产水泥等建筑材料。

二、油页岩的成因

页岩油的分类如其命名一样,分类的依据很多。早期大多数是单纯注重其有机质的化学性质划分级别,根据Cdaf、Hdaf、Odaf及含油率、发热量等参数,把油页岩分为五个等级(表2-1)。但这种分类容易引起成因概念上的混乱。

表2-1 油页岩按化学性质分类表(据赵隆业等,1990)

而后,发展到从油页岩成因角度出发,根据有机质类型划分为腐泥、腐殖腐泥、腐泥腐殖三类,每类中还根据所含藻类体的性质和数量作了进一步细分,使成因分类越来越复杂,不具有实用性。在此基础上,为了使油页岩分类更具有实用性,前苏联的学者列出了其成因分类和化学成分的关系,但这种关系拟合得并不理想。

最近几年,人们在一个合理的基础上对油页岩进行了一些实用的分类。现代的油页岩分类考虑了矿藏的沉积环境,有机质的岩石矿物特征,以及有机物母质的识别。最有代表性的是澳大利亚Hutton A.C(1987,1988,1991)提出的有机成因分类方案(表2-2)。他把油页岩分为浊煤、托班藻煤、层状油页岩、海相油页岩、塔斯马尼亚油页岩和库克油页岩。但此定义没有考虑到油页岩的化学和工艺性,而单纯用煤岩学从成因角度来划分,混淆了煤与油页岩的界线。例如,世界上著名的塔斯马尼亚煤、托班藻煤以及浊煤,在Hutton A.C成因分类中均被当作油页岩。

表2-2 油页岩按成因性质分类表(赵隆业等据Hutton A.C,1990)

因此,单纯以成因分类为基础,其分类将越分越细,与工业利用相结合得难度增大,必须寻找一种以成因为基础的实用分类,即工业—成因分类方案。前苏联Озеров И.М等(1970)提出了油页岩的工业—成因分类:以成因来分类,发热量来定级,焦油产率来定亚级,焦油产率与发热量的比值T/Q来定组,油页岩的煤岩组分来定亚组,灰分的成分来定种,硫的含量来定亚种(表2-3)。该方法参照煤炭国际分类方案用数量化的表示方法,从而拓宽了分类表的范围,避免了各分类参数的重复。

三、油页岩成分

油页岩是沉积岩的一种,可以说是沉积岩中页岩的一种特殊存在。

页岩主要是由黏土沉积经压力和温度形成的岩石,其中混杂有石英、长石的碎屑以及其他化学物质。之所以被称为页岩,主要是其具有薄页状或薄片层状的节理,简称层理,不具备层理特征的被称为泥岩。

页岩中含有机质(碳质)的多少,决定了页岩从含碳页岩到碳质页岩乃至油页岩、石墨、煤。页岩中的有机质经过复杂的生物化学变化和化学变化以及物理变化,在其变化过程中可形成石油和天然气,剩余物质形成干酪根、石墨、煤等有机矿物成分。如果其生成的石油没有及时排出运移,就包含在页岩中,也就形成了今天人们热议的油页岩。

油页岩外观多呈褐色、黑褐色泥岩状,其相对密度为1.4~2.7。油页岩中的矿物质常与有机质均匀细密地混合,难以用一般选煤的方法进行选矿。它和煤的主要区别是灰分超过40%,与碳质页岩的主要区别是含油率大于3.5%。油页岩经低温干馏可以得到页岩油,页岩油类似原油,可以制成汽油、柴油或作为燃料油。除单独成矿藏外,油页岩还经常与煤形成伴生矿藏,一起被开采出来。

油页岩的开采成本远高于石油天然气和煤,对环境污染极大,虽然储量很高,但开采提炼很困难,因为现在能源紧张,所以才有了油页岩热。

四、油页岩形成的地质过程

1.构造条件

油页岩生成的构造条件与地质发展史的稳定区域和稳定阶段紧密联系。不少油页岩形成于坳陷盆地中,如中国松辽盆地以及鄂尔多斯盆地油页岩。这些含有油页岩的盆地,其构造活动微弱,沉积物常以细碎岩屑为主。但也有一些特殊情况,油页岩形成于山前坳陷或山间坳陷中,如伊犁盆地的二叠纪油页岩,但它们都与当时所处的构造活动的相对稳定阶段或盆地中的稳定部分相对应。

2.沉积条件

油页岩按沉积生成的盆地水体性质可分为沼泽成、湖成和海成三类。油页岩有时单独存在,有时则见于含煤或含油盆地。与含油盆地共生者多是湖成和海成油页岩;与含煤盆地共生者可能在形成油页岩时是湖成,亦有学者认为油页岩与煤伴生时是沼泽成因。

五、油页岩的优缺点

1 劲浪亚麻盆和黄盆都是传统手工艺品,但两者存在一些不同之处。2 劲浪亚麻盆是一种以亚麻为原料,手工编织而成的盆,主要产于山东省寿光市,具有高度的实用性和装饰性,常用于盛放水果、蔬菜等物品。而黄盆则是指一种用黄泥土制作的陶瓷餐具,主要产于河南省河南陶县,具有耐高温、不易破损等优点。3 此外,劲浪亚麻盆和黄盆在生产材料、工艺技巧和用途等方面也存在差异。劲浪亚麻盆以亚麻为原料,采用手工编织工艺制作而成,主要用于盛放水果、蔬菜、干果等较为柔软的食品,而黄盆则是以黄泥土为原料,在高温下烧制而成,主要用于盛放汤、菜肴等热食。

六、油页岩 页岩油

 页岩油

  shale oil

  一种人造石油,是油页岩干馏时有机质受热分解生成的一种褐色、有特殊刺激气味的粘稠状液体产物。透过裂解化学变化,可将油页岩中的油母质转换为合成原油。加热油页岩至特定温度能将分离蒸气,即借由蒸馏产生类似石油的页岩油——一种非传统用油——以及易燃的油页岩气(“页岩气”亦可指页岩内含的天然气体)。类似天然石油,富含烷烃和芳烃,但含有较多的烯烃组分,并且还含有含氧、氮、硫等的非烃类组分。页岩油的性质,因各地油页岩组成和热加工条件的差异而有所不同。中国抚顺、茂名、美国格林河(一译绿河)所产的页岩油的氢碳原子比较高,适宜于加工制取轻质油品;但由于其含氮量较高,加工炼制时必须加以脱除,否则会影响油品质量。爱沙尼亚所产的页岩油中酚类等含氧化合物很多,适宜于加工制取化学品。抚顺、茂名页岩油经过适当的加工精制,可以制得合格的汽油、煤油、柴油、燃料油等油品,还可获得石蜡、酚类、吡啶类、环烷酸和石油焦等化工副产品。页岩油加工的方法与天然石油的炼制过程基本相同,包括精馏、热裂化、石油焦化、加氢精制等过程。

  从页岩油制取轻质油品,是目前人造石油制取合格液体燃料的方法中成本最低的一种。

  页岩油是油页岩热加工时其有机质受热分解后生成的产物,类似天然石油,但含有较多的不饱和烃类及含有氮、硫、氧等非烃有机化合物。

  由于油页岩有机质组成的不同,以及热加工条件的差异,因而各地所产的页岩油的组成和性质也不一样。比重约在0.9~1.0之间。比重随着温度的升高而下降。

七、油页岩形成

  1、煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎,在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质,由于地壳的变动不断地埋入地下,长期与空气隔绝,并在高温高压下,经过一系列复杂的物理化学变化等因素,形成的黑色可燃沉积岩,这就是煤炭的形成过程。

  2、经过漫长的地质年代这些有机物与淤泥混合,被埋在厚厚的沉积岩下。在地下的高温和高压下它们逐渐转化,首先形成腊状的油页岩,后来退化成液态和气态的碳氢化合物。

  由于这些碳氢化合物比附近的岩石轻,它们向上渗透到附近的岩层中,直到渗透到上面紧密无法渗透的、本身则多空的岩层中。这样聚集到一起的石油形成油田。通过钻井和泵取人们可以从油田中获得石油。

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