[发明专利]一种油页岩热解用催化剂及其制备方法和使用方法

说明书

技术领域

本发明属于油页岩热解技术领域，具体涉及一种油页岩热解用催化剂及其制备方法和使用方法。

背景技术

随着国际能源需求的不断增加，非常规能源的利用得到了重视。油页岩（又称油母页岩）是在矿物质机体中含有固体可燃有机质呈微细层理的细粒沉积岩，属于非常规油气资源，含油量一般大于3.5%。油页岩通过热解能够生产页岩油、液化石油气、页岩灰渣等；页岩油可以生产汽油、煤油、柴油、石蜡、石油焦等多种化工产品；副产的页岩灰渣可提取有价金属、制备高附加值材料、生产建筑材料等。油页岩具有储量丰富、有利开发等优势而被视为今后重要的战略接替能源。油页岩资源的开发利用对国际能源结构的发展具有重要的现实意义，近年来油页岩资源的开发利用得到广泛的关注。

据不完全统计世界油页岩资源蕴藏量约10万亿吨。美国能源情报署2013年6月公布的世界页岩油技术可采资源量达到456.94亿吨。同时，还有很多盆地没有评价（U.S.Department of Energy.Technically Recoverable Shale Oil and Shale Gas Resources:An Assessment of137Shale Formations in41Countries Outside the United States.2013，6）。世界油页岩资源分布相对集中在美洲地区，即美国、加拿大和拉丁美洲，美国是全球油页岩资源最丰富的国家，储量约占全球储量的70%以上，主要集中在科罗拉多州、犹他州和怀俄明州。世界页岩油储量超过10亿吨的国家有美国、俄罗斯、扎伊尔、巴西、摩洛哥、约旦、澳大利亚、爱沙尼亚和中国等，页岩油总量为3741亿吨，预计全世界页岩油资源总量约为4750亿吨，比传统石油资源量（2710亿吨）多50%以上。

中国油页岩资源丰富，远景储量约2万亿吨，相当于800亿吨页岩油；查明资源储量7199.37×108t，其工业原料页岩油资源为476.44×108t，技术可采资源量119.79×108t。探明资源量居世界第四位。我国油页岩资源分布较广，主要集中分布在东部区和中部区，其中松辽盆地、鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地，占全国油页岩资源的76.79％。我国油页岩矿床生成的地质年代主要分布于古生代的石炭纪、二叠纪，中生代的三叠纪、侏罗纪、白垩纪和新生代的第三纪，其中以新生代的第三纪为主，主要分布于吉林、广东，辽宁、海南、陕西、山东、新疆、内蒙古等省、区。我国油页岩含油率中等偏好，其中含油率＞5%～10%的油页岩资源为2664.35亿t，含油率＞10％的油页岩资源量为1266.94亿t，分别占全国油页岩资源的37％和18％（刘招君，董清水，叶松青，等.中国油页岩资源现状[J].吉林大学学报(地球科学版).2006，36(6):869-876）。我国页岩油资源可开发出四千亿吨轻质燃料油，所以开发页岩油资源是我国能源战略的必然选择。开展油页岩的热化学清洁转化利用是实现我国能源发展战略和石油替代战略的重要途径之一，对保障国家能源安全具有重要的战略意义。

为了有效开发油页岩资源，改善我国能源消费和供给格局，国内进行了油页岩的微波热解技术研究。具体有：

王擎等对油页岩研究表明，油页岩是弱吸波物质，水分、黄铁矿和添加物半焦对油页岩在微波场中的升温特性有不同的影响。干燥的油页岩，升温速率明显减小，热解终温也降低。加入半焦的油页岩在微波场中升温很快，具有良好的热解效果（王擎,桓现坤,刘洪鹏,等.桦甸油页岩的微波干馏特性[J].化工学报.2008,59(5):1288-1293；王擎,桓现坤,寇震,等.微波场中油页岩及半焦升温特性[J].微波学报.2009,25(1):92-96）。

折建梅等对甘肃油页岩进行了微波热解实验研究，考察了油页岩在微波场中的升温特性及功率对页岩油、半焦、干馏气产率和组成的影响。结果表明:在微波场中油页岩干馏终温可达800℃以上；不同功率下干馏气组成不同，在480W时，干馏气中有效组分(H₂+CH₄+CO)达55%以上；随着功率的增大，半焦产率逐渐减小；页岩油产率随功率先增加后减小，在480W时达到最大值13.5%；而干馏气产率随功率逐渐增大，在480W时，可达10%（折建梅,宋永辉,兰新哲,等.微波功率对油页岩热解的影响[J].洁净煤技术.2011,17(5):66-69）。