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2.2油砂热重分析7
2.2.1实验设备和方法7
2.2.2实验结果和讨论7
2.3油砂热解和供热流程设计8
2.4本章小结9
3油气回收系统设计10
3.1工艺流程设计10
3.2设计计算11
3.2.1热解油气中各组分含量及物性分析11
3.2.2喷淋水流量计算12
3.2.3喷淋冷却塔参数设计计算13
3.3设备选型14
3.3.1喷嘴的选择14
3.3.2循环水泵的选择15
3.4本章小结16
4油气回收系统优化设计17
4.1工艺流程设计17
4.2传热计算18
4.1.1循环水传热计算18
4.1.2循环高温热风传热计算19
4.1.3循环中温热风传热计算21
4.1.4油砂废渣传热计算23
4.3设备计算24
4.3.1空气预热器设计计算24
4.3.2预热装置设计计算28
4.4本章小结29
结论31
致谢32
参考文献33
1 绪论 1.1 课题背景和研究意义
1.1.1 课题背景 能源是人类活动的物质基础，是经济和社会发展的原动力。能源的出现和使用是人类生存和社会发展的基本要素之一。随着人类的进步和世界工业化的发展，整个社会对能源的依赖度日益强烈。近年，我国国民经济持续快速发展，能源消费量迅速增长，1993 年，我国成为石油净进口国；1996 年，我国成为原油净进口国；2007 年，我国原油表观消费量为 3.45亿吨，净进口量达到 1.99 亿吨，对外依存度达到 46.1%[1]。石油资源短缺已成为严重制约我国国民经济和社会可持续发展的“瓶颈”。中石化、中国石油天然气规划总院等预测,我国将在2010~2020年进入石油生产高峰期,高峰年产量也只有 1.8~2.0 亿吨[2]。 2010年和 2015年,我国进口石油将分别达到 1.35 亿吨和 1.65 亿吨,对外依存度将分别达到 40%和 45%[3]。常规的石油资源已不能满足石油需求的快速增长，寻找非常规石油能源以及在生产过程中节能成为亟待解决的一个重要问题。 油砂，又称沥青砂或焦油砂，是一种含有天然沥青的砂岩或其他岩石，属于非常规石油资源。作为“人造石油”的重要来源之一，油砂经开采、提取分离、进行改质，可以得到合成原油，分离后的油砂废渣可作为建筑材料或回填处理[4]。世界油砂资源折算为油砂稠油约4000×108t，大于天然石油探明储量[5]。对油砂资源的开发和利用,可以有效缓解世界石油供给压力，降低能源结构中石油比例。
1.1.2 课题意义 随着世界原油储备量减少和石油价格升高,油砂这种非常规石油资源已经引起全世界的热切关注。印度尼西亚，简称为印尼，是石油输出国组织的成员国之一，储存有包括石油、天然气、生物质能、地热能等多种资源。最近研究表明，印尼的油砂资源储量丰富，其东南部的布顿岛（Buton）的油砂资源预估储存量在 3× 109t以上。因此，对印尼油砂进行理化特性研究，再进一步考察油砂的热解特性，最终对油砂热解制油和油气回收的研究和设计工作有重要意义。 1.2 油砂热解研究现状 近年来，许多国内外学者针对油砂的热解特性和动力学模型通过多种不同的技术手段进行了相关研究。王益民[6]等人对哈萨克斯坦油砂使用外热式干馏装置进行了常压干馏实验研究，考察了升温速率、干馏时长和干馏终温等干馏参数对油砂热解产物分布特性的影响，并选出了该种油砂的最佳干馏工况， 论述了热解干馏法具有较好的工业开发价值。李海英[7]等人进行了油砂、油页岩和油泥的热解特性研究，考察不同热解条件下热解产物的分布和产物特性的变化，论述了非常规石油资源的干馏热解油品具有良好的特性，具备替代石油资源的基本条件。吴兴明[8]进行了油砂样品的外热管式干馏实验，考察了油砂干馏过程中硫的迁移特性，油砂样品干馏后的硫主要存在于油砂干馏油品中，较少部分的硫以硫化氯的形式存在于干馏瓦斯中。 孟猛[9]等人进行了图牧吉油砂进行热重分析实验和固定床热解实验研究，基于几种不同的模型,利用非等温热重分析法，分析了油砂热解的特性和热失重的规律，考察了升温速率和热解终温对油砂热解特性的影响， 为固定床热解参数的优化提供了可参考依据。