一、概述
    頁巖油是油頁巖熱加工時其有機質熱分解的產物,類似天然石油,但又比天然石油含有更多的不飽和烴,并含氧、氮、硫等非烴有機化合物,而這些不飽和烴及非烴化合物又是造成油品膠質增多、沉渣形成而導致安定性變差、顏色變黑的主要原因。
    頁巖油工業是能源工業的一個重要組成部分,也是天然石油的一種補充能源。由頁巖油生產合格的輕柴油雖可以大大提高頁巖油的附加值,但由于頁巖油中含有大量的氧、氮、硫等雜原子化合物,導致切割出的組分很不穩定,給后續分離與加工帶來了很大困難,很難將其柴油組分得以利用。
二、頁巖油的組成和性質
1、頁巖油的組成
    油頁巖熱解后得到的頁巖油組成類似于,富含烷烴和芳烴,但烯烴含量較天然石油中的高得多。此外,頁巖油中氧、氮、硫等非烴類化合物含量也較多,類似煤焦油的組成。
2、物理化學性質
    頁巖油通常是一種深褐色、有特殊刺激氣味的黏稠液體,因頁巖油中含大量烯烴及氧、氮、硫等非烴化合物,所以很容易生成膠質,導致油品品質變壞。在對頁巖油進行改質時,常需加氫處理。頁巖油通常蠟含量高,傾點較高,管線運輸時有困難。頁巖油中因含氮、硫、氧等有機化合物,并且輕餾分含量較少,故其相對密度一般較大,安定性極差,儲存時容易受空氣中氧的影響以及光和金屬的催化作用而生成膠質,使得頁巖油顏色變深,生成沉淀。頁巖油的組成及性質因各地油頁巖的性質和熱加工條件的差異而不同。
3、頁巖油的利用
    可利用頁巖油分子質量高、各種官能團濃度高等特性來生產石蠟、潤滑油、硫酸鹽以及特殊的有機中間體。有些油頁巖經低溫干餾所得的頁巖油中含有較多的各種酚類化合物,其中重質酚類可以作為銅、鉛、鋅、磁鐵等礦物的浮選劑,也是制造木材粘合劑、農藥、殺蟲劑等的原料。
    頁巖油含有50%(質量分數)的含氧化合物,其中酚類、二元酚類質量分數達20%。因此,頁巖油主要用于生產化工產品,包括緩蝕劑、酸醛樹脂、間苯二酚、環氧樹脂、鞣革劑、瑪蹄脂、粘合劑、浸枕木油和殺蟲劑等。
    一些地區的頁巖油中含有較多的氮化合物,大多數以吡啶堿的形式存在,吡啶堿是多用途的化工原料,它能溶解一般溶劑所難溶解的有機物,尤其是輕質吡啶,廣泛用于制藥工業。重質吡啶除了氧化制取菸堿酸外,又是有色金屬礦的浮選劑,尤其對硫化物礦具有優良的富集性能。吡啶堿及硫酸吡啶絡合物對稀酸侵蝕鋼鐵有一定的抑制作用,可用作鋼鐵腐蝕抑制劑。
    值得注意的是,低溫干餾一般是在500℃左右下進行的。油頁巖中含氮化合物干餾時主要分解轉化為重質吡啶,如將干餾溫度提高,重質吡啶可分解為輕質吡啶,則可提高其經濟價值。
4、頁巖油的加工精制
    影響頁巖油柴油顏色及安定性的主要因素是其中含有大量的不飽和烴及氧、氮、硫等雜原子化合物,這些物質所占比例高達28%。因此,要成功地解決頁巖油輕柴油質量合格的問題,關鍵在于如何脫除頁巖油中的氧、氮、硫等雜原子化合物。
    天然石油柴油的加工精制方法一般都適用于頁巖油柴油的加工。目前,工業上柴油的精制方法主要分為加氫精制和非加氫精制2種。加氫精制頁巖油可得到液體燃料、噴氣式飛機推進器燃料、柴油、石腦油和汽油等。以生產柴油為例,加氫精制生產的柴油穩定性好,產品收率高,但其一次性投資大,所需設備費用及操作費用也很高,僅適合于大型煉油廠。而非加氫精制過程設備投資小,工藝操作簡單,精制費用較低。柴油的非加氫精制一般包括酸堿精制、溶劑精制、吸附精制、加入穩定劑和催速老化法等。有時單一的方法往往不能滿足對柴油質量的要求,常常將上述方法聯合起來進行操作,而在頁巖油柴油精制中大多借鑒催化裂化柴油精制的實驗方法。