矿物质对油页岩热解行为的影响

发布时间：2017-05-21 12:23

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【摘要】：本文在固定床反应器上考察了内在矿物质和外加黄铁矿对龙口油页岩热解行为的影响,探究了黄铁矿与油页岩在热解中的相互作用,并利用气相色谱对页岩油组成进行分析。 通过对油页岩进行酸洗脱矿物质处理,探究了龙口油页岩的矿物质组成。XRD和FT-IR分析结果表明,油页岩中的矿物质以方解石、石英和黄铁矿为主。TG-MS研究结果表明,内在矿物质对油页岩热解析出CH4的过程影响较小,510～550℃范围内H2S和S02的逸出与油页岩中黄铁矿的分解有关。脱除方解石和石英可促进热解过程中的传质和传热,使页岩油产率和气体产率提高。石英会抑制油页岩的热解,使热解油产率降低；而黄铁矿的存在能够促进油页岩的热解,加快其热解反应速率,提高热解油产率但使热解气体产率降低。内在黄铁矿对油页岩热解产油的促进作用与黄铁矿中的硫有关。 论文通过外加黄铁矿方式,系统考察了热解温度和黄铁矿添加量对油页岩热解的影响以及黄铁矿与油页岩在热解中的相互作用。结果表明,外加黄铁矿能够提高油页岩的热解转化率。当热解温度为500℃,黄铁矿添加量为8%时,能够得到较高的油产率,达到41.7wt%(干燥无灰基,下同)；此条件下的气体产率为14.4wt.%；与油页岩原样的热解相比,分别提高了4.5wt.%和3.3wt.%。热解温度高于500℃时,由于黄铁矿的分解基本完全以及温度对油页岩热解的影响较大,导致黄铁矿对油产率影响较小,但气体产率随着温度的升高而增加。黄铁矿与油页岩在受热时存在相互促进的作用：这种作用通过黄铁矿分解生成磁黄铁矿过程产生的硫而间接实现,它既降低了黄铁矿的分解温度,又促进了油页岩热解挥发分的逸出。 FT-IR研究结果表明,油页岩中有机质主要由脂肪烃类构成；气相色谱分析结果显示,页岩油以脂肪族化合物为主要成分,说明油页岩热解的挥发分产物主要由油母质中的脂肪烃生成。外加黄铁矿能够抑制油页岩热解芳构化生焦反应和环化缩合反应,可提高页岩油中烷烃类化合物的含量。
【关键词】：油页岩 热解 矿物质 黄铁矿 页岩油
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TE662
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 文献综述10-24
• 1.1 油页岩简介10-13
• 1.1.1 油页岩的一般特性10-11
• 1.1.2 油页岩的组成和结构11-13
• 1.2 油页岩的转化利用13-17
• 1.2.1 油页岩的直接燃烧14-15
• 1.2.2 油页岩的干馏15-16
• 1.2.3 油页岩的高温热解和气化16
• 1.2.4 油页岩的其它热转化技术16-17
• 1.3 油页岩热解的基础研究17-22
• 1.3.1 油页岩的热解机理17-19
• 1.3.2 影响油页岩热解的因素19-22
• 1.4 页岩油22
• 1.5 论文研究目的与研究内容22-24
• 2 实验设备和方法24-30
• 2.1 实验原料24-25
• 2.2 热解实验设备25-27
• 2.3 分析测试设备与方法27-30
• 3 内在矿物质对油页岩热解的影响30-42
• 3.1 油页岩的基础分析30-32
• 3.1.1 铝甑分析30
• 3.1.2 工业分析和元素分析30-31
• 3.1.3 灰分分析31
• 3.1.4 TG和DTG分析31-32
• 3.2 油页岩的热解特性32-34
• 3.2.1 反应温度对油页岩热解的影响32
• 3.2.2 停留时间对油页岩热解的影响32-33
• 3.2.3 气体流速对油页岩热解的影响33-34
• 3.3 油页岩的矿物质组成34-36
• 3.3.1 XRD分析34-35
• 3.3.2 FT-IR分析35-36
• 3.4 矿物质对油页岩热解的影响36-40
• 3.4.1 TG-DTG分析36-37
• 3.4.2 TG-MS分析37-39
• 3.4.3 固定床热解实验39-40
• 3.5 本章小结40-42
• 4 外加黄铁矿对油页岩热解的影响42-50
• 4.1 外加黄铁矿对油页岩热解的影响42-45
• 4.1.1 黄铁矿添加量的影响43-44
• 4.1.2 热解温度的影响44-45
• 4.2 黄铁矿的热分解行为45-47
• 4.2.1 TG-DTG分析45-46
• 4.2.2 XRD分析46-47
• 4.3 黄铁矿与油页岩在热解中的相互作用47-49
• 4.4 本章小结49-50
• 5 页岩油的GC分析50-58
• 5.1 油页岩热解页岩油的GC分析50-53
• 5.2 黄铁矿对油页岩热解页岩油组分的影响53-57
• 5.3 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-64
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况64-65
• 致谢65-66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：383659