油页岩地下热解模拟实验及动力学研究

发布时间：2020-10-17 12:03

　　 本文以广东茂名油柑窝组矿区油页岩为研究对象,首先进行了含油率分析、工业分析、热值分析和元素分析等基本性质分析。结果表明,茂名油页岩品位较高,含油率为11.15%,可用于干馏炼油。挥发分含量为36.38%,热值高达9870kJ·kg~(-1),可以作为燃料使用。油页岩含氧量较大,氢碳比较高。利用高压釜模拟油页岩地下热解实验,收集不同反应条件得到的热解产物,考察热解终温、恒温时间和升温速率对茂名油页岩热解特性和产物性质的影响。结果表明,热解温度升高以及延长恒温时间能促进油页岩干酪根的热解释放出页岩油。400℃时油收率达到最高,而后温度继续提高,页岩油发生二次裂解导致收率下降,但是气体收率持续增大。升温速率在一定范围内对热解产物收率影响较小,但较大的升温速率会增大油页岩热解速度,使页岩油收率增大。对不同热解条件下的产物进行检测分析,结果表明,适当升高热解终温和延长恒温时间有助于改善页岩油品质以及热解气体热值的提高。温度升高,页岩油中汽油和重油馏分的含量先增加后减小,柴油馏分的含量先减小后增大。芳香分和饱和分含量先增大后降低,胶质沥青质含量则先降低后小幅增大。页岩油中C含量随温度和恒温时间的增加而上升,H和O含量则随之减少,N和S含量基本不变。气体产物最开始主要由CO和CO_2组成,温度升高或恒温时间延长,CO和CO_2占比下降,C1~C5烃类气体占比上升,导致气体产物热值增大。但是在低速加热条件下,升温速率的改变对页岩油性质以及气体产物组成和热值的影响较小。利用微机差热天平对茂名油页岩分别在五种升温速率条件下进行热重实验,在五组热失重数据的基础上进行了动力学研究。结果表明,总包一级反应积分法和微分法得出的活化能差别较小,分别为116.30 kJ·mol~(-1)和126.30 kJ·mol~(-1)。利用Freidman法计算的结果表明,随着热解转化率的升高,活化能也不断增大,且活化能E与lnA之间呈线性关系:E=18.865+6.694lnA。这对于进一步研究干酪根的化学结构特征具有一定的指导意义。利用最大速率热解法求得热解反应活化能为169.61kJ·mol~(-1)。利用由总包一级反应模型所求得的动力学参数求出了茂名油页岩在转化率为95%时恒温热解所需要的时间。结果表明,当热解温度为500℃时茂名油页岩基本完成热解只需要4.59min。
【学位单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE662.3
【部分图文】：

1）高压氮气瓶；2）开关 1；3）开关 2；4）精密气压表；5）高压釜；6）保温罩；7）锥形瓶 1；8）锥形瓶 2；9）开关 3；10）气袋图 2.1 地下热解模拟实验装置简图Fig.2.1 Simulated in-situ conversion experiment device图 2.1 为油页岩地下热解模拟实验装置简图。其中高压氮气瓶中所含氮气纯99.999%；开关2用于控制气路进路的开闭；精密气压表用于测量高压釜内气压压釜是油页岩岩心加热场所；保温罩的作用是保持高压釜温度，防止飞温现生；锥形瓶 1 用于将热解产生的页岩油气进行冷凝处理和收集；锥形瓶 1 中凝的水蒸气采用锥形瓶 2 进行收集；开关 3 用于控制气路出路的开闭；气袋收集高压釜内产生的热解气体，其容量为 5L。4.2 实验操作在实验开始之前，将各个设备做基础的清洁工作，检测各个仪器的密封性各个电子仪器是否能正常运转。准备就绪后，将钻取好的柱状岩心称重，并同样称重的铜网，再将装有岩心的铜网放入高压釜中。通过控制气路中的三
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;国内最大油页岩项目新疆开建[J];新疆化工;2012年02期

2 赵帅;孙友宏;刘世畅;李强;;高压工频热解扶余油页岩的温度场模拟[J];东北大学学报(自然科学版);2019年03期

3 王丹;任洋洋;王明;闫红旭;顾强;靳嘉铭;杨文雪;刘云义;裴彦淞;郭洪范;;油页岩有氧干馏过程的机理研究[J];当代化工;2018年02期

4 陈丽;付强;王桂英;谢小银;孔丽;孙纯国;;油页岩的开发与应用现状[J];石化技术;2018年01期

5 张春明;;油页岩特征及制油技术[J];化工设计通讯;2018年09期

6 魏毅;;油页岩勘探开发现状及进展[J];智能城市;2017年10期

7 朱煜凯;张宇哲;;国外油页岩资源的利用分析[J];化工设计通讯;2016年01期

8 王忠鑫;;油页岩资源开发潜力评价研究[J];露天采矿技术;2015年07期

9 肖英杰;张晓雷;陈利鹏;杨亚龙;;准噶尔盆地油页岩资源赋存特征及开发前景[J];煤矿现代化;2015年04期

10 战金辉;赖登国;许光文;;油页岩:固体石油[J];科学世界;2016年12期

相关博士学位论文 前10条

1 李羿璋;基于太赫兹时域光谱技术的油页岩生油潜力的研究[D];中国石油大学(北京);2018年

2 李得路;鄂尔多斯盆地南部三叠系延长组长7油页岩地球化学特征及古沉积环境分析[D];长安大学;2018年

3 王倩;依兰、桦甸及龙口油页岩有机质结构的研究[D];北京化工大学;2018年

4 石剑;沥青作为中间产物的油页岩热解特性研究[D];中国石油大学（北京）;2018年

5 蒋绍妍;我国主要油页岩矿区微生物多样性研究[D];东北大学;2016年

6 潘妮;吉木萨尔油页岩催化热解特性及热解过程研究[D];武汉科技大学;2018年

7 刘志军;温度作用下油页岩孔隙结构及渗透特征演化规律研究[D];太原理工大学;2018年

8 黄一茹;油页岩干馏制油机理及鼓泡流化床干馏实验研究[D];上海交通大学;2017年

9 张福东;基于近红外光谱技术的油页岩含油率原位分析建模方法及应用研究[D];吉林大学;2019年

10 韩婧;水氧协同作用对油页岩热解特性影响研究[D];吉林大学;2019年

相关硕士学位论文 前10条

1 匡吴奇;绿河油页岩中油母质热解动力学与反应机理研究[D];华东理工大学;2018年

2 牛索安东主;柴北缘地区侏罗系油页岩成矿特征研究[D];西安科技大学;2017年

3 代民权;微藻与油页岩的热解特性研究[D];华南理工大学;2019年

4 朱煜凯;块状油页岩热解过程中传热与动力学研究[D];中国石油大学(北京);2018年

5 卢宏涛;油页岩地下热解模拟实验及动力学研究[D];中国石油大学(北京);2018年

6 黄雷;油页岩热解制取高品质油气过程调控与机理研究[D];中国石油大学(北京);2018年

7 张菱倚;摩洛哥油页岩热解过程中传热及动力学研究[D];中国石油大学(北京);2018年

8 颜深;油页岩热解飞灰夹带与颗粒床过滤分离特性研究[D];中国石油大学(北京);2018年

9 齐双瑜;辅助油页岩微波加热的纳米压裂前置液体系研究[D];西南石油大学;2018年

10 李姿;油页岩注蒸汽原位开采数值模拟研究[D];中国石油大学(华东);2017年

本文编号：2844750