油页岩有机结构特征的研究

发布时间：2017-04-30 15:04

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【摘要】：油页岩是储量巨大的矿物质能源,可以有效弥补石油资源的短缺,但由于自身高灰分、低热值的限制,其利用效率较低、利用范围小,但全世界分布较广,各国储量较大又使它得到较多研究。对油页岩的有机成分与结构研究,是使其高效、充分利用的理论依据,具有重要的科学意义和指导意义。本文选择酸洗正交实验方法,脱除油页岩中的矿物质以得到有机成分。实验结果分析得到在粒度0~0.2mm、固液比1:10、HF浓度40%、浸泡时间5h条件下,油页岩脱矿物质率最高,能使矿物质脱除率在90%以上,可以有效得到油页岩的有机油母质。对油页岩和脱矿物质后的有机质进行表征:从SEM和XRD分析可知油页岩表面凸凹不平,所含矿物质主要是由黏土类、黄铁矿和方解石组成,其主要成分是含Si、Fe、Al、Ca和Mg的氧化物,当脱除矿物质后,出现了大量的碳物质弥散峰,得到了有机质聚集的油母质结构;热重实验分析,油页岩在脱矿物质后有机质DTG曲线显著增大,但TG曲线趋势一致,说明脱矿物质使热解更充分,但油页岩整体骨架没受矿物质的脱除影响;通过氮吸附仪分析,油页岩自身结构紧密,含孔率小,但有机质结构疏松,孔径较大,比表面积和孔容相对于油页岩自身有所增大,有利于油页岩热解;傅里叶红外测试分析,油页岩主要无机质成分是含Si氧化物,而有机质成分主要是脂肪族CH、CH2和CH3和芳香族的C=C结构,以及C-O-C、C=O含氧官能团,对油页岩及其脱矿物质后所得有机质干馏所得页岩油进行GC/MS分析,得到页岩油主要是由烷烃和烯烃组成的脂肪族化合物、芳香族化合物以及含氮、含氧、含硫等杂原子化合物组成,有机质所得页岩油中成分更复杂,尤其是含氧化合物和芳香族化合物含量增加。
【关键词】：油页岩 矿物质 结构 有机质
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE662.3
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-26
• 1.1 油页岩简介10-11
• 1.2 油页岩结构特征11-13
• 1.2.1 油页岩无机物质11-12
• 1.2.2 油页岩有机物质12-13
• 1.3 油页岩资源分布13-14
• 1.4 油页岩加工利用现状14-21
• 1.4.1 油页岩燃烧发电14-15
• 1.4.2 油页岩提炼页岩油15-19
• 1.4.3 油页岩灰渣利用19-21
• 1.5 油页岩有机分子结构的研究21-22
• 1.6 选题的目的和意义22-23
• 1.7 本论文研究的主要内容23-25
• 1.8 技术路线25-26
• 2 实验及检测方法26-34
• 2.1 实验原料26-27
• 2.2 主要实验仪器27
• 2.3 样品的基础分析及物化性质表征27-34
• 2.3.1 工业分析和元素分析27-28
• 2.3.2 灰成分分析28
• 2.3.3 发热量测量28
• 2.3.4 铝甄含油率测量28-30
• 2.3.5 热重分析30
• 2.3.6 傅里叶变换红外光谱分析30-31
• 2.3.7 氮气吸附仪31
• 2.3.8 扫描电子显微镜31-32
• 2.3.9 X-射线衍射仪32
• 2.3.10 气相色谱/质谱联用仪32-34
• 3 油页岩基础分析与脱矿物质实验34-42
• 3.1 油页岩样品基础分析34-35
• 3.1.1 工业分析、元素分析及发热量测量34
• 3.1.2 荧光光谱分析34-35
• 3.1.3 铝甄实验分析35
• 3.2 油页岩脱矿物质实验35-40
• 3.2.1 油页岩脱矿物质正交实验36-37
• 3.2.2 正交实验结果与分析37-40
• 3.3 本章小结40-42
• 4 油页岩脱矿物质前后表征分析42-78
• 4.1 扫描电镜分析42-43
• 4.2 X射线衍射分析43-45
• 4.3 热重分析45-47
• 4.4 氮吸附仪分析47-50
• 4.5 傅里叶红外分析50-58
• 4.5.1 页岩灰的红外光谱分析51-52
• 4.5.2 油页岩的红外光谱分析52-54
• 4.5.3 页岩油的红外光谱分析54-55
• 4.5.4 红外光谱参数分析55-58
• 4.6 页岩油GC/MS分析58-75
• 4.6.1 窑街页岩油GC/MS分析58-67
• 4.6.2 龙口页岩油GC/MS分析67-75
• 4.7 本章小结75-78
• 5 结论与展望78-80
• 5.1 结论78
• 5.2 展望78-80
• 参考文献80-86
• 作者简历86-88
• 学位论文数据集88

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