油页岩的热解行为及醇解反应的研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Waaa
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着我国石油资源的日益匮乏和石油需求量的逐年递增,石油替代能源的开发与利用得到越来越多的重视。油页岩是一种重要的非常规能源,因其资源储量大和生油能力强等优点被研究者所广泛关注,油页岩的高效开发与利用对于缓解我国石油资源短缺的问题具有重要意义。目前,热解是将油页岩有机质转化为页岩油的主要方式,然而由于油页岩中大量存在的矿物质,油页岩热解的能源利用率和油收率较低并影响了有机质热解产物的组成和分布,因此有机质的富集以及热解过程中矿物质与有机质相互作用的认识对于调控油页岩的热解生油具有重要意义。此外醇解反应也是一种重质烃类资源液化的有效方法,油页岩醇解液化的探究或许可以为油页岩的高效利用提供新的思路。
  基于以上分析,本文采用重液浮沉分离了油页岩中的有机质富集态和矿物质富集态,探究了两种富集形态油页岩有机质结构及热解行为的差异,鉴于二者结构及热解行为的差异,探究了其在共热解过程中的相互作用;从热解失重和挥发分反应的角度考察了热解过程中油页岩主要存在的矿物质和有机质之间的相互作用;探索了油页岩的醇解液化并考察了不同反应温度下油页岩甲醇解反应中甲醇的作用,得到如下结论:
  (1)有机质富集态(YLOM-B)和矿物质富集态(YLOM-G)的有机质结构存在显著差异,其中YLOM-B存在更多的芳香结构,平均芳香团簇尺寸为2-3环,平均亚甲基支链长度仅为2.3;YLOM-G存在更多的脂肪结构,平均芳香团簇尺寸为1-2环而平均亚甲基支链较长(5.0)。在600℃的热解实验中,YLOM-G的页岩油收率(46.1%,daf)高于YLOM-B的页岩油收率(35.6%,daf),且页岩油的品质更轻。二者在共热解过程中存在微弱的协同作用,协同作用主要发生在425-460℃之间,使得页岩油收率平均提高了1.1%,daf,且页岩油的品质变得更轻。
  (2)碳酸盐(CaCO3除外)主要影响了挥发分的二次裂解,碳酸盐对挥发分影响的强弱顺序依次为K2CO3>Na2CO3>MnCO3,同时有机质或其热解产物也促进了碳酸盐的提前分解。黏土矿物质中主要是蒙脱石抑制了有机质的热解失重并促进了重质挥发分的裂解反应,高岭土几乎不影响有机质的热解而有机质或其热解产物却抑制了高岭土中结晶水的释放。金属氧化物中Fe2O3促进了有机质中芳香化合物的释放并促进了重质挥发分的缩聚结焦,TiO2与有机质则基本不存在相互作用。
  (3)油页岩醇解反应的页岩油收率随反应温度的升高和反应时间的延长逐渐增加,随甲醇添加量的增加页岩油收率先增加后降低。320℃的最佳反应条件下醇解反应的页岩油收率高达46.02%,daf,接近反应终温为600℃的热解反应的页岩油收率(48.57%,daf)。与热解产生的页岩油相比,醇解反应产生的页岩油的C、H含量较低而O含量较高,高发热值略低。O含量的增加主要源于页岩油中脂肪酸甲脂、酚类化合物和醇类化合物含量的增加。此外,醇解反应产生的页岩油中芳碳的含量更高,而平均亚甲基支链长度仅为6.4,远低于热解产生的页岩油(15.2)。
  (4)在低温段(≦290℃)甲醇促进了有机质的转化,在高温段(≧320℃)甲醇却抑制了有机质的转化。低温段甲醇对有机质转化的促进作用主要源于甲醇的超临界萃取以及甲醇对有机质中醚氧键断裂的促进作用;在高温段(≧320℃),有机质中的共价键开始大量断裂,甲醇湮灭了大量有机质热解产生的自由基使得自由基对有机质解聚的诱导效应减弱,从而抑制了有机质的解聚。然而无论在低温段还是高温段,醇解反应的页岩油收率均高于相同条件下有机质热解反应的页岩油收率,在高温段页岩油收率的增加主要归因于甲醇参与反应转化为油。甲醇参与反应主要转化成了油中的酮类、酚类、醇类及芳香化合物。
其他文献
污水管道为城市中重要的基础设施,但管道中的硫化氢、甲烷与一氧化碳等有害性气体严重影响污水管道的正常运行。搭建相关数学模型,计算管道中危害性气体的浓度,进而使相关工作者了解污水管道内危害性气体的浓度分布规律有重要的意义。目前相关模型的研究对象多为压力流污水管道,未考虑管道中的气液传质过程,不能预测重力流污水管道中危害性气体的浓度;另外,一氧化碳为管道中的一种常见的危害性气体,但目前的模型不能计算其浓
学位
在局解教学标本制作过程中,我们发现一例双侧坐骨神经高位分支变异的标本,通常坐骨神经约在大腿中间或更下方分隔开;但约12%的人在它们刚离开骨盆时即分开。有关坐骨神经与梨状肌位置关系变异临床上有不少报道,但就一具标本上同时出现双侧坐骨神经相同变异较为少见,并将坐骨神经高位分支变异和分型变异比较分析的解剖学研究案例颇有意义,现报告如下:
零维碳基荧光纳米材料,如碳点(carbon dots,CDs)、石墨烯量子点(graphene quantum dots,GQDs),是荧光纳米材料家族中最重要的成员,相比较其他荧光纳米材料,如有机小分子纳米材料、半导体量子点、贵金属荧光纳米簇等,具有成本低、毒性低、溶解性好、环境友好、生物相容性好、荧光信号稳定等诸多优越性质。因此,零维碳基荧光纳米材料被广泛运用在传感检测、生物成像(细胞、活体)
学位
膜分离技术是一种经济、环境友好型的高效气体分离方法,受到越来越多的学者和企业青睐。有机聚合物膜和无机膜是两种不同类型且被广泛应用的膜材料,分别遵循溶解-扩散和吸附-扩散两种不同的传递机理。本文主要对聚合物膜(聚砜)和无机膜(碳分子筛膜)上的二元混合气体的渗透过程进行动态以及稳态的系统实验研究,并对碳分子筛膜上的二元渗透过程进行模拟研究。本文采用一种冷阱耦合传统time-lag装置的新装置测量二元渗
学位
生物质能源是石油、煤炭和天然气之后的第四大能源,是重要的替代能源,同时通过植物光合作用形成的生物质能源还具有解决全球环境污染、温室效应等环境问题的重要潜力。目前,从生物质出发通过催化转化制备液体燃料及化学品路线过程中存在催化剂稳定性、过程放热等诸多未解决的关键问题。催化反应中催化剂的选择至关重要,上个世纪沸石分子筛在石油炼制过程中展示出其独特的催化作用。沸石分子筛具有强酸性、离子交换、吸附等性能而
学位
为了解决环境污染及能源短缺的问题,利用可再生生物质资源生产生物基化学品和生物燃料最近受到越来越多的关注。利用可食用作物发酵生产乙醇在商业上的成功为新一代非粮生物质原料发酵乙醇及丙酮-丁醇-乙醇(ABE)提供了很好的条件,尤其,最近报道已经证明,可以用秸秆等非粮生物质为原料发酵生产乙醇以及ABE混合物。但是,生物基乙醇及ABE因其低碳以及低能量密度的缺点,需要对其进行高附加值转化升级。  乙醇和AB
学位
丙烷脱氢作为丙烯专产技术,很好地弥补了原油逐渐轻质化和近年来兴起的乙烷裂解项目带来的丙烯供应缺口。国内已建成十几套丙烷脱氢装置,丙烯产能超过500万吨/年,最早的装置已运行超过5年,目前还有多套装置在规划、设计、建设阶段,预计未来2至3年内将有新一批丙烷脱氢装置陆续投产。国内采用的丙烷脱氢技术主要是移动床反应器和蓄热式固定床反应器,反应器操作压力分别基于氢气稀释条件下的微正压和真空状态。丙烷脱氢技
学位
在中压液相加氢法糠醇生产工艺中,糠醛与氢气具有有机反应的特点,除主反应生成糠醇外,副反应还会产生糠醇树脂、四氢糠醇、戊醇以及糠醇聚合物等沸点比糠醇高的物质,其中糠醇含量为60%左右。糠醇“高沸物”综合回收项目,其安全效益、环保效益和经济效益非常明显,符合国家和企业的环保节能减耗政策要求。  本论文研究的目标是河南氢力能源5万吨/年糠醇生产装置,年产“高沸物”1000吨左右,通过对“高沸物”色谱分析
学位
碳酸丙烯酯是一种优良的有机化学产品,广泛应用于有机合成、溶剂、脱碳和萃取领域,也是合成高性能工程塑料聚碳酸酯的中间体。论文以企业工业化项目为背景,研究尿素和1,2-丙二醇合成碳酸丙烯酯反应规律和工业化技术问题。首先,研究了反应的热力学规律;第二,利用已建成催化剂制备装置合成活化碱式碳酸锌催化剂,并应用于小试实验,得到了小试实验最佳反应条件;第三,XRD表征探究了催化剂的催化性能;第四,进行了工业设
近年来,全国范围内持续出现雾霾天气,严重的空气污染状况,极大地危害人们的健康。由VOCs构成的细微颗粒物是雾霾成因的最主要的因素;处理VOCs成为当务之急。本文以1,2-二氯乙烷(1,2-DCE)为模型分子,研究催化剂高效催化燃烧1,2-DCE的催化性能和构效关系。具体开展以下研究:  1、使用浸渍法在四种HZSM-5-x(x代表SiO2/Al2O3的摩尔比)、商业γ-Al2O3和SiO2上负载1
学位