黄铁矿对龙口油页岩热解的影响

摘要

面对石油需求的与日俱增和动荡的国际局势，提高石油自给比例，降低对外依存度，对国家发展意义重大。油页岩作为一种非常规能源，其干馏能产生类似石油原油的页岩油，经过分离、改善油品后有望作为汽油、柴油等的替代油，所以开发利用油页岩对缓解我国石油紧张局势意义重大。油页岩中含有大量的矿物质，对油页岩的热分解有影响，但其中的黄铁矿在干馏过程中会产生H2S等含硫气体污染环境和腐蚀设备。因此有必要探究内在矿物质和黄铁矿对油页岩热解中的影响作用，为清洁高效利用页岩油提供理论指导。
　　通过对油页岩原样和脱灰后的干酪根在不同温度下进行固定床热解实验，并借助FTIR、GC-MS等分析手段对不同温度下的产物产率、半焦化学结构和页岩油组成特性进行了分析，获得了油页岩热解的基本特性及自身矿物质对热解过程的影响。结果表明随着温度的升高，油页岩转化率不断升高，干酪跟最佳产油率温度为490℃，矿物质存在时该温度提高到520℃，并促进了页岩油的生成。矿物质对脂肪族长链和甲基侧链的断裂、环状结构的生成、氧的脱除有促进作用，对干酪跟高温下的芳构化有抑制作用，同时能抑制其他来源的氧转化成羧基。页岩油中以脂肪烃为主要成分，矿物质促进了脂肪烃的生成，对烯烃的生成起抑制作用，矿物质存在的情况下页岩油中的PAC通过脂肪烃气相裂解反应生成，页岩油中硫含量也降低。
　　通过对干酪添加黄铁矿和单质硫进行热解实验，并借助FTIR、GC-MS等分析手段分析了干酪根有无添加剂热解时不同温度下的产物产率、半焦化学结构和页岩油组成特性。结果表明外加黄铁矿和单质硫不利于页岩油的生成。黄铁矿在低温下对气态烃类的生成起到了促进作用，单质硫促进油母质大分子的解聚和裂解，同时促进了页岩油和小分子的气态产物生成，这与黄铁矿的催化作用不同。黄铁矿和单质硫的存在抑制了芳构化进程。加入黄铁矿时PACs主要通过脂肪烃气相裂解反应生成的，加入单质硫时PACs主要通过Diels-Alder型反应生成。黄铁矿和单质硫在促进自由基形成过程中的作用机理相同。

目录

第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 油页岩热解研究现状

1.3 黄铁矿催化热解的研究现状

1.4论文研究内容

第2章 实验设备与方法

2.1 热解实验设备与方法

2.2 分析测试设备与方法

2.3 产率计算方法

2.4 本章小结

第3章 内在矿物质对油页岩热解的影响

3.1 酸洗对红外结构的影响

3.2 内在矿物质对产物产率的影响

3.3 内在矿物质对半焦结构的影响

3.4 内在矿物质对液态产物组成的影响

3.5 本章小结

第4章 黄铁矿对干酪根热解的影响

4.1 样品制备和工况安排

4.2黄铁矿对产物产率的影响

4.3 黄铁矿对半焦结构的影响

4.4 黄铁矿对页岩油组分的影响

4.5 黄铁矿催化机理分析

4.6 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢