热重法确定抚顺油页岩热解动力学参数

对粒度小于0.075毫米,铝甑含油率分别为9.8％及3.9％两种抚顺页岩进行的热重法研究表明:二者的热分解过程均系一级反应。就富矿页岩(铝甑含油率9.8％)而论,其热分解过程在三个不同的温区内可用三个不同的一级动力学方程予以描述;贫矿页岩则在两个不同的温区内需用两个一级动力学方程描述。借助于热重实验数据的最小二乘拟合,分别确定了两种抚顺页岩的热解动力学参数值,即表观活化能E与指数前因子A,并对两种抚顺页岩热解过程的动力学特征进行了讨论。     

抚顺油页岩及其残渣的热解性能

用热重分析法研究了抚顺油页岩及其残渣的热解性质与热解动力学.结果显示,油页岩和油页岩渣的热解反应为两个过程:在常温~200℃,主要是水分的挥发,油页岩及其残渣中水的挥发量分别为2.446%和3.202%;在200~600℃,主要是固定碳的热解,失重率分别为16.048%和6.524%.采用Coats-Redfern方法得到了热解反应两个部分的动力学常数,抚顺油页岩的活化能分别为51.84和28.14 kJ/mol,频率因子分别为62.35和0.003 25 min-1;抚顺油页岩渣的活化能分别为36.62和55.05 kJ/mol,频率因子分别为0.009 76和0.341 min-1.另外油...     

抚顺油页岩热解特性及产物分析

为揭示油页岩的热解产物及热解特性参数,采用热重分析仪、红外分析仪和质谱仪对抚顺油页岩热解特性进行了实验分析.实验表明:油页岩的热解初始于200℃,在600℃基本结束,反应开始较为缓慢,反应峰值随升温速率不同,从10℃/min的455.13℃升高到60℃/min的496.38℃.反应活化能采用Friedman–Reich-Levi分析,低转化率下反应活化能比高转化率要小近70 k J/mol,说明在反应后期,热解反应进行较困难.结合红外数据和质谱数据,反应初期,油页岩热解产物主要为水,在反应中期,产物种类较多,主要的有机产物有芳香化合物、饱和烷烃、烯烃、芳香烃,同时有SO2和NO2和NH3等污染物.反应后期产物较反应中期在种类和量上都要少很多.     

龙口油页岩热解特性及动力学研究

利用热天平对龙口油页岩进行了热解实验,考察了不同升温速度对热解特性的影响;利用Friedman法和平行一级反应模型对热失重数据进行了数学处理,得到了有关的动力学参数,并对油页岩的热解机理进行了初步的探讨。结果表明,在转化率为5%~95%时,活化能的变化范围为100~200 kJ.mol-1,而且活化能与频率因子的对数呈线性关系。低能级和高能级的反应所占比例较小,主要反应集中在活化能为125~250 kJ.mol-1内。Friedman法和平行一级反应模型能够合理地描述油页岩的热解过程。     

龙口油页岩热解特性及动力学研究

利用热天平对龙口油页岩进行了热解实验,考察了不同升温速度对热解特性的影响;利用Friedman法和平行一级反应模型对热失重数据进行了数学处理,得到了有关的动力学参数,并对油页岩的热解机理进行了初步的探讨.结果表明,在转化率为5%～95%时,活化能的变化范围为100～200 kJ·mol-1,而且活化能与频率因子的对数呈线性关系.低能级和高能级的反应所占比例较小,主要反应集中在活化能为125～250 kJ·mol-1内.Friedman法和平行一级反应模型能够合理地描述油页岩的热解过程.     

生油岩与油页岩热解总包一级反应动力学方程参数的数值计算

近年来,石油地质界普遍认为,石油是从生油岩所含的干酩根在地层埋藏的情况下,经过一系列热降解反应生成。这些反应可用若干动力学方程模拟。 根据化学反应动力学的基本原理,反应时间、反应物的浓度与生成物的收率关系如下:     

广东茂名油页岩三种热解动力学模型的分析对比

利用测试技术对广东茂名油页岩分别进行~(13)C-NMR和TG-FTIR实验,并获得12个碳骨架结构参数,得到了焦、CO_2、CH_4及页岩油随温度变化的曲线规律,同时使用非线性最小二乘法求出动力学参数。通过构造基于燃料化学结构的FLASHCHAIN、FG-DVC及CPD模型,然后对油页岩样品在50℃/min加热速率的条件下,整合实验对油页岩的焦产量、页岩油及轻质气体含量进行模拟预测,最后对样品进行全面的误差分析。结果证实,以上3个模型的预测准确度均是一级精度,证明误差都在可控的范围内,但是在焦与焦油的预测过程中CPD模型预测要比其他两种模型更加准确,在轻质气体的预测中FLASHCHAIN模型精度最高。     

抚顺油页岩干馏渗透实验研究

为了为地下原位开采页岩油提供一定的理论依据,在高温高压蒸汽作用下进行了油页岩的干馏实验,以及干馏后油页岩的三轴渗透实验.结果表明:①高温高压蒸汽可以有效地干馏油页岩并带走页岩油;②高温高压蒸汽作用下油页岩会产生大量的裂缝,从而提高油页岩的渗透性;③油页岩干馏后渗透系数是体积应力和孔隙压的函数,其关系仍然服从指数规律.实验结果对地下原位开采页岩油有一定的指导意义.     

热解过程中油页岩孔隙率变化规律

为预测原位热解工艺带来的水文地质环境变化,通过控制热解温度和时间的方法研究了不同热解程度油页岩的孔隙率变化规律。从油母质热解造成油页岩孔隙率变化的机理出发,结合油页岩的热解反应速率方程,建立了热解过程中油页岩的孔隙率变化定量模型,并将理论值与实验值进行了对比验证。结果表明:该模型计算结果与实验数据吻合良好,误差较小。可见该孔隙率定量模型能够较准确地计算热解过程中油页岩的孔隙率。     

抚顺泥炭两段热解研究

本文就抚顺泥炭热解利用进行了两段热解、吸附活性和热重分忻的实验，得到了 有意义的结果。泥炭一段热解温度介于５５０—８５０℃，其热解产物于二段炉进行二段 热解。二段热解温度为９００℃。两段热解煤气产率随一段热解温度升高而增大。８５０℃ 时每吨泥炭产煤气约２９０ｍ３，煤气热值为３４００ｋｃａｌ／Ｎｍ３，其半焦的吸附活性较高。     

升温速率对抚顺油页岩热分解的影响

在升温速率为2.22K/min～12.34K/min的范围内考察了抚顺页岩的热分解过程。按照一级反应动力学模型,分别采用积分法和微分法求算了不同升温速率下的热分解动力学参数,结果表明:在主要热解阶段,抚顺页岩的表观活化能波动于35.1kcal/mol(积分法)及38.7kcal/mol(微分法)上下,升温速率对动力学参数未见有明显的规律性影响,但升温速率的增加使得转化率曲线及热解产物挥发速率曲线出现显著的变化,本文扼要地讨论了引起转化率曲线及挥发速率曲线变化的原因。     

神经网络用于油页岩热解特性的预测

这里利用神经网络方法在MATLAB 6.5环境下,利用神经网络工具箱中的RBF神经网络算法,通过油页岩的元素分析和工业分析对油页岩的热解特性进行了预测。获得了较好的效果,证明油页岩的基础特性与热解特性间存在一定的关系。     

油页岩热解过程中的热破碎特性

在小型干馏装置中进行油页岩热解破碎特性实验,考察升温速率、热解终温、恒温时间对油页岩热破碎的影响。结果表明:提高升温速率、热解终温和延长恒温时间,均在不同程度上促进油页岩的热破碎。升温速率的影响主要体现在10℃/min之下,热解终温的影响主要体现在520℃以上,而恒温时间的影响主要是在2 h之前。经灰色关联计算,结果表明:热解终温对油页岩破碎产生的影响最大,升温速率次之,恒温时间最小。     

沙柳热解特性及热解动力学

为研究沙生灌木的代表沙柳的热解特性、热解动力学及热解过程中产物的形成特性,并进一步探讨沙柳的热解行为和过程的反应机理。采用热重法及热重红外联用技术对沙柳的热解失重过程、热解过程产生的气体和焦炭产物进行表征,采用Flynn-Wall-Ozawa法和Coats-Redfem积分法对沙柳的主要热解阶段进行动力学分析,求取活化能并推出描述其热重过程的机理函数。试验结果表明:沙柳的热解过程分为三个阶段,分别为脱水、快速热解和焦炭热解阶段。升温速率的增大有利于第二阶段挥发份的析出,但对第三阶段焦炭组分的热解不利,增加了800℃时残留的焦炭产率。沙柳主要热解阶段的活化能处于106.79~135.81 KJ/mol,且过程服从Avrami-Erofeev方程。热解过程中气态产物主要有H2O、CO2、CO、CH4、烷烃、酸、醛和醚类化合物等。不同温度下焦炭残渣的红外光谱表明,400℃前为半纤维素和纤维素糖苷键与糖环结构及乙酰羰基的断裂。400℃后为木质素中芳环结构单元及芳香核之间通过芳醚键连接的空间网状结构的破坏,而碳—碳键却得以保留和含量提高,整个失重过程挥发份的逸出主要与含氧官能团的热解有关。     

油页岩热解过程中硫的析出特性

利用微量硫分析仪对甘肃窑街油页岩热解过程中硫的析出特性进行分析,考察了不同温度和催化剂作用下热解气中硫的形态分布和析出特点。结果表明:油页岩在低温下总硫的析出量最大;随着温度升高,总硫的析出变化复杂,475℃的析出量最大为5 060.41 mg/m3;热解气中,H2S的析出量最大,475℃时为5 272.66 mg/m3。不同温度下,油页岩中硫的析出机理不同。添加催化剂对油页岩中硫的析出具有促进作用,膨润土和Mo S2对硫的析出的促进作用最大,总硫析出量比常规热解提高4.58倍和3.95倍;活性白土和环烷酸钴的促进作用最小,分别比常规热解提高64.01%和32.95%。     

高压工频热解扶余油页岩的温度场模拟

利用高电压工业频率电流加热油页岩,可以在油页岩内部形成等离子体的通道,利用产生的等离子体与导电通道碳化的内表面对油页岩进行加热,实现油页岩的原位裂解.本文采用有限元分析软件建立油页岩三维耦合模型,通过数值计算获得高压工频裂解油页岩的温度场分布.在电压为1000V,工业频率电流为5A时加热6min,油页岩电极中心部位的温度达到597℃,在电极附近30mm范围内,温度达到347℃,满足油页岩裂解需求;随电流的增加,相同时间内油页岩被有效加热的温度增加,并且有效热解的范围增大.从数值模拟结果分析可知,高电压工业频率电流加热裂解油页岩技术,升温速率快,能量有效利用率高.     

油页岩原位转化热解反应特征研究综述

近年来,世界能源消耗日渐增加,作为非常规能源之一的油页岩是重要的接替资源。中国油页岩资源量丰富,居世界第四位。原位转化技术作为油页岩开采的主流技术,利用热解反应建立渗流通道,开采页岩油气。基于热解反应阶段、干酪根热解、矿物成分影响与热解协同孔隙结构演化等4个方面对原位转化过程中的热解反应特征进行研究综述：（1）热解反应各个阶段下的热物理演化与热化学反应;（2）干酪根热解的反应机理及其影响因素;（3）无机矿物分解对热解反应的促进与抑制作用;（4）热解反应协同孔隙结构演化的机理及其对微裂缝扩展的促进作用。立足于热解反应这一原位转化中的核心技术问题,力图为热解反应在油页岩与中低成熟度页岩油原位转化中的应用提供一定的参考。     

石长沟油页岩及其热解半焦特性研究

为分析石长沟油页岩和其半焦热解特性以及为半焦的有效利用提供理论基础,利用元素分析、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)分析、N₂等温吸附/脱附法和扫描电镜(scanning electron microscopy, SEM)对石长沟矿区油页岩及不同热解条件下生成的半焦进行特性研究。元素分析表明,油页岩中C、H元素含量分别为11.48%、1.68%,N、S元素的含量相对较少,随热解的进行,C、H元素含量下降明显,S元素含量有所升高,N元素含量略有降低;XPS分析表明,油页岩中的氮以氧化型氮和吡咯型氮、硫以无机硫酸盐硫为主要存在形式,半焦中氮以吡咯型氮为主,有机硫化物硫随热解的进行析出;氮气等温吸附脱附实验分析表明,半焦孔隙分形维数和表面分形维数在2.5～2.8;扫描电镜结果表明,油页岩表面有机质部分多为光滑条状或块状结构,无机盐形成明显的层状结构,有机质结构热解后会形成较深圆孔隙。     

适合小颗粒油页岩的新型热解技术

正小颗粒油页岩颗粒与作为热载体的高温页岩灰在混合器中混合,并进入主反应器。经过固-固传热,油页岩温度升高并发生干馏,生成热解油气。传统的反应器中并无任何构件,热解油气会与从混合器落下的颗粒发生对流,使得热解油气中的含尘量很高。在反应器物料层内加装带有孔道的特定结构部件(内构件),热解油气可通过导气孔进入内构件并被油气回收系统收集起来,经冷凝分     

辽宁抚顺与吉林罗子沟油页岩在抚顺式干馏系统的应用浅析

通过对抚顺与吉林罗子沟油页岩成岩的地质年代简介,及对两家油页岩理化性质的分析,说明了因油页岩性质差异导致页岩干馏产品的性质、产品用途、生产操作条件等等的不同,为油页岩生产实践和开发利用提供指导作用。