大庆油页岩热解特性及动力学研究

采用热分析方法对大庆油页岩热解特性进行研究,考察了升温速率和热解终温对油页岩热解特性的影响.结果表明,温度是影响热解的最主要因素,随着温度的升高,挥发分产率增大;随着升温速率的增大,油页岩的热解特征温度和最大热解速率都明显提高.根据热失重曲线建立了大庆油页岩热解动力学模型,采用傅立叶红外光谱分析对油页岩及热解半焦官能团变化情况进行分析,发现油页岩的主要官能团与煤接近;随着热解终温的升高,半焦含氧官能团的吸收峰逐渐减弱.     

油页岩半焦热解特性

利用热重分析仪对油页岩半焦热解特性进行了研究.综合考虑制取半焦所获得的页岩油品质、半焦成分、发热量和循环流化床设计,认为干馏温度介于500～600℃为宜;干馏度对半焦热解初析温度和低温段热解过程有影响,但对高温段热解影响不明显,高温干馏所制取的半焦其热解过程包含于低温所制取的半焦热解过程中;随升温速率的提高,相同温度下的半焦热解度降低,当升温速率超过40℃•min^-1后,升温速率对半焦热解过程影响不大;最后采用Coasts法计算了油页岩半焦热解动力学参数,计算结果可供数值仿真和工程设计参考.     

窑街油页岩热解动力学研究

利用差热分析仪对窑街油页岩进行不同恒速升温速率的热解实验,考察升温速率对热解的影响,随着升温速率加快,失重曲线和最大热解速率向高温区。建立Friedman动力学模型对热解数据进行了数学处理,得到了活化能的变化范围为120～190kJ·mol^-1,而且活化能E与频率因子A的对数呈良好的线性关系,对认识油页岩干酪根的热解机理和化学结构提供重要信息。     

升温速率对聚丙烯腈薄膜热解影响及动力学研究

用非等温热重法分析了聚丙烯腈薄膜的热解过程，探讨了升温速率对聚丙烯腈薄膜热重曲线和失重速率峰值的影响。结果表明，聚丙烯腈薄膜热解过程分为三个阶段：脱水和溶剂挥发阶段；分解阶段(发生了环化、交联、链断裂反应)；深化交联阶段。其中第二阶段为热解的主要区间，温度范围为390～480℃，占总失重的80％～90％。同时研究了试样在该温度区间的热解反应动力学，并对其动力学参数进行了讨论。     

甘肃油页岩红外光谱分析及热解特性

基于热重分析仪（TG）、傅里叶变换红外光谱分析仪（FTIR）和质谱分析仪（MS）三机联用对甘肃油页岩进行光谱和热解实验。通过分析光谱谱图,得到了样品中的化学成分和化学结构的相关信息。结果表明,其化学结构的特征在于相对较高量的脂肪族基团。在TG/FTIR/MS三联机上研究了甘肃油页岩的热解特性,实验结果表明：整个热解过程主要有两个阶段,即低温段和高温段。大部分的热解行为发生在低温段（400～600℃）,此阶段里油页岩的失重量占总失重量的70%,可挥发物质迅速热解,热解产生的气体有H2、H2O、CO2、CH4、CO、轻质烃等。而在高温段（600～850℃）的热解气体产率很小,失重量只占总重量的2.167%。这个阶段主要是含碳酸盐的矿物质分解而产生一定量的气体。本文主要研究两个热解阶段产生的气体。对产生气体的种类、时间和产生机理进行了研究,并得出热解的化学反应动力学参数。     

食用菌培养基废弃物热解特性及动力学研究

利用热重分析仪研究了温度、升温速率、粒径、催化剂类型对食用菌培养基废弃物热解行为的影响,并采用一级反应对其热解动力学进行了计算分析。由研究结果可知:随着升温速率的提高,热解起始温度、质量损失最大处的温度以及最大质量损失速率处的温度均有所提高,升温速率在10,20,30℃/min时,最大质量损失速率处的温度分别为333.0,344.5,352.8℃,对应的最大质量损失率分别为62.24%,64.19%,65.82%;随着粒径的不断增大,热解最大质量损失速率处的温度不断提高;催化剂对废菌棒的热解影响很大,质量损失速率峰明显地向低温区移动,对于没有混催化剂的废菌棒的质量损失率为65.82%,混有质量分数10%K2CO3后质量损失率为45.48%,而且加入K2CO3催化剂后,发现肩状峰消失了,只留下一个更宽的移向低温区的大峰,添加质量分数10%K2CO3催化剂活化能相比10%Ca O降低的幅度更大,说明K2CO3催化剂相比Ca O催化剂更有利于食用菌培养基废弃物的热解反应。     

油页岩热解特性的研究

为了能够高效利用油页岩资源,本文对油页岩的热解特性进行了全面深入的理论与试验研究,为再次振兴油页岩产业,提供有力的理论依据。在TG—DTA、TG—DSC联机分析仪上进行桦甸油页岩的热解特性的研究,得到了在升温速率为20℃/min时,颗粒粒度分别为≤0.3 mm;0.3～0.6 mm;0.6～1 mm;1～3 mm的油页岩的热解TG、DTG以及DTA曲线。结果表明,油页岩的热解是分两步进行的,油页岩在低温段的热解,随着颗粒粒度的减小,油页岩的热解特性趋好。通过各项数据分析,得到了油页岩在不同阶段的热解反应动力学参数。     

微波功率对油页岩热解的影响

对甘肃油页岩进行了微波热解实验研究,考察了油页岩在微波场中的升温特性及功率对页岩油、半焦、干馏气产率和组成的影响。结果表明：在微波场中油页岩干馏终温可达800℃以上;不同功率下干馏气组成不同,在480 W时干馏气中有效组分（H2＋CH4＋CO）达55%以上;随着功率的增大,半焦产率逐渐减小;页岩油产率随功率先增加后减小,在480 W时达到最大值13.5%;而干馏气产率随功率逐渐增大,在480 W时可达10%。     

美国绿河油页岩中沥青热解特征及动力学

沥青是油页岩中的重要有机质,也是油页岩中油母质热解产油和气过程的重要中间产物,对其热解研究有利于加深油页岩/油母质热解理解。通过索氏萃取提取出了绿河油页岩中的沥青,并对其进行了不同升温速率下热解实验。基于热重（TGA）数据,使用Friedman法计算了沥青热解的活化能,并通过活化能分布特征,推测沥青热解可能包含三个过程。接着,使用双高斯函数对含有交叠峰的DTG曲线进行反褶积处理,分解成三个峰,依次对应每一个过程。使用最小二乘法获得了这三个过程的活化能、指前因子和反应模型通式,并将获得的通式与四类固态物质热解模型中的11种理想模型进行对比,辨识出上述三个过程均遵循n级反应模型。     

吐哈盆地褐煤的热解和燃烧特性及动力学分析

吐哈盆地褐煤的热解和燃烧特性研究利于煤的清洁高效利用及煤炭地下气化的开展,为探究吐哈盆地褐煤煤粉颗粒的热解特性和燃烧特性及动力学特性,通过热重实验、热解特征指数计算、综合燃烧指数计算及动力学软件Kinetics Neo模型拟合法,研究了煤粉在不同升温速率(5℃/min, 10℃/min, 20℃/min)和不同粒径(大于0.8 mm, 0.2 mm～0.6 mm,小于0.1 mm)下分别在氮气气氛中的热解特性和空气气氛中的燃烧特性,获得了不同条件下煤粉颗粒热解和燃烧过程的动力学参数。结果表明：升温速率升高有利于煤粉颗粒热解和燃烧,显著提升了热解和燃烧性能;煤粉颗粒粒径增大有利于煤粉热解,不利于煤粉燃烧;不同粒径煤样热解和燃烧焦产率没有明显区别,粒径增加对于挥发分释放的影响不大;热解与燃烧过程中活化能与指前因子分别在一次热解阶段和干燥挥发阶段较高,说明在这两个阶段反应速率较慢,单位时间内化学反应程度较高。     

松辽盆地北部油页岩非等温热解动力学研究

通过岩石评价仪对松辽盆地北部油页岩进行5种非等温匀速升温热解实验,分别为10℃.min-1、15℃.min-1、20℃.min-1、25℃.min-1和30℃.min-1,得出转化率与温度的关系。利用积分法、微分法、Friedman法、最大反应速率法对实验数据进行数学处理,计算出油页岩热解动力学参数,并将结果进行对比。结果表明,当转化率为5%~95%时,Friedman法计算得到的活化能E为165kJ/mol~545kJ/mol;积分法与微分法计算得到的活化能与Friedman法转化率为5%时的结果接近;最大反应速率法计算得到的活化能,与Friedman法在转化率为50%时的结果基本一致。研究结果同时表明,开发小颗粒干馏工艺对油页岩工业化发展具有重大意义。     

小颗粒油页岩热裂解制取页岩油试验研究

针对中国小颗粒油页岩的利用现状,在实验室条件下,利用自行研制的流化床热裂解装置进行了小颗粒油页岩制取页岩油的试验研究,通过正交试验优化出了热裂解制取页岩油的最优工艺参数。实验结果表明,在最优工艺条件下,产油率在5%左右。因此流化床热裂解技术是一种有效的小颗粒油页岩加工制油的新方法。     

不同碱金属碳酸盐对油页岩热解的影响

以桦甸和抚顺油页岩为研究对象,采用热重-红外技术分析了碳酸盐对油页岩热解的影响。通过对比有无碳酸盐存在时油页岩样品的热重曲线、热解特性参数和红外曲线可知,碳酸盐对油页岩热解起到催化作用,且油页岩中内在碳酸盐其催化作用大于外加的碳酸盐;碱金属碳酸盐与碱金属氧化物对油页岩的作用是不等价的。分别向油页岩中加入碱金属碳酸盐K2CO3、Mg CO3、Na2CO3、Ca CO3,并分析热重曲线和红外曲线,结果显示加入碳酸盐后油页岩有机质热解失重率有不同程度的增加,在有机质热解过程中烃类和芳香族化合物浓度增加,不同碱金属碳酸盐对油页岩的催化作用效果不同;Mg CO3相比其他碱金属碳酸盐作用效果明显,且在热解开始阶段表现突出。     

竹材热解动力学特性分析

采用热重分析法研究了氮气气氛下竹材的热解行为及其动力学特性,分析了升温速率和粒径对竹材热解过程及动力学参数的影响. 结果表明,竹材热解分为干燥、预热解、热解和缓慢热解４个阶段;升温速率对竹材的热失重特性有显著影响,当升温速率从40℃/min增加到100℃/min时,竹材热解出现了滞后现象,热解活化能从130.87 kJ/mol下降到73.85 kJ/mol,频率因子及反应级数单调减小;不同升温速率下计算的活化能和频率因子之间存在良好的补偿效应;当粒径大于380 mm时,竹材的热解不仅受动力学控制,受颗粒传热、传质影响也较大.     

页岩灰对油页岩热解特性的影响

以吉林桦甸-公郎头四层油页岩为原料,以掺混SiO2的油页岩为对比样品,利用热重-红外联用仪考察了页岩灰对油页岩热解特性的影响,通过分析热解固相产物组成变化对热解失重及产物析出规律进行了研究. 结果表明,页岩灰对油页岩中的有机质和矿物质失重过程均有促进作用,当页岩灰或SiO2含量为83%时,在300~600, 600~750, 750~900℃三个加热温度区间内,掺混页岩灰样品比掺混SiO2样品的失重率分别提高1.92%, 3.39%和18.99%. 低温段有机质热解过程中CO2先于脂肪烃热解析出,且750℃后CO2析出峰仅出现在掺混页岩灰的样品中,应为油页岩中难分解的碳酸盐在页岩灰作用下加速分解及页岩灰中CaSO4与残炭反应共同作用所致.     

东胜煤非等温热解特性与动力学参数确定

采用热重法考察了升温速率对高挥发分弱黏结性东胜煤热解特性的影响,结果表明:煤热解的3个阶段特征明显,最大失重速率温度(Tp)介于430℃￣480℃之间,由回归方程得到Tp和升温速率Ф之间的关系式为:Tp=1.124 4Ф+426.95;并采用非等温热重法对东胜煤的热解动力学参数进行了计算,结果表明其热解动力学参数能很好地反映煤的热解状况,东胜煤的反应级数确定为3。     

油页岩开发利用技术进展

在介绍油页岩性质的基础上,系统总结了国内外油页岩热解开发利用的最新研究进展,主要包括油页岩热解化学、热解工艺、页岩灰利用以及油页岩开发利用的技术分析等。油页岩资源的开发利用对缓解石油资源供应紧张和保障能源安全供应具有重要意义。油页岩资源的开发利用必须结合油页岩资源赋存、地质结构和油页岩的性质选择合适的工艺和技术,实现油页岩资源的高效清洁利用。     

Pyrolysis kinetics for Green River oil shale from the saline zone

The nature of the organic and mineral reactions during the pyrolysis of Saline-zone Colorado oil shale containing large amounts of nahcolite and dawsonite has been determined. Results reported include a material-balanced Fischer assay and measurements of gas evolution rate of CH₄, C₂H_x, H₂, CO and CO₂, Stoichiometry and kinetics of the organic pyrolysis reactions are similar to oil shale from the Mahogany zone. X-ray diffraction and thermogravimetric analysis results are used to help determine the characteristics of the mineral reactions. Kinetic expressions are reported for dawsonite decomposition, and it is demonstrated that the temperature of dolomite decomposition is substantially lower than for Mahogany-zone shale because of the presence of the sodium minerals.     

海藻热解特性及动力学分析

采用热分析技术研究了两种海藻的热解特性。热解实验在流量为 100 mL/min 的氮气气氛下,加热终温为 700℃,升温速率为10、20、30、50和 80℃/min 的条件下完成。由失重和失重速率曲线分析表明:热解过程大致可以分为4个阶段:脱水、两个主要脱挥发分和残留物分解。根据热重实验数据,采用Popescu法确定海藻热解机理函数并且计算活化能和指前因子,结果表明Avrami-Erofeev方程可以用来描述海藻的主要挥发分脱除过程,热解机理为随机成核和随后生长机理。随着转化率的增加,活化能和指前因子也随着增加。说明转化率低,热解较容易发生。     

松木屑生物质热解特性研究

以氮气为载气,采用热重分析仪对松木屑进行热解实验,考察了载气流速、升温速率等对松木屑热解过程的影响,求解了热解表观动力学参数。研究表明,松木屑的热解过程分三个阶段,主要热解温度为200～450℃,600℃后热解反应基本完成;载气流速对热解反应影响较小,升温速率对热解反应影响较大;松木屑热解表观活化能在40～70 kJ/mol范围内。