本文關鍵詞：油頁巖有機質(zhì)結構組成及其熱斷裂行為研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著全球能源消費的日益增長以及石油和天然氣資源的日益枯竭,油頁巖作為非常規(guī)油氣資源的重要組成部分,越來越受到各國研究者的關注。油頁巖又稱為油母頁巖,由大量無機礦物和有機質(zhì)組成,是一種重要的生油巖,在程序升溫過程中其油母質(zhì)分子結構發(fā)生斷裂釋放出類似天然原油的頁巖油。油頁巖生產(chǎn)頁巖油的工藝核心為熱解反應,而熱解產(chǎn)生的揮發(fā)分則是頁巖油氣形成的來源。停留時間、顆粒徑、升溫速率、礦物質(zhì)等因素雖然影響脫揮發(fā)分過程；但揮發(fā)分產(chǎn)率上限取決于油頁巖有機質(zhì)本身的鍵合結構。然而縱觀油頁巖熱解的文獻,鮮有從鍵合結構的角度考察油頁巖與其熱解產(chǎn)物的相互關系,更未能從熱解產(chǎn)物特征推斷有機質(zhì)中相關的鍵合結構的變化。本文采用熱重-質(zhì)譜聯(lián)用儀、紅外光譜、碳核磁共振儀等設備,考察油頁巖熱解過程氣態(tài)產(chǎn)物的生成規(guī)律及顆粒度、升溫速率、礦物質(zhì)的影響；在實驗中發(fā)現(xiàn)油頁巖中存在兩種不同形態(tài)的有機質(zhì),分別對依蘭、樺甸、龍口三種油頁巖中的兩類有機質(zhì)(灰塊和黑塊)的組成結構及分解行為進行考察,并探索性的研究了兩者混合熱解時的相互作用；最后研究了油頁巖熱解揮發(fā)分在熱重坩堝內(nèi)的二次反應行為,并初步探究了油頁巖有機質(zhì)的鍵合結構特征及其在熱解過程中的斷裂規(guī)律,主要結論如下：(1)顆粒直徑影響油頁巖中礦物質(zhì)的遷移和有機質(zhì)的分解。升溫速率低于30℃·min-1以下時,對總失重量的影響可忽略。堿、堿土金屬和黃鐵礦對有機質(zhì)失重具有促進作用,硅酸鹽粘土礦起到抑制作用；對依蘭油頁巖而言,其整體礦物質(zhì)基質(zhì)基本不影響其有機質(zhì)結構的斷裂和反應。(2)依蘭、樺甸和龍口油頁巖中的有機質(zhì)有兩種存在形式,其一以與礦物質(zhì)結合的頁巖形式存在(灰塊),一種以富集有機質(zhì)的形式存在(黑塊)；灰塊有機質(zhì)含有更多的亞甲基、醚氧橋鍵結構,黑塊有機質(zhì)含有更多的芳香結構和短鏈烷基,灰塊有機質(zhì)的分解量大于黑塊,且生成更多的C2/C3烴類和CO2,黑塊則產(chǎn)生較多的CH4。(3)油頁巖中灰塊和黑塊混合熱解時存在協(xié)同效應,抑制了縮聚反應并促進了油相的裂解。依蘭油頁巖灰塊和黑塊以5：1混合時,氣體產(chǎn)率相比灰塊單獨熱解時增加了5%(干燥無灰基),油(包含水)的產(chǎn)率減少了約9%(干燥無灰基)(4)隨著坩堝高度的增加,揮發(fā)物在坩堝中縮聚反應加劇,總失重量減少,且主要發(fā)生在高溫段,300-600℃的失重量變化較小,表明該溫區(qū)的失重受揮發(fā)分縮聚反應影響較小,體現(xiàn)了有機質(zhì)的斷鍵行為。(5)依蘭油頁巖(灰塊)有機質(zhì)的脂肪結構約占53%,芳碳結構為42%。脂碳結構以亞甲基、次甲基及多支鏈中心碳鏈為主,占總脂碳的79%,其次為芳環(huán)甲基和短鏈烷基。有機質(zhì)中氧主要以Car-O-、Cal-O-結構以及羧基和羰基官能團形式存在。脂碳結構400℃以上大量斷裂,至500℃時約94%的亞甲基、次甲基橋鍵(Cal-Cal)斷裂；溫度升至600℃時,芳環(huán)上甲基基本脫除。(6)油頁巖有機質(zhì)結構降解過程涉及兩類共價鍵斷裂反應,以C。,為核心的較弱共價鍵(Cal-O/S、Cal-Cal、Cal-H)和鍵能較高的以Car為核心的共價鍵(Cal-Cal、Cal-O/S)的斷裂。熱解過程以第一類斷鍵為主,尤其Cal-Cal鍵的斷裂,依蘭油頁巖(灰塊)中第一類斷鍵反應對熱失重的貢獻為68.6%,龍口油頁巖(灰塊)為72%。
【關鍵詞】：油頁巖熱解 熱重-質(zhì)譜 有機質(zhì)結構 揮發(fā)分 斷裂行為
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE662.3
【目錄】：

• 學位論文數(shù)據(jù)集4-5
• 摘要5-8
• ABSTRACT8-16
• 第一章 緒論16-30
• 1.1 前言16
• 1.2 油頁巖及其資源利用簡介16-18
• 1.3 油頁巖結構組成及熱斷裂行為研究現(xiàn)狀18-28
• 1.4 選題依據(jù)及研究內(nèi)容28-30
• 第二章 不同條件下油頁巖熱解規(guī)律研究30-58
• 2.1 引言30
• 2.2 實驗部分30-35
• 2.2.1 實驗樣品制備31-33
• 2.2.2 樣品表征測試33
• 2.2.3 熱解實驗33-35
• 2.3 結果與討論35-56
• 2.3.1 顆粒直徑對油頁巖脫揮發(fā)分行為的影響35-36
• 2.3.2 升溫速率對油頁巖脫揮發(fā)分過程影響36-38
• 2.3.3 酸洗脫礦對油頁巖性質(zhì)組成的影響38-47
• 2.3.3.1 依蘭油頁巖組成結構特征38-42
• 2.3.3.2 TGA-MS分析42-47
• 2.3.4 不同富集形態(tài)油頁巖有機質(zhì)特性研究47-56
• 2.3.4.1 油頁巖中灰塊和黑塊的基礎性質(zhì)47-49
• 2.3.4.2 油頁巖中灰塊和黑塊的熱解特性研究49-56
• 2.4 本章小結56-58
• 第三章 揮發(fā)分在熱重坩堝內(nèi)的二次反應研究58-66
• 3.1 引言58
• 3.2 實驗部分58-59
• 3.3 結果與討論59-65
• 3.3.1 油頁巖在坩堝內(nèi)的熱分解行為59-65
• 3.4 本章小結65-66
• 第四章 油頁巖有機質(zhì)熱解斷鍵行為研究66-74
• 4.1 引言66
• 4.2 實驗部分66
• 4.3 結果與討論66-73
• 4.3.1 熱解過程中油頁巖有機質(zhì)碳結構變化66-69
• 4.3.2 油頁巖有機質(zhì)中兩類共價鍵斷裂反應69-73
• 4.4 本章小結73-74
• 第五章 總結與展望74-78
• 5.1 論文總結74-75
• 5.2 下步工作建議75-78
• 參考文獻78-84
• 附錄84-90
• 附錄1 依蘭油頁巖中灰塊和黑塊混合熱解質(zhì)譜曲線84-86
• 附錄2 樺甸油頁巖中灰塊和黑塊混合熱解質(zhì)譜曲線86-88
• 附錄3 龍口油頁巖中灰塊和黑塊混合熱解質(zhì)譜曲線88-90
• 致謝90-92
• 作者及導師介紹92-93
• 附件93-94

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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  本文關鍵詞：油頁巖有機質(zhì)結構組成及其熱斷裂行為研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：378523