本文以廣東茂名油柑窩組礦區(qū)油頁巖為研究對(duì)象,首先進(jìn)行了含油率分析、工業(yè)分析、熱值分析和元素分析等基本性質(zhì)分析。結(jié)果表明,茂名油頁巖品位較高,含油率為11.15%,可用于干餾煉油。揮發(fā)分含量為36.38%,熱值高達(dá)9870kJ·kg~(-1),可以作為燃料使用。油頁巖含氧量較大,氫碳比較高。利用高壓釜模擬油頁巖地下熱解實(shí)驗(yàn),收集不同反應(yīng)條件得到的熱解產(chǎn)物,考察熱解終溫、恒溫時(shí)間和升溫速率對(duì)茂名油頁巖熱解特性和產(chǎn)物性質(zhì)的影響。結(jié)果表明,熱解溫度升高以及延長恒溫時(shí)間能促進(jìn)油頁巖干酪根的熱解釋放出頁巖油。400℃時(shí)油收率達(dá)到最高,而后溫度繼續(xù)提高,頁巖油發(fā)生二次裂解導(dǎo)致收率下降,但是氣體收率持續(xù)增大。升溫速率在一定范圍內(nèi)對(duì)熱解產(chǎn)物收率影響較小,但較大的升溫速率會(huì)增大油頁巖熱解速度,使頁巖油收率增大。對(duì)不同熱解條件下的產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)分析,結(jié)果表明,適當(dāng)升高熱解終溫和延長恒溫時(shí)間有助于改善頁巖油品質(zhì)以及熱解氣體熱值的提高。溫度升高,頁巖油中汽油和重油餾分的含量先增加后減小,柴油餾分的含量先減小后增大。芳香分和飽和分含量先增大后降低,膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量則先降低后小幅增大。頁巖油中C含量隨溫度和恒溫時(shí)間的增加而上升,H和O含量則隨之減少,N和S含量基本不變。氣體產(chǎn)物最開始主要由CO和CO_2組成,溫度升高或恒溫時(shí)間延長,CO和CO_2占比下降,C1~C5烴類氣體占比上升,導(dǎo)致氣體產(chǎn)物熱值增大。但是在低速加熱條件下,升溫速率的改變對(duì)頁巖油性質(zhì)以及氣體產(chǎn)物組成和熱值的影響較小。利用微機(jī)差熱天平對(duì)茂名油頁巖分別在五種升溫速率條件下進(jìn)行熱重實(shí)驗(yàn),在五組熱失重?cái)?shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)研究。結(jié)果表明,總包一級(jí)反應(yīng)積分法和微分法得出的活化能差別較小,分別為116.30 kJ·mol~(-1)和126.30 kJ·mol~(-1)。利用Freidman法計(jì)算的結(jié)果表明,隨著熱解轉(zhuǎn)化率的升高,活化能也不斷增大,且活化能E與lnA之間呈線性關(guān)系:E=18.865+6.694lnA。這對(duì)于進(jìn)一步研究干酪根的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征具有一定的指導(dǎo)意義。利用最大速率熱解法求得熱解反應(yīng)活化能為169.61kJ·mol~(-1)。利用由總包一級(jí)反應(yīng)模型所求得的動(dòng)力學(xué)參數(shù)求出了茂名油頁巖在轉(zhuǎn)化率為95%時(shí)恒溫?zé)峤馑枰臅r(shí)間。結(jié)果表明,當(dāng)熱解溫度為500℃時(shí)茂名油頁巖基本完成熱解只需要4.59min。
【學(xué)位單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TE662.3
【部分圖文】：

1）高壓氮?dú)馄浚?）開關(guān) 1；3）開關(guān) 2；4）精密氣壓表；5）高壓釜；6）保溫罩；7）錐形瓶 1；8）錐形瓶 2；9）開關(guān) 3；10）氣袋圖 2.1 地下熱解模擬實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖Fig.2.1 Simulated in-situ conversion experiment device圖 2.1 為油頁巖地下熱解模擬實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖。其中高壓氮?dú)馄恐兴獨(dú)饧?9.999%；開關(guān)2用于控制氣路進(jìn)路的開閉；精密氣壓表用于測(cè)量高壓釜內(nèi)氣壓壓釜是油頁巖巖心加熱場(chǎng)所；保溫罩的作用是保持高壓釜溫度，防止飛溫現(xiàn)生；錐形瓶 1 用于將熱解產(chǎn)生的頁巖油氣進(jìn)行冷凝處理和收集；錐形瓶 1 中凝的水蒸氣采用錐形瓶 2 進(jìn)行收集；開關(guān) 3 用于控制氣路出路的開閉；氣袋收集高壓釜內(nèi)產(chǎn)生的熱解氣體，其容量為 5L。4.2 實(shí)驗(yàn)操作在實(shí)驗(yàn)開始之前，將各個(gè)設(shè)備做基礎(chǔ)的清潔工作，檢測(cè)各個(gè)儀器的密封性各個(gè)電子儀器是否能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。準(zhǔn)備就緒后，將鉆取好的柱狀巖心稱重，并同樣稱重的銅網(wǎng)，再將裝有巖心的銅網(wǎng)放入高壓釜中。通過控制氣路中的三
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