隨著人們生活水平的提高,對能源的需求量也越來越大,但是像煤、石油這樣的不可再生資源的儲量日益減少。常規(guī)能源供給不穩(wěn)定,需要增加對非常規(guī)資源的綜合研究。作為非常規(guī)能源的油砂引起世界各國的關(guān)注。加拿大油砂資源儲量世界居首。而我國油砂資源的儲量也十分豐富,并且在油砂熱解方面研究不多,所以探究油砂熱解過程、有機(jī)質(zhì)析出機(jī)理及分子結(jié)構(gòu)信息的變化是非常有價值的,也對油砂資源的綜合利用具有非常重要的意義。本文利用自行搭建小型熱解實(shí)驗(yàn)臺對日照和泉州兩個地區(qū)油砂樣品進(jìn)行不同熱解終溫的油砂熱解,通過熱重分析儀、傅里葉紅外光譜儀和質(zhì)譜儀對油砂的熱解過程和熱解產(chǎn)物進(jìn)行了探究,基于不同升溫速率下的TG-DTG曲線,可將熱解過程分為3個階段:脫水除氣階段、熱解低碳化合物析出段和無機(jī)物的高溫受熱分解段。升溫速率相同時,泉州油砂比日照油砂揮發(fā)分析出的溫度低。當(dāng)升溫速率越高時,熱解特性越好。油砂熱解產(chǎn)物是由脂肪烴、芳香烴、含氧官能團(tuán)和羥基等組成的混合物,利用傅里葉紅外光譜儀探究兩種油砂樣品在不同升溫速率下氣體產(chǎn)物:H_2O、CO_2、CO、CH_4、C_nH_m的析出特性,氣態(tài)烴類、含氧有機(jī)物等有機(jī)氣體是由羰基和羧基以及甲氧基、亞甲基、甲基在熱解低溫段受熱分解產(chǎn)生的,根據(jù)質(zhì)譜圖,可以確定不同時刻逸出的氣體產(chǎn)量和種類。AKTS-Thermokinetics軟件基于F-W-O和Kissinger模型模擬脫揮發(fā)分的熱解動力學(xué),模擬計(jì)算結(jié)果表明,在相同的轉(zhuǎn)化率下,不同升溫速率的活化能呈線性分布,日照的活化能高于泉州的活化能。對油砂半焦進(jìn)行孔隙結(jié)構(gòu)、電鏡實(shí)驗(yàn)和分形維數(shù)的研究。研究表明:干餾終溫在450℃時油水產(chǎn)量、氮吸附量達(dá)到最大值,油砂半焦吸附回線與B類回線相接近,孔隙主要為縫狀孔,孔隙結(jié)構(gòu)非常發(fā)達(dá)。孔容積和BET比表面積也在450℃時達(dá)到峰值,利用FHH方程求得的分形維數(shù)在450℃時取得峰值,之后半焦顆�？紫督Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化,重新整合,由于熱應(yīng)力和表面張力的作用孔表面發(fā)生塑性形變,半焦表面粗糙度降低,以及不均勻的孔徑分布等原因也會降低分形維數(shù)。通過油砂半焦SEM電鏡圖片可以觀察到表面結(jié)構(gòu)及其不規(guī)則,孔隙結(jié)構(gòu)疏松,顆粒之間沒有明顯的連接,應(yīng)用Matlab軟件對SEM灰度圖片進(jìn)行分形維數(shù)研究,得出SEM的分形值整體值略低于氮吸附分形值。
【學(xué)位單位】：東北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TE626.9
【部分圖文】：

圖 1-1 油砂油砂的元素組成一般是指油砂中存在的 5 種基本元素，即氫、碳、氧、氮、硫。不礦床產(chǎn)出的油砂物質(zhì)組成和種類、有機(jī)質(zhì)的化學(xué)組成都存在顯著差異。油砂的主要特征下：（1）油砂中礦物質(zhì)含量較多，砂和黏土等礦物質(zhì)占 72～90%左右（明顯高于油頁和煤中礦物質(zhì)的含量，通常煤中有機(jī)質(zhì)的含量低于 40%），瀝青約占總質(zhì)量的 8～21%，含量很少約占 5%左右。（2）油砂中的有機(jī)質(zhì)主要是瀝青質(zhì)，能溶于有機(jī)溶劑，可以采用有機(jī)溶劑萃取的法使得瀝青從油砂中分離出來。（3）油砂有機(jī)質(zhì)中 H/C 原子比一般在 1.2～1.6 之間。（4）在隔絕空氣或者通入氮?dú)獾那闆r下，將油砂加熱到 300～550℃時，可產(chǎn)生油油、熱解氣、半焦殘?jiān)吧倭康乃＃?）將油砂加熱到 600℃以后會產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w。油砂中的瀝青質(zhì)成黑色，黏度較高，常溫下不具備流動性，通常水浴加熱（70℃）

東北電力大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文砂，貧油砂沒有開采價值。此外油砂中還含有如鎳、鐵等微量的金屬元素。若按照油砂面的存在成分可以分為親水型和親油型兩種，親水型是指砂粒表面被一層油膜包裹，而附著在油膜的外表面，從內(nèi)到外的層次為砂粒、油、水；而親油型油砂在砂粒表面被一水膜包裹，而水膜的表面附著油，從內(nèi)到外的層次為砂粒、水、油，如圖 1-2（a）。親性油砂適合熱解干餾法[1-2]。

圖 1-3 中國油砂資源分布大陸由多個板塊組成，而各個板塊間經(jīng)歷了長期的不同方式的碰撞生和發(fā)展，控制了中國大陸油氣盆地的形成。根據(jù)盆地的成因，我種基本類型：地臺盆地（克拉通盆地）、擠壓盆地和伸展盆地，我多在演化過程中經(jīng)歷比較復(fù)雜，大多數(shù)油氣盆地具有油氣多期生烴特征。導(dǎo)致我國的油砂資源分布在各地層中。我國油砂盆地具體分中國大陸西部屬于擠壓盆底，是印度板塊和亞歐板塊碰撞過程形成絕大多數(shù)油砂資源，存儲量約占全國總量的 71%，其中準(zhǔn)噶爾盆地布廣闊、埋藏較淺、含油率相對較高（4%～19%），具有露天開采中國大陸的東部屬于伸展盆地，該地區(qū)油砂礦物質(zhì)以砂礫巖和砂巖構(gòu)、高的含油率，主要是二連盆地和和松遼盆地，約占全國油砂總云南、貴州、廣西屬于南部地臺型盆地，也稱之為南方盆地群。油占 7.6%，大約是 4.5×108t。其中黔南坳陷的油砂有機(jī)質(zhì)豐度較高，
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本文編號：2861832