大慶油頁巖熱解動力學(xué)及模型研究.pdf

1、能源是世界發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長的最基本的驅(qū)動力，是人類賴以生存的基礎(chǔ)。近年來，隨著石油、天然氣、煤炭等常規(guī)化石能源的日益枯竭，能源問題成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要問題，而尋找常規(guī)能源的替代能源成為當(dāng)務(wù)之急。油頁巖是一種非常規(guī)油氣資源，通過熱解可以獲得性質(zhì)類似于天然石油的頁巖油。據(jù)相關(guān)資料介紹，我國油頁巖儲量非常豐富，僅次于美國居于世界第二位，如果能將油頁巖熱解制備成頁巖油，將彌補(bǔ)我國常規(guī)化石能源緊缺的不足。因此，對大慶油頁巖熱解過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和模

2、擬研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　油頁巖和半焦的基礎(chǔ)性質(zhì)測定對分析油頁巖熱解前后組成、結(jié)構(gòu)和熱值等性質(zhì)的變化有重要的作用，同時在運(yùn)用Aspen Plus軟件進(jìn)行非常規(guī)組分定義時也需要油頁巖和半焦的一些基礎(chǔ)性質(zhì)。本文測定了大慶油頁巖和半焦的工業(yè)分析、元素分析、發(fā)熱量、碳酸鹽二氧化碳含量及紅外光譜。
　　油頁巖熱解過程中對產(chǎn)物影響最重要的因素是溫度和恒溫時間。在常壓下，頁巖油產(chǎn)率隨溫度呈先升高后緩慢降低的趨勢，溫度越高熱解反應(yīng)就越

3、劇烈，同時，熱解產(chǎn)物的二次裂解反應(yīng)也隨溫度的升高而加劇。一定條件下，頁巖油產(chǎn)率隨恒溫時間呈先增大后趨于平緩的趨勢。本文在氮?dú)鈿夥障拢瑢Υ髴c油頁巖進(jìn)行固定床熱解實(shí)驗(yàn)，考察了熱解溫度(400～540℃)和恒溫時間(0～30 min)對大慶油頁巖熱解特性的影響。結(jié)合固定床熱解實(shí)驗(yàn)和油頁巖熱解機(jī)理，研究油頁巖熱解反應(yīng)動力學(xué)。根據(jù)熱解動力學(xué)參數(shù)，擬合恒溫時間為20 min時的頁巖油產(chǎn)率隨溫度的變化曲線，并與實(shí)驗(yàn)值對比。通過酸堿洗-柱層析及GC-M

4、S分析法和薄層色譜法兩種方法對大慶頁巖油進(jìn)行定性和定量分析。
　　運(yùn)用Aspen Plus軟件對大慶油頁巖固定床熱解過程進(jìn)行模擬。該流程將組分定義為常規(guī)組分、非常規(guī)組分和常規(guī)惰性固體組分的混合組分，先通過預(yù)熱系統(tǒng)，去除大慶油頁巖中的水分，干燥后的頁巖進(jìn)入RCSTR反應(yīng)器進(jìn)行熱解，生成頁巖油、干餾氣體和半焦，半焦直接排出系統(tǒng)，干餾氣和頁巖油進(jìn)入油-氣分離系統(tǒng)進(jìn)行油氣分離。模擬中，在熱解溫度為360～580℃時，分析了熱解產(chǎn)物頁巖油、