依蘭縣油頁(yè)巖堿-氧氧化及其有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)研究.pdf

1、煤炭、石油、天然氣等常規(guī)資源是我國(guó)主要的能源，為人們正常生產(chǎn)生活供應(yīng)能量，但是目前它們的有效生產(chǎn)和合理利用面臨著許多問(wèn)題，資源稟賦較低;能源是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的保障，經(jīng)濟(jì)迅速地增長(zhǎng)將要求能源供應(yīng)也隨之增加，這就使得我國(guó)需要加快對(duì)非常規(guī)能源的研究力度。在我國(guó)目前的非常規(guī)油氣資源中，油頁(yè)巖的潛在儲(chǔ)量是最大的，加大對(duì)油頁(yè)巖的開(kāi)發(fā)利用對(duì)緩解我國(guó)常規(guī)能源短缺問(wèn)題有著重要作用。油頁(yè)巖含有的有機(jī)質(zhì)是主要的生油母體，對(duì)油頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特性的研究是實(shí)

2、現(xiàn)油頁(yè)巖高效利用的前提和基礎(chǔ)。
　　油頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)是一種復(fù)雜的大分子聚合物，本文采用氧化降解的方法對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，即將大分子結(jié)構(gòu)斷裂生成易檢測(cè)的小分子物質(zhì)，而后根據(jù)小分子物質(zhì)結(jié)構(gòu)反演大分子物質(zhì)結(jié)構(gòu)。在本文的工作中，選擇依蘭縣油頁(yè)巖，將其進(jìn)行堿-氧氧化，氧化產(chǎn)物通過(guò)高效液相色譜(HPLC)分析檢測(cè)，產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值較高的十二種苯羧酸和小分子脂肪酸。為了進(jìn)一步獲得較多苯羧酸和小分子脂肪酸，本文探索了反應(yīng)溫度、壓力、時(shí)間、堿油頁(yè)

3、巖比對(duì)氧化產(chǎn)物產(chǎn)率及分布的影響規(guī)律，在溫度220C、O2初壓5 MPa、反應(yīng)時(shí)間1h、堿油巖比3/1的條件下，氧化油頁(yè)巖得到苯羧酸收率達(dá)到13.6％，小分子脂肪酸收率總和高達(dá)43.1％。油頁(yè)巖選擇性氧化得到高收率的苯羧酸和小分子酸不但為油頁(yè)巖的工業(yè)應(yīng)用提供了新途徑，而且也為推測(cè)油頁(yè)巖母體結(jié)構(gòu)提供了依據(jù)。
　　在高溫高壓下氧化反應(yīng)將油頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)大分子斷裂的比較徹底，僅根據(jù)氧化產(chǎn)物推測(cè)油頁(yè)巖結(jié)構(gòu)是不充分的。為獲得油頁(yè)巖更準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)信

4、息，應(yīng)該在不破壞油頁(yè)巖原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，盡可能多的獲得它的結(jié)構(gòu)信息。在這里，采用溶劑萃取油頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)和油頁(yè)巖理化特性表征的方法，通過(guò)對(duì)萃取物和依蘭縣油頁(yè)巖自身結(jié)構(gòu)的分析表征，并結(jié)合前面的氧化實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終進(jìn)行油頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的反演。
　　在這部分研究工作中，選取了NMP-CS2、環(huán)己酮-NMP、離子液體-NMP這三組萃取能力比較強(qiáng)的復(fù)合溶劑進(jìn)行了萃取實(shí)驗(yàn)，最終的萃取率分別達(dá)到7.32％、7.05％、22.7％。將萃取物和萃余物

5、進(jìn)行了紅外光譜、氣-質(zhì)分析，得到萃取物中含有脂肪結(jié)構(gòu)、芳香結(jié)構(gòu)以及氧、硫等雜原子官能團(tuán)。另外對(duì)依蘭縣油頁(yè)巖理化特性進(jìn)行了研究，主要采用掃描電子顯微鏡(SEM)在不同放大倍數(shù)下得到油頁(yè)巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu):呈現(xiàn)片狀，擁有緊密、平滑的薄紋層狀巖相結(jié)構(gòu)，并且大小不規(guī)則;采用孔結(jié)構(gòu)分析儀(BET)分析油頁(yè)巖的孔隙結(jié)構(gòu)及比表面積的大小:孔分布非均勻，為片狀粒子堆積形成的狹縫孔，且脫灰前后的油頁(yè)巖孔面積分別為4.02 m2/g、8.70 m2/g，表明油

6、頁(yè)巖脫灰后鑲嵌在無(wú)機(jī)礦物質(zhì)中的有機(jī)質(zhì)釋放出來(lái)，從而比表面積增大一倍多;采用X射線(xiàn)衍射光譜(XRD)對(duì)油頁(yè)巖脫灰前后的晶相結(jié)構(gòu)及礦物質(zhì)種類(lèi)進(jìn)行了分析研究:脫灰后的依蘭縣油頁(yè)巖屬于非晶態(tài)物質(zhì)，并且得到該油頁(yè)巖中的礦物質(zhì)主要為硅酸鹽，另外還含有少量的高嶺石、方解石、白云母等。為了使反演得到的油頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模型更加具有代表性，本文還進(jìn)行了固體CP/MAS13C核磁共振分析(NMR)，積分計(jì)算得到依蘭油頁(yè)巖結(jié)構(gòu)的十二種結(jié)構(gòu)參數(shù)，其芳碳率為5