大慶油頁(yè)巖熱解特性及動(dòng)力學(xué)研究.pdf

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1、第34卷第1期煤炭轉(zhuǎn)化Vo1．34No．12011年1月C()ALCoNVERSIONJan．2011大慶油頁(yè)巖熱解特性及動(dòng)力學(xué)研究苗真勇¨吳國(guó)光孟獻(xiàn)梁¨李萍。鄭志磊?！捎脽岱治龇椒▽?duì)大慶油頁(yè)巖熱解特性進(jìn)行研究，考察了升溫速率和熱解終溫對(duì)油頁(yè)巖熱解特性的影響．結(jié)果表明，溫度是影響熱解的最主要因素，隨著溫度的升高，揮發(fā)分產(chǎn)率增大；隨著升溫速率的增大，油頁(yè)巖的熱解特征溫度和最大熱解速率都明顯提高．根據(jù)熱失重曲線建立了大慶油頁(yè)巖熱解動(dòng)力學(xué)模型，采用傅立葉紅外光譜分析對(duì)油頁(yè)巖及熱解半焦官能團(tuán)變化情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)油頁(yè)巖的主要官能團(tuán)與煤接近；隨著熱解終溫的升高，半焦含氧官能

2、團(tuán)的吸收峰逐漸減弱．關(guān)鍵詞油頁(yè)巖，熱解，升溫速率，熱解終溫，動(dòng)力學(xué)中圖分類號(hào)FE662標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樣品進(jìn)行取樣、破碎和篩分，最終制成的樣品0引言粒徑為0mm0．2mm．表1是油頁(yè)巖的工業(yè)分析石油是世界的重要能源，隨著石油儲(chǔ)量的減少及元素分析．和價(jià)格的持續(xù)升高，許多國(guó)家開(kāi)始尋求替代石油的表1油頁(yè)巖的工業(yè)分析和元素分析Table1Proximateandultimateanalysisofoilshale能源．我國(guó)是一個(gè)缺油少氣的國(guó)家，為了減少對(duì)進(jìn)口Proximateanalysis／Ultimateanalysis／，adQnet／石油的依賴，我國(guó)加快了替代能源的尋找步伐．[1

3、油MdA】FCdfCHNS(kJ·kg一)頁(yè)巖又稱油母頁(yè)巖，是一種固體可燃礦產(chǎn)，由礦物質(zhì)14．6935．4j59．4640．5441．473．290．490．54l4289和有機(jī)質(zhì)組成，熱解(干餾)可以得到碳?xì)浔阮愃铺烊皇偷捻?yè)巖油，是一種比較理想的石油替代品．我國(guó)油頁(yè)巖資源豐富，保守預(yù)測(cè)我國(guó)油頁(yè)巖資源儲(chǔ)量1．2設(shè)備及方法約為4000億t，相當(dāng)于160億t頁(yè)巖油．油頁(yè)巖屬熱重實(shí)驗(yàn)采用NETZSCt-ISTA409C熱分析于非常規(guī)油氣資源，以豐富的資源、有利的特性和開(kāi)儀，反應(yīng)氣氛為高純氮，氣流量為100mL／min；分發(fā)利用的可行性而被列為21世紀(jì)非常重要的接替析樣量10

4、mg(精確至0．01mg)．能源．油頁(yè)巖的熱解與油頁(yè)巖的熱加工技術(shù)有著紅外分析采用NICoLET—Nenus470型傅立葉密切的關(guān)系，是油頁(yè)巖綜合利用的初始階段．油頁(yè)巖變換紅外光譜儀．熱解特性的研究是油頁(yè)巖開(kāi)發(fā)利用的基礎(chǔ)，對(duì)油頁(yè)巖的后續(xù)利用和深加工有著重要指導(dǎo)．深入研究熱2結(jié)果與討論解特性不僅對(duì)油頁(yè)巖開(kāi)發(fā)利用新技術(shù)有重要的意義，還對(duì)控制環(huán)境污染有重要意義．本文從升溫2．1不同升溫速率下的熱解特性分析速率和熱解終溫這兩個(gè)方面對(duì)油頁(yè)巖熱解特性進(jìn)行研究，并利用傅立葉紅外分析儀測(cè)定熱解殘余固體為了研究升溫速率對(duì)油頁(yè)巖熱解特性的影響，的官能團(tuán)變化情況．選取了三個(gè)不同的升溫速率：2

5、0℃／rain，30oC／min和4OC／rain．1實(shí)驗(yàn)部分第71頁(yè)圖1給出了大慶油頁(yè)巖在不同升溫速率下的熱失重(TG)和微商熱失重(DTG)曲線．從1．1試樣制備及性質(zhì)TG曲線可以明顯看出，大慶油頁(yè)巖的熱解大致可以實(shí)驗(yàn)所用的油頁(yè)巖和半焦來(lái)自于大慶，按國(guó)家分為以下三個(gè)不同的階段：室溫～2O0℃，以干燥脫*煤炭加工與高效潔凈利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助項(xiàng)目(CPEUKF08—04)．1)博士生、講師；2)教授、博士生導(dǎo)師；3)碩士生，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，221l16江蘇徐州收稿日期：201007—12；修回日期：20i0-0908第1期茁真勇等_人慶油頁(yè)巖熱解特性

6、及動(dòng)力學(xué)研究7l水為主；200℃～600C，以解聚和分解反應(yīng)為主，會(huì)由表2可以看出，隨著升溫速率的增大，油頁(yè)巖生成和排出大量揮發(fā)物(煤氣和焦油)，在420C左右的初始熱解溫度、失重速率峰溫和最大熱解速率都?xì)怏w析出量最多；600℃～900℃，以縮聚反應(yīng)為增大．由于油頁(yè)巖熱解主要是吸熱反應(yīng)，油頁(yè)巖的導(dǎo)主，同時(shí)伴有礦物質(zhì)的裂解．¨s在不同升溫速率下，熱性較差，反應(yīng)的進(jìn)行和產(chǎn)物的析出需要一定時(shí)間，TG曲線具有相似的變化趨勢(shì)，即失重率隨溫度的隨著升溫速率的增加，裂解時(shí)問(wèn)縮短，部分結(jié)構(gòu)來(lái)不升高逐漸增大；DTG曲線的形狀變化比TG曲線明及裂解，使得產(chǎn)物逸出向高溫漂移，產(chǎn)生了滯后現(xiàn)顯得

7、多，說(shuō)明升溫速率對(duì)熱解特征溫度和熱失重速象．熱解產(chǎn)物釋放特性指數(shù)D不斷增加，這說(shuō)明隨率的影響遠(yuǎn)大于對(duì)總揮發(fā)分產(chǎn)率的影響．著升溫速率的增加，油頁(yè)巖在有機(jī)質(zhì)熱解段的熱解產(chǎn)物釋放更加集中，著火能力增強(qiáng)．00i2．2不同熱解終溫下?lián)]發(fā)分產(chǎn)率及半焦紅外分析0交0在300℃～900℃之間選擇8個(gè)溫度作為熱解0。終溫，來(lái)研究不同終溫下油頁(yè)巖的熱解揮發(fā)分產(chǎn)率．01002o03o0400500600700800900對(duì)不同終溫下得到的半焦進(jìn)行紅外分析，研究熱解Temperature／℃過(guò)程中官能團(tuán)的變化情況．油頁(yè)巖在不同溫度下熱圖1不同升溫速率F的IG／I