樺甸油頁巖微波干餾及其升溫特性研究.pdf

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1、第34卷第5期東北電力大學學報Vo1．34．No．52014年10月JournalOfNortheastDianliUniversity0ct．．2014文章編號：1005—2992(2014)05—0043—05樺甸油頁巖微波干餾及其升溫特性研究周新杭，王擎2，柏靜儒2，李明明(1．廣東大唐國際潮州發(fā)電有限責任公司，廣東潮州515723；2．東北電力大學能源與動力工程學院，吉林吉林132012)摘要：頁巖／吸波劑混合比和微波功率兩個因素對升溫特性和微波干餾產(chǎn)物的產(chǎn)率都有一定的作用。以樺甸油頁巖為研究對象，以石墨為吸波劑，在自行搭建的微波干餾實驗臺上，通過正交實驗比較研究了頁巖／吸

2、波劑混合比和微波功率兩個因素對升溫特性和微波干餾產(chǎn)物的產(chǎn)率影響的相對大小。結果表明：微波功率在油頁巖干餾過程中所起的作用較大，微波功率越高，油頁巖干餾的越徹底。微波功率和石墨配比量對頁巖油產(chǎn)率的影響基本相當，其對干餾的影響主要體現(xiàn)在所得氣體和半焦產(chǎn)率方面。油頁巖在微波加熱過程中，其溫升經(jīng)歷了快速升溫、平臺期和慢速升溫三個階段，功率越高平臺期越短，微波功率對溫升有明顯的影響，石墨配比量的影響不明顯。關鍵詞：油頁巖；微波干餾；正交實驗；產(chǎn)率；升溫特性中圖分類號：TE662文獻標識碼：A油頁巖(oilshale)是一種富含有機質(zhì)、具有微細層理、可燃燒的細粒沉積巖，其有機質(zhì)的絕大部分是不溶

3、于普通有機溶劑的成油物質(zhì)。油頁巖既可作為資源煉制頁巖油，也可以作為能源直接燃燒發(fā)電和供熱。低溫干餾煉油技術是在隔絕空氣的情況下控制加熱溫度在450—600℃范圍內(nèi)，將油頁巖進行熱加工的方法，其干餾基本采用內(nèi)熱式爐，或以其干餾氣為氣體熱載體，或以油頁巖半焦為固體熱載體，存在系統(tǒng)復雜、熱效率低、油收率低、污染及設備磨損嚴重等缺點，這為新的干餾技術的發(fā)展提供了契機。微波加熱不同于傳統(tǒng)的加熱方式，微波是頻率在300兆赫到300千兆赫的電磁波(波長1m～1mm)，已廣泛應用于干燥、殺蟲、滅菌、醫(yī)療等領域，而在能源領域的實踐應用逐漸為人們所認知。利用微波加熱干餾油頁巖較傳統(tǒng)干餾法所得的頁巖油含

4、較多的軟瀝青質(zhì)，而極性物質(zhì)、氮化物和硫化物的含量較少。另外，部分學者在煤、生物質(zhì)、污泥一’的微波熱解方面也做了一些基礎研究工作，為工業(yè)化應用提供了一定的基礎。我國油頁巖資源豐富，總量約7200億噸，可采資源總量為2432億噸；頁巖油總資源量達476億噸，其中，查明資源為27億噸，潛在資源為449億噸。2010年我國頁巖油總產(chǎn)量為55萬噸，較之2009年的4O萬噸，提高了約1．4倍。油頁巖經(jīng)低溫干餾可以制取頁巖油，頁巖油與石油相近，經(jīng)過加工提煉可制得汽油、煤油、柴油等液體燃料。由于頁巖油在我國的儲量豐富，作為石油的替代能源，有比較大的意義。隨著石油等可耗竭資源價格的不斷走高，頁巖油的

5、開采利用逐漸具備經(jīng)濟性。針對國內(nèi)外油頁巖干餾現(xiàn)狀，我們項目組將微波加熱技術和油頁巖干餾熱解有機地結合起來，提出了具有創(chuàng)新性的油頁巖微波加熱干餾技術。研究表明油頁巖粒徑、頁巖／石墨混合比、微波功率、干餾終溫等因素對升溫特性、微波干餾產(chǎn)物的產(chǎn)率，以及半焦孔隙結構等都會有一定的影響。本文在此基礎上分析了頁巖／石墨混合比和微波功率兩個因素對升溫特性、微波干餾產(chǎn)物的產(chǎn)率影響的作用。收稿日期：2014-08-22基金項目：國家自然科學基金項目(50876018)作者簡介：周新杭(1987一)，男，吉林省四平市人，廣東大唐國際潮州發(fā)電有限責任公司工程師，碩士，主要研究方向：潔凈煤燃燒技術．東北電

6、力大學學報第34卷1實驗1．1實驗樣品選用吉林省樺甸油頁巖作為實驗樣品。使用磨煤機粉碎大塊油頁巖，再篩選出1～3mm粒徑的油頁巖，在空氣中干燥后裝入密封瓶中備用。油頁巖試樣的元素分析和工業(yè)分析見表1。表1油頁巖試樣的元素分析和工業(yè)分析油頁巖是一種弱的微波吸收材料，若在微波場中熱解應補充一定量的微波吸收劑。在此我們選擇石墨作為吸收劑來輔助加熱油頁巖使之發(fā)生熱解。實驗采用的石墨為天津市博迪化工有限公司生產(chǎn)的石墨粉，性狀為灰黑色有金屬光澤的粉末，能導電，對酸、堿都有耐腐蝕性。分析純度為98．0％，石墨粉中雜質(zhì)最高含量分別為干燥失重占0．5％、灼燒殘渣占0．24％、鐵(Fe)占0．045％

7、。1．2微波干餾實驗參照國家標準GB／T480-2000煤的鋁甄低溫于餾試驗方法的實驗裝置搭建微波干餾實驗系統(tǒng)(見圖1)，實驗所用的微波發(fā)生器為經(jīng)過改造的美的EG823LA6一NR型微波爐(0—800w可調(diào))，該微波爐采用底部發(fā)射旋波技術、內(nèi)部無轉盤平臺式設計，其比轉盤式微波爐加熱下受熱更為均勻。另外將鎧裝K一型熱電偶和微波爐腔連成一體以便解決熱電偶打火所造成測溫不準的問題。采用陶瓷容器代替鋁甄，主要考慮到陶瓷制品對微波是透明的，物料受熱不受影響，并可耐1000oC以