油页岩临界热解中间体的结构表征

为探究抚顺油页岩有机质热解机理,以其热解产物抽提率最高时获得有机体——临界热解中间体为研究对象,采用核磁共振(NMR)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、快速裂解气相色谱质谱联用(Py-GC/MS)技术对临界热解中间体进行了原子结构表征,提出了该热解中间体平均分子结构模型的分子式C_(370)H_(570)O_(29)N_(4)S.结果表明:临界热解中间体的碳骨架结构主要由脂肪族碳构成,脂碳率与芳碳率分别为74.7%和25.3%,脂肪烷烃链的支化度Bi为4.31%,亚甲基长链的平均碳数约为18个;芳香碳以单环形式为主,芳香环的平均取代程度为0.4左右;杂原子主要以羰基氧、吡咯氮和噻吩硫的赋存形式存在.

鄂尔多斯长7段油页岩不同阶段热解反应特征

针对原位热采开发油页岩矿藏中热解反应变化复杂、控温困难等问题,通过热重分析实验对鄂尔多斯盆地长7油页岩热解过程进行阶段划分;通过X射线衍射测试、气相色谱-质谱联用等实验重点检测有机质裂解放热阶段的产物成分,分析不同阶段演化的主要化学反应,进一步验证阶段划分。结果表明,油页岩在氮气氛围下的热解可以划分为3个阶段:脱水阶段(<300℃)、有机质裂解放热阶段(300~720℃)、矿物吸热分解阶段(>720℃)。在有机质裂解放热阶段,油页岩的失重约为总失重的74%,无机矿物未发生热裂解。有机质裂解放热阶段可进一步划分为3个阶段:300℃≤T<450℃的低温初始段、450℃≤T<600℃的中温热解段、600℃≤T≤720℃的高温热解完成段。有机质的热解主要发生在中温热解段。随温度升高,烷烃脱氢反应、酯化反应变为以酯类化合物热裂解反应、烷烃断链生成小分子烃类反应为主;温度升至600~720℃时,会促使化合物发生聚合向油页岩半焦转化;当温度控制在中温热解段时,油页岩油成分最好,含27.70%酯类、29.89%脂肪烃、14.49%醇类、12.66%芳香烃等。研究结果为油页岩热解机理分析、油页岩数值模拟模型的建立和提高现场采收率提供理论指导,并对控制有机质的反应温度范围提供依据,保证较高的转化率。

兖矿油页岩热解特性及热解动力学

利用DSC(热重差热扫描仪)研究兖矿油页岩在不同升温速率5、10、15、20、25、30℃/min下的热质量损失行为,对比分析Coats-Redfern模型、DAEM模型(分布活化能模型)、微分法模型和最大热解速率法4种动力学模型。结果表明兖矿油页岩热解可分为3个阶段:20—200℃,表面水被脱除;200—400℃小分子有机物挥发,出现弱键的断裂,如C—O键和C—S键等;400—600℃出现最大质量损失峰,主要在该温度区域产生油气。Coats-Redfern模型求得的表现活化能E最低为48.33 kJ/mol,最大热解速率法求得的E最高为152.19 kJ/mol。DAEM模型、微分法模型的计算结果处于中间水平,DAEM模型的计算结果为不同转化率下所对应的活化能,其数值随转化率的增大而增大,更符合油页岩热解的实际情况,对于进一步研究油页岩有机质的化学结构特征具有一定的借鉴意义。

Co掺杂La_(1.5)Ca_(0.5)NiO_(4+δ)阴极材料的电化学性能

采用溶胶凝胶法合成一种Ruddlesden-Popper(R-P)型富钴的新型层状钙钛矿型阴极材料La_(1.5)Ca_(0.5)Ni_(0.2)Co_(0.8)O_(4+δ)(LCNC),并进行了电化学性能测试。结果表明,LCNC在空气中400~800℃下的电导率为4~58 S/cm,优于多数SOFC阴极材料;在800℃下测得对称电池LCNC|LSGM|LCNC的极化阻抗为0.16Ω·cm^(2),该电极基于300μm厚La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-δ)(LSGM)支撑的单电池的最大功率密度为527 mW/cm^(2),且连续工作50 h后单电池性能仅略微衰减;LCNC是一种具有潜力的SOFC阴极材料。

基于生命周期思想的油页岩原位开采碳排放核算

基于油页岩原位开采的生产实际,指出油页岩行业碳排放核算存在的问题,并将开采过程中钻井、压裂、加热、油气收集与处理、油气运输,以及废水、废弃物、生活垃圾的处置作为碳排放核算边界,确定碳排放源,构建碳排放核算模型,进一步确定排放因子。通过碳排放模型对某油页岩原位开采先导示范基地进行核算,结果表明:加热环节的排放量占比最大,为29.44%;各环节中电力消耗产生的排放量最大。最后提出针对性减排措施。

页岩干馏工艺冷循环瓦斯管线结焦原因分析

本研究聚焦冷瓦斯管线结焦成因,经对瓦斯组成成分的细致分析,确认重质烃类含量过高为结焦重要诱因之一。此外,管线温度异常升高与瓦斯流速不稳致使局部停留时间过长,为结焦创造有利条件。同时,管线内壁粗糙度与材质特性也在一定程度上影响结焦的形成与积累。对操作条件考察显示,频繁的工况变动及不合理的压力控制增加了结焦风险。综上所述,冷瓦斯管线结焦是瓦斯自身特性、运行条件和管线物理特性等多因素共同作用的结果。

抚顺油页岩热解及其产物特性研究

在固定床反应器中研究了油页岩颗粒的热解特性,该固定床反应器内部中心安装一个内构件用于定向导出气体。实验研究了两反应器内部物料的升温速率、热解温度对热解产物分布、页岩油组成的影响。结果表明:内构件反应器内部物料的传热速率作用更为明显,其在热解温度为1 000℃时升温速率相比无内构件提高了约1.6倍。内构件反应器抑制热解气体的二次反应作用显著,提高了页岩油的收率,并且在1 000℃时收率最高,达到6.81%。而无内构件反应器页岩油的收率则明显下降,其在1 000℃页岩油收率变为最低2.27%,但能够改善页岩油品质。

反应氛围对油页岩热解过程影响的研究进展

我国油页岩资源储量极其丰富,目前主要通过油页岩热解制取页岩油、热解气,实现油页岩的资源化利用。油页岩热解实质是所含干酪根、无机矿物的热解过程,其中包括干酪根、无机矿物分解的一次反应,以及沥青质裂解、残碳缩聚所发生的二次反应,其反应机理很是复杂,涉及裂解、缩聚、脱氢、加氢、异构等反应。因而,油页岩热解过程受到反应氛围、热解温度、热解时间、加热方式、催化剂等众多因素的影响。其中,反应氛围可以很大程度地改变油页岩热解产物的分布及特性,如页岩油产率及轻质组分的含量等,从而影响油页岩资源的利用效率。为此,详细阐述H_(2)、CO_(2)、N_(2)、乙醇、水蒸气等反应氛围对油页岩热解过程影响的研究现状,为改善油页岩热解产物产率及品质,及进一步提高油页岩资源综合利用价值,提供新思路、开拓新途径。

中国油页岩原位转化技术现状与展望

我国油页岩蕴含的油页岩油资源约为476.44亿t,规模开发将有效缓解我国油气供应的紧张局势。原位转化技术是油页岩资源开发的趋势,但因技术难度和开发成本等限制,尚未实现商业化生产。针对我国油页岩资源特点,国内高校、研究院以及企业先后研发了多种原位转化技术,其中吉林大学和吉林众诚油页岩公司在松辽盆地建设的先导试验成功从地下裂解并采出了油页岩油,在一定程度上验证了原位转化技术的可行性,但仍存在技术成熟度低、试验规模小、原位转化成本高和油气采收率低等不足。油页岩资源的原位转化在我国的能源需求与双碳目标下面临着机遇与挑战,需要在高效加热、储层改质、降本增效、低碳可持续发展等方向开展技术攻关,同时国家政策引导与产学研合作也是推进油页岩原位转化走向商业化的必要措施。

油页岩原位开采技术现状及建议

本文详细介绍了国内外油页岩原位开采的技术特点,并对电加热、对流加热、辐射加热、燃烧加热等4种加热方式具有代表性的技术进行了归纳整理,对其优缺点进行了比较分析,提出了存在的主要问题及建议。结合当前的研究进展,如何使油页岩的开发和利用变得更加高效、便捷和绿色,将是未来研究的发展方向,本文为进一步开发油页岩资源提供了一定参考。

石长沟油页岩及其热解半焦特性研究

为分析石长沟油页岩和其半焦热解特性以及为半焦的有效利用提供理论基础,利用元素分析、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)分析、N 2等温吸附/脱附法和扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)对石长沟矿区油页岩及不同热解条件下生成的半焦进行特性研究。元素分析表明,油页岩中C、H元素含量分别为11.48%、1.68%,N、S元素的含量相对较少,随热解的进行,C、H元素含量下降明显,S元素含量有所升高,N元素含量略有降低;XPS分析表明,油页岩中的氮以氧化型氮和吡咯型氮、硫以无机硫酸盐硫为主要存在形式,半焦中氮以吡咯型氮为主,有机硫化物硫随热解的进行析出;氮气等温吸附脱附实验分析表明,半焦孔隙分形维数和表面分形维数在2.5~2.8;扫描电镜结果表明,油页岩表面有机质部分多为光滑条状或块状结构,无机盐形成明显的层状结构,有机质结构热解后会形成较深圆孔隙。

影响油页岩热解的因素分析

油页岩是一种富含有机质的细粒沉积岩,在我国储量巨大且分布广泛,具有广阔的应用前景。研究油页岩的热解过程,对于提高页岩油品质及产率、优化热解条件有着重要意义。目前虽然进行了大量相关研究,但因热解过程的复杂性以及受到诸多因素不确定性的影响,研究大多还停留在半定性的层面。结合有氧干馏工艺综述了影响油页岩热解因素的研究现状,为进一步开发利用油页岩资源奠定基础。

抚顺页岩油深加工方向研究

在炼油行业朝着大型化、规模化、炼油化工一体化方向发展的今天,特殊油品的深加工路线选择十分重要。文章通过对抚顺页岩油进行分析,总结出抚顺页岩油在深加工过程中存在的优势和困难;将抚顺页岩油的多种加工方案进行对比,分析多种加工方案的优缺点。并结合加氢预处理工艺进行了初步经济分析,提出在选择抚顺页岩油加工方案的过程中,不仅要考虑技术的可行性,还要考虑项目的经济性。

层理角度影响下油页岩优势冲击破碎角度研究

油页岩包含大量层理结构,层理角度的变化会造成破碎形式与破碎粒度的较大差异。为明确层理角度影响下油页岩破碎形式与粒度特征,确定油页岩优势破碎角度,开展油页岩破碎筛分、含油率测定、电镜扫描分析和数值模拟研究。研究结果表明:3~1 mm粒径范围的油页岩颗粒含油率高,是油页岩颗粒破碎的优势粒径范围。油页岩破碎形式受层理结构影响,不同层理角度下,其破碎形式可以分为5种,即穿层劈裂破坏、穿层剪切破坏、劈裂穿层破坏、剪切破坏和劈裂型的剪切张拉破坏。70°、80°和90°层理角度下,破碎后油页岩的粒度较小,优势粒径颗粒含量均达到40%以上。其中80°层理角度优势粒径颗粒含量最高,90°层理角度油页岩颗粒均匀性更好。可以认为油页岩的优势冲击破碎角度为80°~90°。油页岩破碎后的粒度分布函数本质上是对其破碎颗粒分形分布的描述,在此基础上以Weibull分布函数模型对其破碎粒度进行定量描述,结果较为准确。

页岩油的加工利用及发展趋势

随着科技的发展,国内的页岩油加工技术也有了长足的发展和创新,在目前的生产和开发过程中,可以借鉴天然气的加工和开采技术。这种方法可以大大提高页岩油的技术水平,但在生产页岩油时,页岩油和天然原油的馏分还是有区别的,这主要是因为页岩油的馏分中含有一定的氧、氮、硫等非烃成分,而烯烃含量也很高,这就导致了页岩油在生产中的应用并不理想,文章主要对我国目前的页岩油成分、特性进行了分析,并对其实际应用情况、加工精炼情况进行了论述,以期对我国的发展起到一定的推动作用。

燃尽风率与贴壁风率对350 MW四角切圆锅炉高温腐蚀的影响

针对某电厂350 MW低氮锅炉水冷壁高温腐蚀问题,进行调整配风与增加贴壁风的模拟研究。分别模拟燃尽风率38%、33%、27%时炉膛内还原性气体CO、H_(2)S与NO_(x)浓度的变化关系,并模拟增加贴壁风对水冷壁附近还原性气体浓度的影响。结果表明,燃尽风率由38%降至33%,可在NO_(x)生成量无明显增加的前提下使炉膛内还原性气体CO与H_(2)S浓度降低20%,减缓水冷壁的高温腐蚀;将燃尽风率由38%降至27%,虽可增加主燃区氧气浓度,降低CO与H_(2)S生成量,减缓水冷壁高温腐蚀,但会造成NO_(x)浓度大幅增加。炉膛内高温腐蚀区域主要位于紧凑燃尽风UAP喷口与中位燃尽风SOFA3喷口之间,可在紧凑燃尽风UAP喷口两侧增加贴壁风。模拟结果显示增加与主气流旋向相同的贴壁风可降低水冷壁附近CO、H_(2)S浓度且对流场影响较小。由于水冷壁附近CO浓度较高,双侧贴壁风流量更大,对降低水冷壁附近CO效果更好,双侧贴壁风对高温腐蚀区域覆盖面积更大。而水冷壁附近H_(2)S浓度较低,单侧贴壁风与双侧贴壁风对于降低水冷壁H_(2)S并无明显区别,但双侧贴壁风会扰乱流场分布,不利于煤粉燃烧。

红外加热固定床油页岩热解特性研究

为在高温下实现油页岩的热解油及热解气同时高收率生产,本文提出“热解反应定向调控”技术路线,并开发了红外加热固定床热解反应器验证该技术路线的可行性,考察了不同热解终温下热解产物分布和焦油组成,分析了铝甑分析和红外加热方式对油页岩热解过程的影响。结果表明,在考察的实验条件范围内,红外加热固定床热解气收率随热解终温升高而持续增加,热解油收率在热解终温为700℃时达到最大,为铝甑分析热解油收率的1.39倍。红外快速加热方式能够促进煤中弱供价键断裂并有效抑制高温反应条件引起的挥发分二次反应,热解所得焦油中轻质组分收率随热解油收率增加而增加。

世界油页岩原位开采技术进展

油页岩原位开采技术不需要进行采矿和建设大型的尾气处理设施,可开发深层、高厚度的油页岩资源,具有产品质量好、采油率高、占地面积少和环保等优点,目前尚处于工业试验阶段。按照油页岩层受热方式的不同,可将油页岩原位开采技术分为传导加热、对流加热、辐射加热3类技术。在此,详细介绍了壳牌石油公司地下转化工艺技术、埃克森美孚公司ElectrofracTM技术、IEP公司GFC技术等3种传导加热技术,还介绍了太原理工大学的对流加热技术、雪弗龙CRUSH技术等5种对流加热技术,以及2种辐射加热技术,并分析了各类工艺的优缺点。根据我国油页岩资源埋藏深、品位低的特点,应大力开展原位开采技术方面的研究工作,为将来大规模开发油页岩资源提供技术储备。

页岩气井压裂返排液对页岩储层改造结垢的影响分析

为摸清页岩气井压裂返排液在页岩平台储层改造回用过程中对页岩储层及裂缝结垢的影响情况,选取四川盆地威远县某页岩平台储层岩心和待回用的压裂返排液,室内评价了岩心及返排液的可溶盐总量和主要离子成分含量,对返排液及其与一定比例页岩模拟原生水混合水样进行结垢趋势预测,结合页岩储层改造条件,实验室开展了返排液与岩心静、动态模拟成垢实验并分析了垢样在岩心铺置情况和垢样主要成分组成、页岩气井压裂返排液对页岩储层改造结垢的影响。实验结果表明,无论是结垢趋势预测结果还是静、动态模拟成垢实验分析结果均可得出,在页岩增产改造全返排液注入回用条件下,返排液及其与储层岩心含可溶盐接触过程中易在储层或压后裂缝表面发生结垢,主要生成垢体为碳酸钙垢,含少量碳酸镁垢。

围压对页岩加载过程能量演化特征影响研究

为探究围压对页岩加载过程能量演化特征的影响,开展了不同围压下的三轴压缩力学实验,分析了围压对页岩加载过程力学特性行为及能量演化特征的影响。加深了不同围压条件下页岩受载过程变形破坏本质的认识,给页岩气开发井位布置及压裂工程等作为参考。