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桦甸不同密度级油页岩理化特性研究

作　者: 孔令文
导　师: 王擎
学　校: 东北电力大学
专　业: 热能工程
关键词: 油页岩不同密度矿物质微波干馏微量元素
分类号: P618.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文以桦甸油页岩为研究对象,利用重液浮沉法将油页岩分为密度由低到高的六个部分,工业分析表明油页岩中挥发分和固定碳含量随着密度的增加而减少,灰分含量随之增多,元素分析显示有机炭、元素氢和氮含量均随着密度的增加而减少。针对不同密度油页岩分别进行了X射线衍射试验,氮气等温吸附试验及热解试验,结果表明,不同密度级别油页岩中存在的矿物质的种类和含量变化规律都相似,石英是主要矿物组成,随密度级别提高而提高,黄铁矿主要以外在矿物形式存在于最高密度级别中;最低密度级油页岩与最高密度级油页岩的表面特征较相似,两者均主要含微孔孔隙,中密度各级油页岩的孔隙主要以中孔为主;最低密度级油页岩的热解失重量最大,但由于粘土类矿物质含量较少,导致该密度范围油页岩的热解速率不高。作者针对不同密度级油页岩进行了微波干馏试验,结合电感耦合等离子体分析技术对微波干馏半焦内的微量元素含量进行测试,结果显示,微波功率大则油页岩升温速度越快,且干馏终温越高。多数微量元素挥发率均随微波功率的增加而增大。高密度级油页岩(>2.0g/cm3)在微波场中的升温速率最快,低密度级油页岩(<1.6g/cm3)所达终温最高,页岩油的产率随着密度的增加而减少。在入射微波功率为550W干馏时,在各密度级中的各元素均有较大程度的挥发,并且其挥发能力不尽相同。微量元素As、Cr具有很强的无机亲和性,在高密度级油页岩中含量最多,微波干馏过程中二者的迁移量较小,大部分赋存于半焦内;Hg的无机亲和性不强,在各密度级油页岩内分布较平均,干馏过程中Hg赋存状态较稳定,迁移量很少;B和Mo具有一定的有机亲和性,在低密度油页岩内的含量相对较多;Ni、Mn在油页岩微波干馏过程中的挥发率最大,约在40%左右。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-14
第1章绪论  14-23
  1.1 课题的背景及意义  14-17
    1.1.1 能源现状  14-15
    1.1.2 油页岩资源  15-16
    1.1.3 油页岩的开发与利用  16
    1.1.4 课题提出的意义  16-17
  1.2 国内外研究现状  17-22
    1.2.1 桦甸油页岩的研究现状  17-18
    1.2.2 不同密度级原煤的研究现状  18-19
    1.2.3 微波热解技术的研究现状  19-20
    1.2.4 微量元素的研究现状  20-22
  1.3 本文研究的主要内容及方法  22-23
第2章试验装置及方法  23-30
  2.1 浮沉试验  23-24
    2.1.1 浮沉基本原理  23
    2.1.2 浮沉试验设备与仪器  23-24
    2.1.3 油页岩浮沉试验步骤  24
  2.2 X 射线衍射(XRD)基本原理  24-25
    2.2.1 XRD 基本原理  24-25
    2.2.2 X 射线衍射仪的基本构造  25
  2.3 比表面积分析仪试验系统  25-27
    2.3.1 比表面积分析仪  25-26
    2.3.2 比表面积分析仪操作过程  26-27
  2.4 油页岩微波干馏系统  27-30
    2.4.1 微波试验台  27-28
    2.4.2 微波场的温度测量  28-29
    2.4.3 试验操作步骤  29-30
第3章不同密度级油页岩矿物分布及孔隙特征  30-43
  3.1 不同密度级油页岩基础数据分析  30-31
    3.1.1 试验样品  30
    3.1.2 各密度级油页岩基本理化特性  30-31
  3.2 不同密度级油页岩矿物成分分析  31-35
    3.2.1 实验设备  31-32
    3.2.2 矿物成分分析  32-35
  3.3 不同密度级油页岩孔隙特征分析  35-41
    3.3.1 孔隙测定方法  35-37
    3.3.2 吸附/脱附等温线形态分析  37-39
    3.3.3 不同密度级油页岩孔径分布  39-40
    3.3.4 不同密度级油页岩比表面积分布  40-41
  3.4 本章小结  41-43
第4章不同密度级油页岩热重分析  43-52
  4.1 试验仪器和条件  43-44
    4.1.1 试验设备  43-44
    4.1.2 试验条件  44
  4.2 热解特性  44-48
    4.2.1 原样的热解特性  44-45
    4.2.2 不同密度级油页岩的热解特性  45-47
    4.2.3 不同密度级油页岩热解参数分析  47-48
  4.3 热解动力学分析  48-51
  4.4 本章小结  51-52
第5章桦甸油页岩微波干馏半焦微量元素分析  52-65
  5.1 微波功率对半焦微量元素影响  52-57
    5.1.1 不同微波功率下油页岩干馏特性  52-53
    5.1.2 油页岩微波干馏半焦微量元素测定  53
    5.1.3 不同微波功率油页岩半焦微量元素赋存特征分析  53-57
  5.2 不同密度级油页岩微波干馏微量元素变化分析  57-64
    5.2.1 试验准备  57
    5.2.2 不同密度级油页岩微波干馏特性  57-58
    5.2.3 不同密度油页岩及半焦微量元素测试  58-59
    5.2.4 各密度级油页岩及半焦微量元素赋存特征分析  59-64
  5.3 本章小结  64-65
结论  65-67
参考文献  67-72
致谢  72

桦甸不同密度级油页岩理化特性研究

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