全循环干馏炉内油页岩颗粒流动规律

采用离散元方法建立了300 t/d气体全循环油页岩干馏炉三维数学模型,研究了干馏过程中油页岩颗粒的流动行为;搭建了1:6比例的干馏炉冷态物理模型,验证了数学模型的准确性。结果表明,油页岩颗粒在炉内流动过程中流型呈现“一”→波浪型→“W”→不规则“V”的演变过程。颗粒与炉墙壁面的摩擦,使流动形态沿半径方向呈现波浪型,中心柱与阿西结构的阻滞作用使流型进一步变为“W”型与不规则的“V”型,促进了干馏段的颗粒混合,有利于干馏过程的进行;干馏段结构的支撑和分流作用,使得干馏段下部颗粒结构疏松,颗粒在此阶段加速流动,同时阿西结构的分流作用使气体热载体与油页岩颗粒发生剧烈的掺混,提高了换热面积。冷却段炉壁顶角区域出现的“死料区”,可能导致物料黏结,进一步堵塞出料口,影响干馏过程的顺利进行。对炉内相互作用力进行分析表明,炉内相互作用力大小主要在0~200N,1000N以下约占90%,在可承受载荷范围内;炉内磨损分析表明,法向累计接触能较小,切向累计接触能较大且集中在阿西结构下部,表明颗粒的流动摩擦是磨损的主要原因,实际干馏中,气体热载体会与油页岩颗粒发生掺混换热,磨损情况会更严重。     

石长沟油页岩燃烧灰分物理特性

油页岩灰分是油页岩综合利用的主要物质之一。对石长沟油页岩进行马弗炉燃烧实验，制备不同燃烧终温(200~800 ℃)的油页岩灰分；并借助多种实验仪器研究不同温度燃烧下的灰分构成成分、结构特征及微观孔隙演化过程。结果表明：油页岩有机质以脂肪族为主；燃烧过程中，各有机元素(N、S、C、H、O)含量呈现下降趋势，自由水析出，结构水脱离，碳酸盐和脂肪族会逐渐分解，在800 ℃高温时，C完全转化为CO2逸出；灰分的构成成分主要为二氧化硅和碳酸盐，孔隙以微孔和中孔为主，随着燃烧温度升高，中孔数量增加，比表面积和分形维度先增后减，峰值均在400 ℃处。本次研究结果为分析石长沟油页岩不同燃烧温度下灰分的物理状态提供了理论基础，对了解石长沟油页岩的燃烧特性具有一定的借鉴意义。     

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(XPS)分析、N2等温吸附/脱附法和扫描电镜(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,有机硫化物硫则随热解的进行而析出；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之间；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。