抚顺油页岩干馏渗透实验研究

为了为地下原位开采页岩油提供一定的理论依据,在高温高压蒸汽作用下进行了油页岩的干馏实验,以及干馏后油页岩的三轴渗透实验.结果表明:①高温高压蒸汽可以有效地干馏油页岩并带走页岩油;②高温高压蒸汽作用下油页岩会产生大量的裂缝,从而提高油页岩的渗透性;③油页岩干馏后渗透系数是体积应力和孔隙压的函数,其关系仍然服从指数规律.实验结果对地下原位开采页岩油有一定的指导意义.     

预脱蜡对油页岩干馏炼油的影响

以吉林桦甸油页岩为研究对象。通过用有机溶剂单级萃取的方法在油页岩干馏前脱蜡。脱蜡后的油页岩样在试验初温20℃,试验终温520℃,升温速率10℃/min,终温停留时间30 min,进行油页岩干馏试验研究。为了研究脱蜡对页岩油品质的影响规律,对桦甸页岩油性质进行了测试,包括馏程、元素分析等,并进行深入分析。研究结果表明,脱蜡对页岩油的各项品质是有一定影响的,油页岩干馏前脱蜡对油页岩含油率影响不大且用苯溶剂萃取后的油页岩还比未萃取的页岩含油率略高;而且脱蜡能提升页岩油中的轻馏分组分。通过元素分析的数据变化也可以看出预脱蜡有利于提高页岩油的质量。     

油页岩固定床干馏过程三维数值模拟

主要研究了固定床内油页岩干馏过程的三维数值模拟。通过对固定床内气固相间传热传质过程的分析,建立了完整的气固两相传热传质模型,并采用多孔介质模型与流动模型相结合,将干馏过程中水分析出和干馏油气的析出过程通过用户自定义接口添加到模拟过程中。针对实际工况进行了模拟研究并与实验结果进行比对,吻合程度较好。此外,分别从进气速度和进气温度等方面进行对比分析,研究结果表明当进气速度提高0.5倍时,干馏进程加快1 600 s。当进气速度降低0.5倍时,干馏进程延缓4 200 s,换热效率明显降低。进气温度提高100℃,干馏进程加快600 s,油页岩中干酪根热解过程前期水分最大蒸发速率提高约11.4%。当进气温度降低100℃时,干馏进程延缓1 300 s,干酪根热解过程前期水分最大蒸发速率降低约24.7%。在气体热载体和传质过程的共同作用下,靠近进气位置的底部颗粒与周围环境气体中水蒸气及干馏油气之间的浓度梯度小于上部颗粒,这也是固定床内上部颗粒干馏进程较慢的一个重要原因。     

干馏后油页岩渗透规律的实验研究

介绍了干馏后油页岩在三轴应力下的渗透实验,揭示了干馏后油页岩的渗透规律,通过多元回归分析得到了干馏后油页岩的渗透系数与体积应力、孔隙压的关系式,表明了它的渗透系数与体积应力、孔隙压呈指数关系。并经过分析可知,若其埋藏深度较浅,可以通过增加孔隙压来改善它的渗透性;若其埋藏深度较深,则可以通过采取适当的措施,提高其渗透系数。这一结论对油页岩的原位开发与利用具有重要参考价值。     

格金干馏法测定油页岩含油率的探讨

探讨了利用格金干馏法测定油页岩含油率的可行性、科学性和结果准确性,通过试验,分析了影响页岩含油率测定的主要因素,阐述了最佳试验条件的选择。     

抚顺式和桦甸式油页岩干馏工艺的比较

在油页岩综合开发项目中,油页岩干馏工艺的选择是整个项目的关键。详细介绍了国内工业生产中所采用的抚顺式炉干馏工艺和桦甸式油页岩干馏工艺的工艺流程,并对这两种工艺的特点进行了分析对比。     

原料粒度对油页岩中试干馏的实验

针对原料粒度不均匀影响页岩干馏效率的问题,在抚顺中试干馏装置上对不同粒度级页岩进行干馏试验.通过研究不同粒度页岩含油质量分数、干馏过程产油质量分数、废渣含油质量分数,以及不同粒度页岩在干馏过程中的控制指标,如主风压力、循环瓦斯压力的变化,最终得出适合抚顺干馏工艺的合适粒度范围为20~50 mm和20~75 mm.如果想要实现50~75 mm或更大粒度的页岩完全干馏,需要在干馏温度下保证充分的干馏时间.实验研究可以提高页岩的干馏效率和油收率,为页岩干馏行业工程设计、生产操作及管理等方面起到指导作用.     

油页岩气体热载体干馏炉炉内流动特性

对一台1 t/d油页岩气体热载体干馏炉炉内流场特性进行了数值模拟。基于计算流体力学的理论方法,采用以Ergun方程基础上建立的多孔介质模型、湍流模型进行研究。将模拟结果与前人研究成果进行对比分析,结果表明,采用添加阻力源项的多孔介质模型、RNG k-ε湍流模型等封闭模型能够较好的模拟炉内流场分布特性,并在原有结构基础上进行优化,增设同轴及偏心轴撞击流布气方式。在本文提出的布气方式下,无论采用同轴亦或是偏心轴布置,均能形成良好的速度场及压力场,提高干馏段气体混合程度,拓宽布气范围,增加气体与固体颗粒之间的接触面积和时间,强化换热进而确保干馏效果。模拟结果可为开发大容量气体热载体干馏炉及优化设计提供理论依据。     

内燃式移动床低温干馏炉特性的试验研究

对物料在内燃式移动床低温干馏炉内的流动特性进行了试验研究。由试验的结论了有关干馏炉关键部件设计的设想，以达到改善物料的流动特性的目的。     

油页岩干馏残渣与含油污泥混烧特性

采用热重红外联用技术对油页岩干馏过程中产生的两种固体废弃物油页岩干馏残渣和含油污泥进行混烧实验,通过分析燃烧特性曲线、燃烧特性参数、混烧协同作用、样品中各组分的燃烧特性、混烧动力学参数及气体产物的析出特性,对两种固体废弃物的混烧特性进行了研究。结果表明,油页岩干馏残渣和含油污泥的混烧过程可分为三个阶段。含油污泥的掺入改善了干馏残渣的燃烧状况。干馏残渣与含油污泥的混烧协同作用主要发生在第一阶段和第二阶段。干馏残渣和含油污泥在不同燃烧条件下会出现相互促进或相互抑制的现象。高斯分峰拟合结果表明,混烧过程可分为五个燃烧子反应。基于高斯分峰拟合的Coats-Redfern法计算结果表明,各样品以及各样品中各组分的活化能均不同。含油污泥比例的变化对5个燃烧子反应的影响不同。Friedman法计算结果表明,三个混烧阶段的活化能分别处于50～150、150～200、250～350 k J/mol内。含油污泥促进了干馏残渣的前期和中期的燃烧,但没有改善其后期的燃烧。红外技术分析结果表明,各样品的气体析出规律一致。CO与CO_2排放量的相对值与含油污泥比例不成正比,表明高含油污泥比例不利于充分燃烧。     

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。     

油页岩综合开发利用集成技术

综述国内外油页岩的利用状况,介绍了油页岩成因、储量及其特性。提出了油页岩综合利用的"集成技术",阐述了该技术的重要思想,详细分析了其经济效益,为油页岩的高效开发利用提供参考。     

龙口油页岩热解特性及动力学研究

利用热天平对龙口油页岩进行了热解实验,考察了不同升温速度对热解特性的影响;利用Friedman法和平行一级反应模型对热失重数据进行了数学处理,得到了有关的动力学参数,并对油页岩的热解机理进行了初步的探讨。结果表明,在转化率为5%~95%时,活化能的变化范围为100~200 kJ.mol-1,而且活化能与频率因子的对数呈线性关系。低能级和高能级的反应所占比例较小,主要反应集中在活化能为125~250 kJ.mol-1内。Friedman法和平行一级反应模型能够合理地描述油页岩的热解过程。     

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。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。     

桦甸油页岩的酸洗脱灰

以吉林省桦甸市油页岩为研究对象、以正交试验为基础设计试验流程,采用酸洗化学脱灰方法对油页岩脱灰工艺进行优化,得出最佳酸洗脱灰工况,在此基础上考察油页岩粒度和固液比对油页岩脱灰的影响.结果表明:在优化出的最佳脱灰工况下,矿物质脱除率高达92.27%;大颗粒页岩脱灰效果较好,当固液比达到1:8.75 g/mL时,脱灰率逐渐趋于平衡状态;油页岩经酸洗脱灰后热解速度明显加快,脱灰过程中孔隙比表面积的增大对热解的促进作用明显强于矿物成分对热解的促进作用.     

沧东凹陷孔二段泥页岩特征及页岩油勘探潜力

沧东凹陷孔二段泥页岩具有有机质丰度高、热演化程度适中、厚度大、脆性矿物含量高的特点,页岩油勘探开发潜力巨大;但泥页岩非均质性较强,准确评价页岩油储层含油性和脆性的难度较大。综合岩心描述、镜下薄片观察、X射线衍射全岩矿物分析技术和热解分析,明确了孔二段泥页岩的矿物组成、沉积构造类型以及有机质丰度等沉积特征,并在此基础之上划分了岩相类型。研究表明,孔二段泥页岩的矿物成分主要为石英、斜长石、白云石和黏土矿物,黑色纹层状泥岩相、深灰色层状泥岩相、深灰色层状云质泥岩相、灰褐色层状泥质云岩和棕褐色块状白云岩是研究区主要的五种岩相类型;不同岩相有机质丰度存在较大差异,其中黑色纹层状泥岩有机质丰度最高,其次是棕褐色块状白云岩和灰褐色层状泥质云岩,深灰色层状泥岩与深灰色层状云质泥岩有机质丰度最低。     

茂名油页岩燃烧特性及其大型CFB锅炉设计分析

为了有效地利用劣质燃料油页岩,采用ZRY-2P综合热分析仪对茂名油页岩进行热重试验,利用热重试验数据分析了油页岩的燃烧特性,并对燃烧特性曲线进行了分析.结果表明,油页岩燃烧分为低温段和高温段,低温段挥发分的燃烧为后期高温段固定碳的前期燃烧提供了热量,试样S3的综合燃烧性能最好;试样S1的热重曲线变化异常陡峭,所有试样的微商热重曲线均呈现出挥发分燃烧和固定碳燃烧的2个峰.在此基础上,对大型油页岩循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉的设计进行了分析,同时提出掺烧石油焦的大型油页岩CFB锅炉的设计新方案并对其优势进行了分析.     

龙口页岩油中压加氢精制研究

利用小型滴流床反应器和NiW/Al₂O₃商业催化剂对全馏分龙口页岩油进行中压(≤9MPa)加氢精制研究。考察反应温度、压力、液时空速和氢油比对加氢产物的硫含量、氮含量、密度、颜色和裂解程度的影响。结果表明:提高反应温度,降低液时空速,增大反应压力有利于加氢脱氮(HDN)反应进行;氢油比高于1000之后,增加氢油比对加氢脱硫(HDS)和HDN影响较小;当反应温度为420℃、压力为7MPa、液时空速为0.5h-1、氢油比为1000时,页岩油的脱硫率和脱氮率达到最高,分别为99.6％和99.9％;龙口页岩油加氢精制的最佳反应温度为400℃、压力为9MPa、液时空速为0.5h-1、氢油比为1000。     

改性油页岩渣-粉煤灰二元复掺的水化特征

中国油页岩储量大,化学成分中硅铝含量虽然极高但火山灰活性却很低,作为掺合料替代水泥掺量局限于20%以下。为提高油页岩渣活性和掺量,以600℃煅烧2 h为活化基础,辅以高钙粉煤灰提供水硬性,复合掺量设置为30%,结合X射线衍射(X-rays diffraction, XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)、能谱仪(energy dispersive spectrometer, EDS)与傅里叶红外光谱仪(Fourier transform infrared spectrometer, FTIR)的检测手段,探究复掺体系水化过程中水化产物的种类、形貌以及硅铝比。结果表明,改性油页岩渣活性源于脱油、脱水、脱羟基增大比表面积以及破坏油页岩渣中高岭土晶体从而产生的无定形铝硅酸盐物质;7 d活性指数达到97.4%,28 d活性指数达到85.8%;水化过程中改性油页岩渣先参与二次水化反应,Ca(OH)₂充足的前提下粉煤灰接着发生三次水化反应,若Ca(OH)₂不充足,粉煤灰以内核的角色参与二次水化反应;...