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颗粒粒度对油页岩热解特性和动力学参数的影响

颗粒粒度对油页岩热解特性和动力学参数的影响

摘 要: 在热重—红外联用分析仪上进行了桦甸油页岩的热解特性实验研究, 得到了升温速率为20℃/min时颗粒粒度分别为75.66μm 、110.05μm 、200.21μm 和290.40μm 的油页岩的热解TG 、DTG 和DSC 曲线, 分析了油页岩的热解特性及规律. 结果表明, 油页岩的热解是分两步进行的, 油页岩在低温段的热解是主要的; 随着颗粒粒度的减小, 油页岩的热解特性趋好. 通过数据分析, 得到了油页岩在不同阶段的热解反应动力学参数. 关 键 词: 油页岩; 热解特性; 颗粒粒度; 化学反应动力学

油页岩是矿物质含量超过30%的腐泥煤[1].地质勘探工作表明, 油页岩是在矿物机体中含有固体可燃有机质的沉积岩, 在化石燃料中它的储量折算为发热量仅次于煤列第2位[2],如果将它折算成页岩油, 世界上的油页岩储量将是4 750亿t, 相当于目前世界天然原油探明可采储量的5.4倍[3].我国油页岩资源丰富, 是世界上油页岩资源丰富的国家之一, 已探明的油页岩储量为315.67亿t, 储量也仅次于美国、巴西和爱沙尼亚, 列世界第四, 且主要集中于茂名、桦甸和抚顺等地[4],便于大规模开采利用. 在世界范围内能源需求不断增长的今天, 寻求油页岩的有效开发与经济利用的途径, 对于缓解能源供需矛盾, 推动社会的发展, 具有重大的现实意义. 本文采用热分析方法, 在原有研究基础上[5-10],对桦甸油页岩的热解性能进行了研究, 为今后油页岩的燃烧能源利用奠定了坚实的基础, 并提供了理论保障.

1 热分析实验

1.1 实验样品的制备与基础数据的获得

本文的实验样品采用吉林省桦甸市的油页岩, 经将块状的油页岩砸碎再在磨煤机上研磨, 最后经过手用玛瑙磨研制而成. 这全部采用原样品, 期间未进行任何的筛分处理, 以保证实验数据能准确地反映此油页岩的特性. 研磨后的油页岩粒度利用英国MALVERN 公司生产的MAM5 004型激光粒度分析仪测量得到, 共磨制了4种不同粒径的油页岩. 有关本样品的元素分析、工业分析、灰成分分析的实验数据及粒度分布与筛余份曲线见表1、表2及图1.

1.2 实验设备及实验说明

本文采用STA 409型热综合分析仪和EQUI-NOX 55

颗粒粒度对油页岩热解特性和动力学参数的影响

型傅里叶红外光谱仪联合组成的热重

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