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柳树河油页岩热解及催化热解研究

张德法  
【摘要】:传统能源资源的减少和重工业发展对能源供应产生了很大压力,其中所面临的最突出的问题是石油的供不应求。油页岩是一种非常规的能源可以作为石油的替代品,而油页岩的热解作为油页岩最为有效的利用途径引起了广泛的关注。 本论文在氮气和氢气气氛下,对柳树河油页岩热解进行了研究,主要考察热解温度、载气流量、恒温时间等对热解产物产率及组成的影响。结果发现,柳树河油页岩热解最佳条件为:氮气气氛下,热解温度500℃、载气流量100SCCM、恒温时间20min;氢气气氛下,热解温度480℃、载气流量150SCCM、恒温时间20min。 使用HZSM-5、HY分子筛催化剂,对氮气和氢气气氛下的柳树河油页岩进行了催化热解实验,研究了催化剂类型、催化剂添加量、催化热解温度对热解产物产率及组成的影响。结果表明:氮气气氛下,随着催化剂添加量的增加,页岩油产率先增加后减小,在添加量4%时页岩油产率达到最大值15.51wt%和14.78wt%,页岩油中酸性分、芳香分的含量增加,碱性分的含量降低;氢气气氛下,随着催化剂添加量的增加,页岩油产率先增加后减小,催化剂添加量4%时,页岩油产率达到最大值14.05wt%和13.99wt%,页岩油中酸性分、脂肪分的含量均出现降低的趋势。 在两种热解气氛下,使用金属(Fe、Co、Mo)负载HZSM-5、HY分子筛催化剂,对柳树河油页岩进行了催化热解实验,主要研究了载体类型、金属种类及金属负载量对热解产物产率及组成的影响。使用金属负载HZSM-5分子筛,氮气气氛下,随着金属负载量的增加,页岩油产率均呈先增加后减小的趋势;氢气气氛下,随着Fe负载量的增加,页岩油产率逐渐减小,随着Co、Mo负载量的增加,页岩油产率呈先增大后减小的趋势。使用金属负载HY分子筛,氮气气氛下,随着Fe负载量的增加,页岩油产率逐渐增加,负载量20%时,页岩油产率达到最大值15.78wt%,随着Co、Mo负载量的增加,页岩油产率呈先减小后增大的趋势;氢气气氛下,随着Fe负载量的增加,页岩油产率先增加后减小,随着Co、Mo负载量的增加,页岩油产率逐渐增加。氢气气氛下,Mo的加入使芳香分达到了最大值,比氮气气氛单独热解页岩油增加了36.28wt%。 催化剂的加入明显增加了页岩油中低碳烃类的含量,减少了长链烃类的含量,对脱除页岩油中氮硫化合物具有明显的效果,最大减少量达55.00wt%。


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