近临界水提取页岩油组份的分离与分析研究

【摘要】：油页岩是一种矿石能源，其组成中含有大量有机质成分。通过油页岩可以提炼出页岩油，这也是油页岩科学利用的重要途径之一。当下能源话题炙手可热，各国之间能源竞争越来越激烈，石油等常规能源越来越少，油价飙升，一场寻找替代能源无硝烟的战争也拉开了帷幕。油页岩由于世界储量大，可以提炼出更多的页岩油。因此，页岩油的开发利用得到了世界各国的重视，若科学有效地开发利用页岩油，不仅可以解决能源问题，也为人类新能源的研究指明了道路。 针对我国油页岩资源埋藏深、品位低的情况，我们提出了利用近临界水作为热传导介质和提取剂对地下油页岩资源进行原位提取的想法。该方法无需破坏地表，可保护地表植被不被破坏，产生污染小，也有效地避免了产生的废气废水废渣排放所带来的环境污染问题。通过实验室模拟设计，我们利用1L的高温高压反应釜模拟地下近临界水对油页岩的浸提过程，分别对不同地区的油页岩进行近临界水提取，从而获得页岩油。 页岩油是由油页岩加热裂解得到的，其组成含有大量烃类及含硫、氮、氧等非烃化合物。通过加氢裂解等方法可以制得汽油、柴油等液体燃料，这也就有效地解决了人们日常对能源的需求。世界各地区由于地质情况不同，页岩油中的组份含量也有所差别。为了能更好地开发利用页岩油，对页岩油中组份的研究也就显得格外重要。本研究针对近临界水提取的抚顺、桦甸和农安地区页岩油中的组份进行分析研究。 由于页岩油中组份复杂，所含化合物众多，为了更好对其组份研究，首先需要对页岩油中的组份进行分离。通过对页岩油中组份的种类分析，可以把页岩油中组份大致分为三个组成部分，脂肪族、芳香族和极性较大的含氧物质。本研究分别采用索氏提取法和柱色谱法两种方法对页岩油组份进行分离。索氏提取法分别采用石油醚、二氯甲烷、甲苯和乙醇溶剂对页岩油提取；柱色谱法分离页岩油组份时，首先对吸附剂和展开剂进行选择，最后用所选合适的固定相和流动相对页岩油进行分离。分离得到的组份经过浓缩后进行气质联机测试，在结合红外测试等检测手段，对页岩油中组份进行定性；通过气相色谱面积归一化法，对页岩油中分离组份含量进行半定量研究。 通过分离与分析，可以知道抚顺、桦甸和农安地区页岩油中组份大体相同，均含有大量的直链烷烃和支链烷烃等脂肪族化合物，较多的芳香族化合物和少量的含氧极性较大化合物，如醇、酮和酚等。 抚顺和农安地区页岩油中脂肪族化合物含量较多，高于桦甸地区页岩油；农安地区页岩油中异构烷烃含量所占比例高于其他两个地区；农安和抚顺地区页岩油中芳香族化合物含量低于桦甸地区；农安地区页岩油中含氧化合物含量最高，高于其他两个地区页岩油中含氧化合物的含量，抚顺地区页岩油中含氧化合物含量居中。