矿物质对桦甸油页岩热解产物影响特性

对桦甸油页岩进行逐级酸洗并对原样及各级酸洗样品的热解产物进行了碳平衡计算以及气相色谱和傅里叶红外光谱实验,得到了矿物质对油页岩热解不凝性气体、半焦以及页岩油的影响特性。结果表明,碳酸盐可以促进有机碳和氢向页岩油中转化,而硅酸盐对有机碳和氢向页岩油中转化具有抑制作用,碳酸盐和硅酸盐均可以使得页岩油中氢碳原子比降低。碳酸盐促进了油页岩热解产油并抑制了干酪根向不凝气分解转化,而硅酸盐抑制了油页岩热解产油但对干酪根向不凝气的分解转化具有促进作用。碳酸盐和硅酸盐均可以促进热解不凝气中CO_2和H_2的生成,而对CO的生成具有抑制作用,碳酸盐可以抑制热解不凝气中碳氢化合物的生成,而硅酸盐对其生成具有促进作用。碳酸盐和硅酸盐均可以使得页岩油中脂肪链长度变短及异构化程度变大,并能够提高干酪根热解产物的芳构化程度。     

用超临界气体抽提方法研究抚顺烟煤的组成和结构——Ⅰ.抽出物的分离及GC、GC/MS分析

将抚顺烟煤用甲苯作溶剂,在半连续抽提装置上,于350℃、20MPa条件下,进行超临界气体抽提。抽出物先分离成油、沥青烯及前沥青烯三个族组份,再用离子交换树脂、硅胶柱色谱作进一步分离。GC和GC/MS的分析结果表明,油段分中存在正构烷烃(C_(13)—C_(31))、类异戊二烯化合物及长链烷基苯系列,这些化合物可提供抚顺烟煤的地球化学信息。     

抚顺页岩粗轻油的组成

拟定了一个适用于页岩油组成的系统分析法,木方法主要包括色谱分离、脲素抽提和官能基测定,对抚顺页岩粗轻油组成研究的结果,表明其中烷烃含量为27.2%,烯烃占25.3%(烷烃、烯烃中直链的占优势),芳烃占15.2%;在非烃部分中,吡啶和喹啉类占6%,睛类为2%,吡咯等中性氮化合物为3%,单元酚占6%,硫化合物占3%,此外还可能有1%的二元酚,不到1%的羧酸,3%的羰基化合物和2%的酯类.     

低阶煤温和液化特征分析

利用管弹反应器考察了霍林郭勒褐煤在温和条件下的液化特征,探讨了温度、溶剂、压力、气氛、催化剂对液化产物分布的影响;分别利用程序升温热解技术和红外光谱分析了液化产物中己烷不溶物的气态烃逸出规律和结构特征;利用凝胶渗透色谱、同步荧光光谱和红外光谱分析了不同反应条件下产物沥青烯和前沥青烯的结构特征。结果表明,实验条件下霍林郭勒煤的起始热解液化温度在350℃左右;随温度的升高,液化转化率增大。较高温度时(450℃)缩聚反应加剧,液化转化率开始减小;溶剂对沥青烯类产物的生成极为重要,提高反应压力和添加催化剂主要促进油气的生成;温和条件下(350、400℃)对霍林郭勒煤的临氢处理,可获得热解反应性较原煤高的液化残渣(己烷不溶物);产物沥青烯和前沥青烯的分子量在液化温度为300和350℃时为最大;随反应温度升高,沥青烯和前沥青烯的芳烃结构特征增强,烷烃结构特征减弱。     

典型沥青热解过程早期阶段的在位红外光谱研究——Ⅱ.溶剂精制煤(SRC)沥青烯组份在空气及惰性气流中之热解

用在位富氏变换红外光谱技术,测定了SRC沥青烯样品在热解及氧化热解过程中各种功能团的消长动态。当样品在空气中加热时,生成羰基的温度比A-240石油沥青在相同条件下生成同一基团提前40℃,即从190℃提前到150℃。与此同时,生成酚羟基的温度比A-240沥青提前60℃,为170℃。同样品在快速升温条件下经受热氧化时,于360℃生成表征酸酐的1830cm~(-1)吸收峰和表征酯类化合物的1745cm~(-1)吸收峰。氧化反应使脂肪基团快速减少,当反应温度达到420℃时,它们完全消失。沥青烯样品在惰性气流中热解时,脂链裂解以C_α-C_β链断裂为主,烷基的热解脱除比它们在空气气流中氧化消失要慢得多。含氧基团在惰性气流中大都分解消失,惟酚羟基残存。羧基在低温下氧化而生成并积累,但当温度达到350℃时则开始分解。     

龙口页岩油中含氧化合物的分析与鉴定

用酸碱分离和萃取色谱分离相结合的方法将龙口页岩油分离为酸性组分、碱性组分和五个中性组分(饱和烃、芳香烃、含氮化合物、含氧化合物1、含氧化合物2)。采用GC-MS和负离子ESI FT-ICR MS鉴定了龙口页岩油中酸性组分、中性组分4和中性组分5中含氧化合物的组成。GC-MS分析结果表明,龙口页岩油酸性组分含氧化合物主要包括苯酚类、茚满酚类、萘酚类、联苯酚类、芴酚类、菲酚类,以及C_5～16烷酸;龙口页岩油中性组分4和中性组分5中含氧化合物主要包括C_9～32脂肪酮和酯类化合物。FT-ICR MS分析结果表明,龙口页岩油中含氧化合物主要有O₁、O₂、O₃、N₁O₁、N₁O₂类化合物,其中,O₁和O₂类化合物种类较多。龙口页岩油重均相对分子质量集中在150～600 Da,说明龙口页岩油是由小分子化合物组成的。其表现出来的某些大分子化合物的性质,是由小分子化合物通过范德华力或氢键聚合在一起而形成的。龙口页岩油中O₁、O₂、O₃类化合物中DBE主要分布在1和4,说明龙口页岩油中O₁、O₂、O₃类化合物不饱和度和缩合度较低,因此,龙口页岩油是生物降解程度较低的油。     

丁烯氧化脱氢制丁二烯铁系尖晶石催化剂

1.在国内首次成功地开发了丁烯氧化脱氢用无担体铁系尖晶石催化剂。在反应温度为330-370℃丁烯空速350-450时^-1、氧烯比为0.65、水烯比为13的反应条件下,单程收率为60-80%,真实选择性为90-93%,含氧化合物生成率为0.3-0.9%,炔烃生成率为10-30ppm。达到美国Petro-Tex公司技术的水平,其中含氧化物及炔烃的生成率低于美国Petro-Tex公司。     

煤直接液化残渣的热解特性研究

利用热重、固定床热解和红外光谱技术研究煤直接液化残渣的热解特性及热解产物分布、组成和性质,考察了热解回收油品的适用条件。结果表明,450℃~500℃下神华煤液化残渣(SHR)和胜利煤液化残渣(SLR)热解油产率分别约为32%和20%,450℃后升高温度对油产率影响不大,但会使热解油中沥青烯(A)含量增加。SHR的热解油主要是己烷可溶物组分(HS),与SHR中HS结构相似。但SLR的热解油中A组分含量接近50%。SHR中的HS组分在热解时的聚合并不明显;而SLR中的HS组分在热解过程中伴随明显的聚合,导致热解油中含有大量的沥青烯。在400℃~500℃,两种残渣中A均有向热解油转化的趋势,而且SLR中A组分表现出了较大的逸出能力。但从热解产物组成分布分析,A的逸出还是少量的,一部分分解产生油品,一部分与前沥青烯和四氢呋喃不溶物(THFIS)一起形成了半焦。     

抚顺页岩油沥青中间相的转化

经拔顶的抚顺页岩油的喹啉可溶份改制沥青在400～480℃范围内以5℃/小时加热、保持时间为2—14小时的条件下焦化。用偏光光学显微镜和扫描电子显微镜观察了中间相的成梭、成长、转化、融并、变形和固化。在转化初期,中间相起始转化温度较高(430℃)。生成界面清晰的典型液晶态小球体的直径可达180μm。它具有好的流动性和形成各向异性的能力。后期中间相形成的曲线较陡,中间相体转为混有局部纤维组织的粗镶嵌形态,最终出现小区有序而总体无规的构造。讨论了页岩油的化学组成与中间相性质之间的关系。这个工作表明抚顺页岩油看来是一种有价值的、能得到石墨化性能良好的油焦的原料。为了生成针状焦的组织形态,必须改进裂解后期中间相性能。     

酸洗对桦甸油页岩矿物质以及有机结构的影响

基于FT-IR和XRD技术研究了逐级酸洗对桦甸油页岩矿物质以及有机结构的影响。结果表明,采用HCl/HF酸洗方法可以有效去除黄铁矿以外的矿物质,但盐酸处理破坏油页岩中高岭石的立体框架结构。油页岩中有机质以脂肪族结构为主,存在形式为无序非晶态聚合体且变质程度较低。酸洗处理对油页岩有机大分子结构影响很小,但对有机结构产生了一定的影响。盐酸处理主要影响含氧官能团和苯环结构,会生成大量羧酸并破坏苯环的多环结构,但对脂肪族化合物的影响较小。氢氟酸处理主要对脂肪族化合物产生影响,破坏脂肪链的桥键结构,脂肪链断裂变短,进而使样品中脂肪族化合物含量降低。盐酸和氢氟酸处理均会破坏油页岩的羟基官能团,尤其对自缔合羟基氢键影响最大。     

干酪根组成结构及其热解生油特性的红外光谱研究

对五种不同地区油页岩中干酪根进行了固体KBr压片红外吸收光谱分析,并通过曲线分峰拟合建立了干酪根中脂肪烃区域结构参数的定量测定方法。利用TG-FTIR联用分析技术对干酪根在20 ℃/min升温速率下热解挥发分析出组分在线定性分析,得到了脂肪烃结构参数随热裂解过程的反应特性及变化规律。研究表明,油页岩中干酪根由脂肪烃结构、芳香烃结构和含氧等官能团三部分组成。脂肪烃结构相对含量为18.5%~78.2%,并均以含长链亚甲基结构为主。随着演化程度的加深,干酪根中脂肪烃含量逐渐减少,生油能力也不断降低。干酪根热分解主要发生在350~520 ℃,520 ℃后热失重现象趋于平缓,在此温度下各样品残余半焦的质量分数为19.5%~52.2%。在线红外分析结果表明,干酪根热裂解过程中先析出游离水,随后发生解聚和脱水反应,主要的烷基侧链不断脱落、环化及含氧基团逐渐断裂生成各种烷烃类、羧酸类、醇类和醛类等物质,直至形成更加稳定的类石墨态结构。     

爱沙尼亚油页岩及其热解产物的电子顺磁共振研究

采用电子顺磁共振（EPR）技术,系统地研究了热解温度对样品自由基浓度、g因子和线宽的影响。结果表明,油页岩干酪根及其制备的热解产物沥青、焦油和半焦的自由基浓度为2.29×10¹⁴-9.16×10¹⁴。当热解温度低于380℃时,主要发生干酪根的热解聚,当热解温度超过380℃,主要为中间产物热沥青的分解阶段,表现为热沥青的自由基浓度N_g和g因子值高于半焦。对EPR谱图线宽分析可知,当温度高于380℃时,焦油的线宽明显大于半焦和热沥青,说明液体内部自由基中自旋粒子间以及自旋粒子与环境的相互作用要比固体剧烈的多。温度低于380℃时,半焦和热沥青由于热解反应的进行,自由基自旋粒子之间及其与环境的相互作用增强,线宽随着温度的升高而增加。温度高于380℃时,半焦和热沥青的EPR曲线线宽降低,表明随着温度的升高自由基自旋粒子的相互作用减弱。     

Effect of different temperatures on the properties of pyrolysis products of Parthenium hysterophorus

This research encompasses the use of noxious weed Parthenium hysterophorus as feedstock for pyrolysis carried out at varying temperatures of 300, 450 and 600°C. Temperature significantly affected the yield and properties of the pyrolysis products including char, syngas and bio-oil. Biochar yield decreased from 61% to 37% from 300 °C to 600 °C, whereas yield of gas and oil increased with increasing temperature. The pyrolysis products were physico-chemically characterized. In biochar, pH, conductivity, fixed carbon, ash content, bulk density and specific surface area of the biochar increased whereas cation exchange capacity, calorific value, volatile matter, hydrogen, nitrogen and oxygen content decreased with increasing temperature. Thermogravimetric analysis showed that the biochar prepared at higher temperature was more stable. Gas Chromatography-Mass Spectrometry analysis of biochar indicated the presence of alkanes, alkenes, nitriles, fatty acids, esters, amides and aromatic compounds. Number of compounds decreased with increasing temperature, but aromatic compounds increased with increasing temperature. Scanning electron micrographs of biochar prepared at different temperatures indicated micropore formation at lower temperature while increase in the size of pores and disorganization of vessels occurred at increasing temperature. The chemical composition was found to be richer at lower pyrolysis temperature. GC–MS analysis of the bio-oil indicated the presence of phenols, ketones, acids, alkanes, alkenes, nitrogenated compounds, heterocyclics and benzene derivatives.     

Catalytic performances of kaoline and silica alumina in the thermal degradation of polypropylene

Polypropylene was cracked thermally and catalytically in the presence of kaoline and silica alumina in a semi batch reactor in the temperature range 400℃～550℃ in order to obtain suitable liquid fuels.The dependencies between process temperatures,types of catalyst,feed compositions and product yields of the obtained fuel fractions were found.It was observed that up to 450℃ thermal cracking temperature,the major product of pyrolysis was liquid oil and the major product at other higher temperatures(475℃～550℃) ...     

Sub-critical water extraction of bitumen from Huadian oil shale lumps

Three sizes of Huadian oil shale lumps from 1 cm to 10 cm were extracted by sub-critical water at 350 °C and 16 MPa for 2–70 h. The oil shale lumps were fractured alone the shale texture in sub-critical water that greatly improved the extraction efficiency of bitumen from the large- and middle-sized sample. The extract yields of bitumen from different sized samples were similar when the extraction time is longer than 20 h and stabilized at about 18 wt.% (ad) after 50 h duration. With the increase of extraction time, asphaltene and preasphaltene extracts were gradually decomposed to maltene. The gas chromatography–mass spectrometry (GC–MS) analysis of the extracts showed that n-alkanes, n-alk-1-enes, isoprenoids, n-alk-2-ones and n-alkanoic acids were the major components. In contrast, aromatic extracts were rare and most of them were remained in the shale residue. The pyrolysis gas chromatography–mass spectrometry (Py-GC–MS) analysis of the spent shale showed that the final undecomposed organics in kerogen were some macromolecular linear hydrocarbon, n-alk-2-ones and n-alkanoic acids fragments. The comparison of the classical pyrolyzate and the sub-critical water extracts showed that the water extracts contained more long-chain alkanes than anhydrous pyrolysis and the alkene extracts could transform to alkanes in sub-critical water. Moreover, the n-alkanoic acids could be decomposed to short-chain compounds through the cleavage of carbon carbon bonds.     

纤维素在亚/超临界甲醇中液化条件对主要化合物产物的影响

在反应温度240-320 ℃、甲醇用量0-200 mL、反应时间0-200 min的条件下,采用间歇式高温高压反应釜对玉米秸秆纤维素在亚/超临界甲醇中进行液化实验,结合GC-MS分析,研究不同液化反应条件下,生物油中轻油、重油产率及液化产物中烃类、醇类、酯类、酸类等主要化合物的组分分布及其变化规律。结果表明,反应温度和甲醇用量对化合物的分布与含量影响较大,反应温度和甲醇用量增加,促进纤维素向烃类、醇类、酯类转化,各化合物含量随之增加,并使轻油、重油产率升高,当反应条件为：甲醇用量160 mL,温度320 ℃,反应时间30 min时,生物油产率达到最高25.1%。生物油中组分含量顺序为：烃类>醇类>酯类>酸类,各化合物最高相对含量分别为77.2%、19.0%、30.9%、20.8%。初步分析发现,随着温度的升高和甲醇量的增加,自由基活性逐渐增强,当甲醇用量超过160 mL、温度超过300 ℃时,醇类以及酯类等化合物进一步发生氧化、缩合等反应形成酸类等化合物,造成化合物产率减小,进而使生物油产率降低。     

煤在合成气、氢气和氮气气氛下的热解研究

采用固定床反应器，在合成气气氛下对中国寻甸褐煤、蒙古Shiveeovoo褐煤和Khoot油页岩进行了热解研究。升温速率10 ℃/min，褐煤热解温度400 ℃～800 ℃，油页岩热解温度300 ℃~600 ℃，研究结果与氢气和氮气气氛下的热解进行了比较。结果表明,与加压热解不同，褐煤在不同气氛下常压热解半焦和焦油收率差别不大，但对油页岩，合成气和氢气气氛下热解焦油收率高于氮气，气体收率低于氮气。黄铁矿硫在不同气氛下热解均极易脱除，并部分转化为有机硫。油页岩的总硫脱除率远低于褐煤，与油页岩的高灰分含量有关。与氮气甚至氢气相比，合成气下寻甸褐煤的高总硫脱除率和低有机硫含量与合成气中的CO有关。但CO在油页岩热解脱硫中不起作用，也与油页岩高灰分含量有关。研究结果也表明合成气可代替氢气进行加氢热解。     

废弃印刷电路板材料裂解产物的高分辨裂解气相色谱-质谱分析

采用高分辨裂解气相色谱-质谱法(PyGC-MS)分析了FR-4型印刷电路板粉末样品的裂解产物。在氦气氛围中,分别在350,450,550,650和750 ℃下对印刷电路板粉末样品进行热裂解,并通过毛细管气相色谱-质谱对裂解产物进行分析,研究了不同裂解温度下裂解产物分布以及主要裂解产物的产率与裂解温度的关系,根据热分解产物的组成,探讨了热分解反应机理。     

豆类秸秆两级热解特性研究

利用热裂解仪-气相色谱/质谱联用仪(Py-GC/MS)对黄豆秆进行了两级热解。结果表明,随着第一级热解温度(t1)的升高,第一级热解产物总峰面积逐渐增大,第二级热解产物总峰面积逐渐减小;在第一级热解产物中,酸类、酮类和呋喃类等源于纤维素和半纤维素的产物含量在t1为400和450℃时较高;在t1为450和500℃的条件下,第二级热解产物中烃类产物的含量高达20%以上。两级热解可以在第一级和第二级热解中分别获取不同的高含量产物,如乙酸、糠醛、愈创木酚、甲苯和苯等,实现生物质的选择性热解。     

低品质煤提质后快速热解大分子挥发分产物的析出特性

对3种低品质煤进行200、250和300℃下的水热提质实验。将水热提质前后的煤样进行氮吸附测试和红外光谱测定,获得其孔隙分布和含氧官能团的变化规律。结果表明,水热提质后,各煤种平均孔径、比孔容明显降低,煤中羟基、羧基减少,环化程度升高,单环芳烃结构向多环芳烃转化,煤中有机质逐渐成熟,煤阶升高。利用快速热解仪在升温速率5000℃/s、终温1000℃条件下进行实验,获得低品质煤热解大分子挥发分的析出规律。结果表明,随着反应终温的升高,各煤种热解产生的脂肪烃含量减小、芳香烃的含量升高、酸类和酚类减少、酯类变化规律不明显。