油页岩颗粒热物性与回转窑干馏实验

发布时间：2024-01-23 18:43

　　随着人口的增长和社会经济的快速发展,人类对能源的需求越来越大,但是煤炭、石油和天然气等不可再生资源的储量越来越少。因此,寻找替代能源成为当务之急,这关系到人类今后的生存和发展。油页岩储量巨大,是一种潜在的非常规油气资源。本文围绕油页岩的热物性和回转窑干馏特性开展了一系列科研工作,所获得的结果为油页岩干馏技术的研发提奠定了基础。本文首先对油页岩的热解吸热特性进行了研究。利用TG-DSC研究了油页岩热解基本失重过程和对应的吸热规律,采用Coats—Redfern法获得油页岩热解过程中的活化能等动力参数。使用DSC方法研究了大城子油页岩半焦和公郎头油页岩半焦的比热容,得出半焦的比热容随着温度的升高而变大,而油母岩质干馏碳化程度对半焦比热容有很大影响。其次,结合油页岩颗粒的片状结构特征,建立数学模型研究加热过程中油页岩颗粒内部的温度变化规律。研究了在快慢速加热条件下不同尺寸油页岩颗粒的加热时间,并建立了快速加热条件下,加热时间和颗粒粒径之间的函数关系,便于根据粒径来估算油页岩的颗粒的加热时间。这些研究结果表明,油页岩的片状结构对油页岩颗粒内部的传热和颗粒破碎有很大的影响。最后,本文对回转窑式油...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 背景
        1.1.1 能源现状
        1.1.2 油页岩的资源储量与特性
        1.1.3 油页岩的开发利用
    1.2 国内外油页岩热物性研究现状
    1.3 国内外油页岩的干馏技术研究现状
        1.3.1 地下干馏
        1.3.2 地上干馏
        1.3.3 油页岩综合利用技术
    1.4 我国当前油页岩利用技术存在的问题
    1.5 课题的提出及意义
    1.6 本文研究的主要内容和方法
第二章 油页岩热解特性的TG-DSC分析
    2.1 实验说明
        2.1.1 实验样品
        2.1.2 实验仪器
        2.1.3 实验条件和方法
    2.2 实验结果及讨论
        2.2.1 热重（TG）和热重变化率(DTG)分析
        2.2.2 油页岩半焦的比热容
        2.2.3 吸热量（DSC）分析
        2.2.4 油页岩热解的动力学分析
    2.3 本章小结
第三章 油页岩颗粒传热特性的模拟与分析
    3.1 干馏过程中油页岩颗粒的传热特性分析
        3.1.1 慢速干馏过程中油页岩颗粒的传热特性分析
        3.1.2 快速干馏过程中油页岩颗粒的传热特性分析
    3.2 传热模型的描述
        3.2.1 油页岩颗粒的片状结构
        3.2.2 模型的简化假设
        3.2.3 数学模型描述
    3.3 模拟结果与分析
        3.3.1 模型验证与对比
        3.3.2 快速加热条件下油页岩颗粒尺寸对升温过程的影响
        3.3.3 慢速加热条件下油页岩颗粒尺寸对升温过程的影响
        3.3.4 传热模拟结果对干馏装置设计的指导
    3.4 本章小结
第四章 回转窑干馏装置调试和校核计算
    4.1 回转窑的技术特点
    4.2 回转窑实验台架介绍
    4.3 冷态调试实验结果及分析
        4.3.1 回转窑倾角对排料速率影响
        4.3.2 回转窑转速与频率之间的关系
        4.3.3 回转窑频率对排料速率影响
        4.3.4 回转窑的升温特性
    4.4 关键运行参数计算与校核
        4.4.1 加热时间与停留时间
        4.4.2 回转窑出口管道的气体流速及阻力损失
        4.4.3 蓄热物料量计算
    4.5 本章小结
第五章 回转窑式油页岩热态干馏实验
    5.1 实验样品
    5.2 实验流程和方法
    5.3 床料粒径分析
        5.3.1 小粒径床料粒径分布分析
        5.3.2 大粒径床料粒径分布分析
    5.4 实验结果与分析
        5.4.0 不凝气分析
        5.4.1 页岩油分析
        5.4.2 计算出油率
    5.5 本章小结
第六章 全文总结及展望
    6.1 全文总结
        6.1.1 研究内容和结论
        6.1.2 本文创新点
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果



本文编号：3883172