采用核磁共振碳谱(nuclear magnetic resonance spectra,1 3C-N M R)以及综合热分析仪和傅里叶红外联用技术(thermogravimetric-Fourier transform infrared spectroscopy,TG-FTIR)等手段,通过热解实验研究油页岩化学结构特性,建立适用...
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采用核磁共振碳谱(nuclear magnetic resonance spectra,1 3C-N M R)以及综合热分析仪和傅里叶红外联用技术(thermogravimetric-Fourier transform infrared spectroscopy,TG-FTIR)等手段,通过热解实验研究油页岩化学结构特性,建立适用于油页岩化学结构的化学渗透脱挥发分(chemical percolation for devolatilization,CPD)模型。该文通过13C-NMR对油页岩化学结构进行研究,得到CPD模型的4个输入参数。核磁共振分析表明,区别于煤的化学结构,芳碳含量在油页岩化学结构中所占比例相对较低,窑街样品中芳碳含量为50%,而在兴安盟样品中的含量仅为35%。利用TG-FTIR等手段通过C-R法求得桥键断裂的动力学参数,以窑街和兴安盟油页岩为样品,预测其在加热速率为50℃/min条件下的挥发分曲线。通过后验差法检验模型的预测误差,结果表明预测精度较高,验证了模型预测的合理性。
利用热重分析仪对桦甸页岩油泥与其500℃半焦混合燃烧时着火温度和燃烧特性进行考察,通过FTIR研究样品的混烧特性及气体释放规律,分析混合比和升温速率对混烧特性的影响并通过FWO法对样品混烧的动力学特性进行了研究。结果表明,样品的燃烧分为3个阶段:油泥轻质组分燃烧阶段、油泥重质组分与半焦挥发分共燃阶段及固定碳燃烧阶段。油泥比例的增大及升温速率的提高导致综合燃烧特性指数和稳燃指数逐渐增大,说明油泥和升温速率有利于混合样品的燃烧特性。油泥比例的增大促进气体释放速率逐渐加大,A(CO_2)/A(CO)呈现出先减小后增大然后再增大的趋势,与油泥比例不成线性关系,说明油泥掺入有利于样品的燃烧,但并不一定有利于样品的燃尽。除样品S1外,其他样品活化能变化规律相似。轻质油燃烧阶段活化能在50—100 k J/mol,共燃阶段活化能在100—150 k J/mol,固定碳燃烧阶段活化能达到了300 k J/mol左右。
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