桦甸油页岩微波干馏及其升温特性研究.pdf

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1、第34卷第5期东北电力大学学报Vo1．34．No．52014年10月JournalOfNortheastDianliUniversity0ct．．2014文章编号：1005—2992(2014)05—0043—05桦甸油页岩微波干馏及其升温特性研究周新杭，王擎2，柏静儒2，李明明(1．广东大唐国际潮州发电有限责任公司，广东潮州515723；2．东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林132012)摘要：页岩／吸波剂混合比和微波功率两个因素对升温特性和微波干馏产物的产率都有一定的作用。以桦甸油页岩为研究对象，以石墨为吸波剂，在自行搭建的微波干馏实验台上，通过正交实验比较研究了页岩／吸

2、波剂混合比和微波功率两个因素对升温特性和微波干馏产物的产率影响的相对大小。结果表明：微波功率在油页岩干馏过程中所起的作用较大，微波功率越高，油页岩干馏的越彻底。微波功率和石墨配比量对页岩油产率的影响基本相当，其对干馏的影响主要体现在所得气体和半焦产率方面。油页岩在微波加热过程中，其温升经历了快速升温、平台期和慢速升温三个阶段，功率越高平台期越短，微波功率对温升有明显的影响，石墨配比量的影响不明显。关键词：油页岩；微波干馏；正交实验；产率；升温特性中图分类号：TE662文献标识码：A油页岩(oilshale)是一种富含有机质、具有微细层理、可燃烧的细粒沉积岩，其有机质的绝大部分是不溶

3、于普通有机溶剂的成油物质。油页岩既可作为资源炼制页岩油，也可以作为能源直接燃烧发电和供热。低温干馏炼油技术是在隔绝空气的情况下控制加热温度在450—600℃范围内，将油页岩进行热加工的方法，其干馏基本采用内热式炉，或以其干馏气为气体热载体，或以油页岩半焦为固体热载体，存在系统复杂、热效率低、油收率低、污染及设备磨损严重等缺点，这为新的干馏技术的发展提供了契机。微波加热不同于传统的加热方式，微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电磁波(波长1m～1mm)，已广泛应用于干燥、杀虫、灭菌、医疗等领域，而在能源领域的实践应用逐渐为人们所认知。利用微波加热干馏油页岩较传统干馏法所得的页岩油含

4、较多的软沥青质，而极性物质、氮化物和硫化物的含量较少。另外，部分学者在煤、生物质、污泥一’的微波热解方面也做了一些基础研究工作，为工业化应用提供了一定的基础。我国油页岩资源丰富，总量约7200亿吨，可采资源总量为2432亿吨；页岩油总资源量达476亿吨，其中，查明资源为27亿吨，潜在资源为449亿吨。2010年我国页岩油总产量为55万吨，较之2009年的4O万吨，提高了约1．4倍。油页岩经低温干馏可以制取页岩油，页岩油与石油相近，经过加工提炼可制得汽油、煤油、柴油等液体燃料。由于页岩油在我国的储量丰富，作为石油的替代能源，有比较大的意义。随着石油等可耗竭资源价格的不断走高，页岩油的

5、开采利用逐渐具备经济性。针对国内外油页岩干馏现状，我们项目组将微波加热技术和油页岩干馏热解有机地结合起来，提出了具有创新性的油页岩微波加热干馏技术。研究表明油页岩粒径、页岩／石墨混合比、微波功率、干馏终温等因素对升温特性、微波干馏产物的产率，以及半焦孔隙结构等都会有一定的影响。本文在此基础上分析了页岩／石墨混合比和微波功率两个因素对升温特性、微波干馏产物的产率影响的作用。收稿日期：2014-08-22基金项目：国家自然科学基金项目(50876018)作者简介：周新杭(1987一)，男，吉林省四平市人，广东大唐国际潮州发电有限责任公司工程师，硕士，主要研究方向：洁净煤燃烧技术．东北电

6、力大学学报第34卷1实验1．1实验样品选用吉林省桦甸油页岩作为实验样品。使用磨煤机粉碎大块油页岩，再筛选出1～3mm粒径的油页岩，在空气中干燥后装入密封瓶中备用。油页岩试样的元素分析和工业分析见表1。表1油页岩试样的元素分析和工业分析油页岩是一种弱的微波吸收材料，若在微波场中热解应补充一定量的微波吸收剂。在此我们选择石墨作为吸收剂来辅助加热油页岩使之发生热解。实验采用的石墨为天津市博迪化工有限公司生产的石墨粉，性状为灰黑色有金属光泽的粉末，能导电，对酸、碱都有耐腐蚀性。分析纯度为98．0％，石墨粉中杂质最高含量分别为干燥失重占0．5％、灼烧残渣占0．24％、铁(Fe)占0．045％

7、。1．2微波干馏实验参照国家标准GB／T480-2000煤的铝甄低温于馏试验方法的实验装置搭建微波干馏实验系统(见图1)，实验所用的微波发生器为经过改造的美的EG823LA6一NR型微波炉(0—800w可调)，该微波炉采用底部发射旋波技术、内部无转盘平台式设计，其比转盘式微波炉加热下受热更为均匀。另外将铠装K一型热电偶和微波炉腔连成一体以便解决热电偶打火所造成测温不准的问题。采用陶瓷容器代替铝甄，主要考虑到陶瓷制品对微波是透明的，物料受热不受影响，并可耐1000oC以