超临界甲苯萃取茂名页岩油的研究.pdf

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1、第25卷第1期广东石油化工学院学报V01．25No．12015年2月JoumalofGuangdongUniversityofPetrochemicalTechnologyFe2015超临界甲苯萃取茂名页岩油的研黄秀丽，陈小平，马玉刚(1．广东石油化工学院催化研究所，广东茂名525000；2．攀枝花学院生物与化学工程学院，四川攀枝花617000)摘要：主要探索了超I临界甲苯萃取的工艺条件：溶剂萃取保温时间、油页岩矿物粒度、油页岩和甲苯溶剂固液比、溶剂萃取反应终温、溶剂萃取升温速率。确定了超临界甲苯最佳溶剂萃取工艺条件：矿物粒度为100目，固液比为1／20，升温

2、速率为10~C／min，反应温度为540℃，保温时间为2h，萃取率可达35．01％。关键词：超临界溶剂萃取；甲苯；页岩油；工艺条件中图分类号：TE662文献标识码：A文章编号：2095—2562(2015)01—0018—04油页岩是一种非常规油气资源，以丰富的资源和有利的特性以及开发利用的可行性已被列为2l世纪非常重要的接替能源_1I3J。油页岩自开发利用至今，已有近200年历史，除直接燃烧用于发电外，最重要的开发利用是提炼页岩油【4j，因此已被列入我国后备能源发展计划。茂名油页岩资源丰富，地质构造简单，易于开采。在能源紧张局势下，对茂名油页岩的开采备受关注

3、，油页岩已逐渐成为研究的热点。文章采用溶剂萃取技术[6]，以甲苯为溶剂，以油页岩为原料，在超临界状态下进行页岩油的提取。主要考察了溶剂萃取保温时间、油页岩矿物粒度、油页岩和甲苯溶剂固液比、溶剂萃取反应终温、溶剂萃取升温速率等工艺参数对页岩油萃取率的影响，确定了超临界甲苯最佳溶剂萃取工艺条件。1实验材料1．1实验原料广东省茂名市金塘镇露天矿油页岩，外观呈浅灰至深褐色，多呈褐色，块状，具微细层理。1．2实验药品盐酸，分析纯，广州化学试剂厂；甲苯，分析纯，广州化学试剂厂；丙酮，分析纯，广州市东红化工厂。1．3实验主要仪器PE60×100颚式破碎机；MS500×500

4、水泥试验小磨；HWR一15C自动快速热量计；GS一0．25型高温高压反应釜；反应釜控制仪；德国元素VarioELClube元素分析仪。2实验结果与分析2．1油页岩原矿成分分析根据GB／T212—2008煤工业分析方法，分别测定油页岩原矿中水分、灰分、挥发分和固定碳的含量，并根据GB／T1574—2007煤灰成分分析方法，对油页岩灰分中siO2、Fe20，、CaO、Mso和Al2O3的含量进行测定。采用GB／T213—2008煤发热量测定方法，测定油页岩的热值。根据SH／T0508—2005石油化工行业*收稿日期：2014—12—04；修回日期：2015一O1—

5、05基金项目：广东省自然科学基金(s201201o010983)作者简介：黄秀丽(1986一)，女，四川渠县人，硕士研究生，助教，研究方向为应用化学。通讯作者：陈小平(1964一)，男，山西隰县人，博士，教授，研究方向为工业催化。第1期黄秀丽等：超临界甲苯萃取茂名页岩油的研究19标准，进行油页岩含油率、含水率和半焦的铝甑分析。使用元素分析仪进行油页岩的c、H、N、S元素分析。其结果分别见表1、表2、表3及表4。表1茂名油页岩工业分析含油质量分数，％含水质量分数，％半焦质量分数，％可见，茂名油页岩是一种灰分高、含碳量低、发热值低的固体有机可燃矿物岩，属于高灰分低

6、热值燃料，宜就地就近综合利用。2．2超临界甲苯萃取页岩油在高温高压反应釜中，油页岩试样和溶剂按一定比例混合由室温升至给定温度和压力，在甲苯超临界状态反应。冷却后循环水式真空泵抽滤萃取液，过滤后残余物经丙酮和蒸馏水洗涤后，105oC真空干燥至恒重，称量残矿，计算萃取率。合并所有萃取液，常22压蒸馏回收丙酮，旋转蒸发回收甲苯。通过考察实20验参数，如保温时间、矿物粒度、液固比、反应终温、18升温速率，获取超临界甲苯萃取页岩油的最佳萃取条件。盛2．2．1保温时间单因素萃取实验～矿样10g，加入200mL甲苯溶剂，以5oC／rain的速率升温至320℃，在此温度下反应

7、0～5h，计算萃取率，考察萃取效果。萃取结果如图1所示。图1保温时间对油页岩萃取率的影响由图得知，随着反应保温时间的延长，油页岩萃取率增加；从2h之后，油页岩的萃取率基本保持恒定。当反应保温时间较短时，油页岩与溶剂未能充分混合和接触，故萃取率较低；当反应保温时间增加到油页岩与溶剂能够充分接触与反应，达到萃取平衡22状态以后，再增加反应保温时间对萃取率的影响就21很小了。因此从节能降耗方面考虑，反应保温时间192．5h最佳。堡182．2．2矿物粒度单因素萃取实验骜16矿样10g，加入200mL甲苯溶剂，以5~C／rnin1的速率升温至320oC并保温2h，计算萃

8、取率，考察萃取效果。萃取结果如图2所示