抽象性

论文简要描述油页岩热解技术的研究状态和影响油页岩热解的主要因素,重点是四种常用催化物:讨论了自然矿物、金属化合物、分子六元和辅助催化物对油页岩热解的影响讨论了高温解析机制变化和油页岩产品组成加各种催化剂的问题。最后,会议讨论了开发新催化剂方向问题,以便为开发利用世界各地的非常规战略替代能源提供前景。

开工导 言

石油供应持续下降和石油产品成本上升后,如何解决能源问题已成为一大紧迫问题Shale油即油页岩热解产物被视为原油替代物,利用这一资源可缓解原油供应短缺问题油页岩是一种非常规油气资源,像油气和煤炭等非再生能源富余保留地并有巨大的工业应用潜力一号..世界富含油页岩储量达6 890亿吨页岩油美国最大油页岩储量535亿吨中国储备476亿吨2..

油页岩中的Kerogen完全固态,不能直接采掘油页岩中的Kerogen只能通过热解转换成液页岩油2..油页岩转换效率低并影响页岩油质量,导致石油不稳定和高粘度研究者使用不同类型的催化剂实现催化高温解析,提高树本转换效率

二叉损耗热解技术研究状态

2.1.油沙热解技术应用

油页热解技术主要包括数位法和原位法叶片方法包括油页岩提取、研磨、筛选和热解原位法包括加热并随后热化地质构造中的油页岩一号,2..因此,多类解火从行业中衍生出中华富信分解器、爱沙尼亚Kiviter分解器和巴西Petroix分解器均成功实施并广泛使用3..

以Fushun型反压缩技术为例,油页翻转过程加气热载体有一些缺陷,如油产低和能效低,导致低经济效益[4..因此,人们越来越注意固热载波反转技术

不同于油页岩反调进程,油页岩反调进程使用固热载波技术使用热循环为油页岩反调热与气热载波反射技术相比,OSR-SHC流程有许多长处:它可以使反射空气分布统一并减少流量阻抗页岩油增产90%提高资源利用率、良好经济并减少环境污染5..

2.2.影响损耗热解

油页岩热解受多种因素影响,其中技术条件(包括热解温度、居住时间、加热速率和压力)对其热解产生最大影响[6..

2.2.1.热解温度影响

油页岩最后热解温度对热解过程有复杂影响页岩油产量、页岩油成分、热解半焦料成分和热解产物二次破解都与最后热解温度相关

王等[7研究水蒸气对热载油液热解温度的影响并发现322摄氏度至555摄氏度间,渗透性随温度增高而大增,这有利于热解Geng等[8研究孔骨进化一号-4)结果显示孔度提高 热解程度随温度提高而提高从300摄氏度到500摄氏度,增幅最大

2.2.2受热时间影响

热预处理影响油页岩热解产物半焦油页岩增产和气水增产下降页岩油丰度2H预处理后可达顶值,油页岩热解生成的油能更高九九..Yang等[10研究热注入时间对油气产品质量的影响当注入温度控制555摄氏度时,页岩油质量由油页岩破解生成,最高达3H注入

2.2.3.受热率影响

加热速率对页岩油产量的影响很小,相当于油产量10.4-11%范围加热速率加速后石油生产增加而天然气生产略减11..Lu等[12和Bai等[13研究油页岩热解过程考虑加热速率(5°C/min,10°C/min,20°C/min和50°C/min)加热率提高可转移油页岩热解特征参数至高温,但对整体质量损耗不产生作用

2.2.4.压力影响

增压对有机物热解的影响取决于增压量不同增压值将产生不同效果甚至块状现象对油页岩热解的高压热测量分析显示,油气挥发温度随热解压力增加而提高高温压力增加,石油生产率下降,天然气生产率提高14,15..

3级油沙催化热解研究进度

使用不同催化剂研究油页岩催化热解的不同参数和条件目前,油页岩催化热解所使用的催化剂主要包括以下四种类型:自然矿物、金属化合物、分子筛和辅助催化剂

3.1.自然矿产

作为一种无机有机沉积岩,油页岩本身包含各种自然矿物组件石英、粘土矿、feldspar和yrite等自然矿物与油页有机物密切结合,对热解过程有极大影响。

油页岩由有机无机矿物质组成无机矿物质通常占油页岩的50-85瓦特,主要包括硅酸盐、碳酸盐、石英和金石无机矿物对油页高温解析有一定影响16..赵等[16和常等[17酸分批处理油页岩,以便更好地了解油页岩热解期间有机物和无机矿物质之间的交互作用盐酸有效消除碳酸矿物质,氢氟酸有效溶解硅酸矿物质,硝酸除云发现页岩油原创无碳化采样和碳化硅油采样率分别为50.4%、44.3%和50.3%,这表明碳化物促进页岩油生产并起催化作用18号..页岩油增产率由硅酸盐减产表示碳酸盐催化、硫酸盐催化和内分解并发H₂SO₄处理可降低初始温度并提高油页岩热解效率,这是经济性[19号..

Lu等[20码HCL-HF处理Huatian油页岩以更好地了解石油页岩热解过程有机物和矿物质之间的交互作用矿物复合物对有机物分解作用微乎其微,但对挥发性物反应作用发现CaCO₃高林特和TiO₂对多变反应作用微弱,而K₂高管₃纳市₂高管₃和MnCO₃促变响应油页岩催化热解过程中,碳酸乙基侧链互连互换,产生更多碳氢化合物和甲苯,苯和H₂长链反流碳氢化合物生成动作序列碳酸盐 .

树本和montorillite复制行为显示montorillite显著提高树本热解特征monthorillonite可被视为潜在的自然催化剂21号..江等[22号研究油页岩同montorillite和CoCl混合的催化热解特征₂6H₂O.发现montorillite和councle促进解剖反应,自由基反应降低酸增量并增加aliphatic油气增量静态碳氢化合物相对含量从41.55%上升至51.27%这表明montorillite和钴氯化物合用有利于改善油页岩热解特征并形成低分子权油类燃料此外,随着monthorillite比的增加,页岩油增产,而富钴氯化物的存在进一步促进油页岩深热解富钴氯化物/montorillite质量比为1++5时,液态燃料最大增产约3.5瓦特

Shi等[23号研究页岩灰对油页岩热解过程的影响发现页岩灰对产品产生作用微乎其微,但对天然气和石油组成产生巨大作用下页岩灰生成₂和CH₄增加,但CO₂显著下降它可以减少页岩油中的静态内容,缩短静态类链长度,但能促进芳香烃的形成效果随页岩灰含量的增加而增加Shale油产量上升

3.2金属复合

金属复合物包括金属氧化物、金属硫化物和金属盐有简单制备和高活度的长处。因此,对金属化合物对液态产品产量和质量的影响进行了广泛研究。研究发现Fe、Ca、Zn、Ni等金属氧化物和氯化物可加速油页岩热解并推广无氢基生成24码..

后FE₂O级₃添加催化和CaCO₃添加催化作用,页岩油丰度在热解过程也提高,但页岩油丰度分别为1.02倍和1.01倍故此费₂O级₃对油页岩热解有强催化效果24码..Lu等[12中选CH₃Coona公司₃COO)₂Ca和MgO油页岩催化素研究热解行为和热解产品特征结果显示三大催化剂可提高页岩油气生产率这些催化剂重定向高温解析过程并提高页岩油和高温解析气体的产量CH区₃COONa和MgO使油页岩降水温度比原样低,从而减少油页岩热解活化能Kang等[25码和康等[26提取华地油页岩并添加不同的Fe复合物后添加Fecl₃页岩热解20小时内页岩油产量增加58.5%,页岩油生产最大油所需时间减少43%表示Fecl₃加速沥青残片分解过程,推广异质联结并触发树脂热解反应Fecl的存在₃抑制内分质聚合并推广芳香结构开环反射350摄氏度后20小时内₂添加沥青浓度为0.08 mol/L,比净水高50.5%添加Fecl₂将比特曼最大增产量减少43%结果显示Fecl₂求解提取法高效原地提取油页岩

江等[27号和常等[28码研究多类过渡金属盐效果,如Fecl₂4H₂OCL₂6H₂O,NICL₂6H₂OMNSO₄HH₂O和ZnCl₂油页岩热解析基于热分解特征、产品产值和油页岩组成得出的结论是,这些金属盐可促进页岩油二次破解,减少石油生产并增加热解气生产金属盐还可以催化异性碳氢化合物的芳香化产生芳香烃MnSO时₄HH₂O和CoCl₂6H₂O加载0.1%MnSO₄HH₂O和CoCl₂6H₂O类油页岩初始降水温度比原样低二级热解(430~520摄氏度)激活能量分别下降3.621kJ/mol和5.964kJ/mol,520摄氏度油增产0.44%和0.53%同时 NICL₂6H₂O还可以推广油页岩热解Fecl₂4H₂O和ZnCl₂对油页行为分解作用微弱金属盐还可以催化异性碳氢化合物的芳香化产生芳香烃

3cm3分子筛

分子筛结构特殊化化化工常用分子筛子主要为SAPO-11分子筛子、铝磷分子筛子、ZSM-5分子筛子、TS分子筛子、MCM分子筛子、SBA分子筛子等

分子筛子可按序输入,但也具有统一孔径结构、大块特定表面积、高表极度和稳定结构等优点如果金属离子沉入分子筛中,酸度和REDOX特征将受到影响MCM-41对油页岩热解产生催化作用,并广泛用于油气转换过程,包括芳烃切换、破解和水裂MCM-41独有破解选择可增加页岩油产量29..

堆积ZSM-5热解蒸汽处理油页岩热解产生的蒸汽研究采石催化剂对衍生油气产量和组成的影响油页高温解析产生的主要气体有二氧化碳、一氧化碳、氢气、甲烷、C₂H级₄C级₂H级₆C级₃H级₆和少数其他油气催解后,所有油气浓缩量增加油产量下降 导致高气产量 和焦炭编组催化剂油中的氮和硫总含量显著下降67%对氮和硫分别减少56%[30码..长等[31号使用ZSM-5对Huatian油页岩进行催化热解 ,380/50)催化热解实验在ZSM-5(10 wt%)油页结果表明ZSM-5催化剂将页岩油丰度从9.33瓦特减为6瓦特页岩油中芳香烃含量从2.88%上升至20%以上ZSM-5-25和ZSM-5-38的芳香烃含量分别为59.39%和56.46%,它们是适当的催化热解催化剂与ZSM-5-38相比,ZSM-5-25催化慢单环芳烃和多环芳烃

公园32码研究黑松和用气相色谱法煮油页岩热解气相色谱质谱分析显示含氧化合物和轻碳氢化合物生成过程非催化热解含氧化合物和轻碳氢化合物通过催化热解转化成芳香碳氢化合物HZSM-5级BPW和KOS的催化热解效率高达56%

3.4.支持催化器

加载型催化器由主动分量组成 载量分二分载波散射主动构件后推广并可减少用量承载器通常为大块地表和优质热稳定性,如自然矿石和分子筛子不仅可以分离为催化剂,还可以成为催化剂载体活性成分主要组成一种或数种Fe、Co、Mo、Ni等支持催化剂支持和主动构件也显示某些特定反应的协同效果

Shaleash对油页岩热解有催化作用并有良好的吸附能力页岩灰粒度从1.25毫米下降至0.20毫米后,页岩焦炭产量略有下降,总挥发性产值增加0.20毫米页岩灰是提高页岩油生产率和树本转换成挥发性产品[三十三..Lu等[34号研究富信油页岩和页岩灰作用并加不同过渡金属盐₂NICL₂6H₂O和Cucl₂+2H₂O热解由页岩灰支持的过渡性金属盐催化剂可降低油页岩初始热解温度,并随着转性金属盐加载增加0.1-3.0 wt不同的过渡金属盐有不同的催化作用Cucl₂+2H₂O三种过量金属盐中最明显的催化作用页岩灰加载过渡金属盐不仅增加含氧化合物的含量,而且还促进异性碳氢化合物破解和芳化以形成短链异性碳氢化合物和芳香烃过渡金属盐的催化序列 .刘等人[35码使用页岩灰支持Cu-Ni过渡金属盐数为1:02:1:1:1:1和20:1调查异位金属盐对富信油页热解行为和特征的影响结果表明,与最大重量损耗率相对应的温度分别下降12.9摄氏度、4.0摄氏度和3.6摄氏度;热解显性活化能下降35.2%、33.9%和29.6%并加Cu₀宜家_一号SA分别催化添加Cu₀宜家_一号SA和Cu₂宜家_一号空间局进一步提高页岩油产量,分别提高3.5%和3.1%。

水化后页岩油的热值和粘度明显提高用于修改的催化素总是用焦炭沉降作用,但空气中原位高温处理有效清除催化物表面的焦炭,使其在脱硫操作后高度活性张等[36号Qiao等[37号i-mo/al使用₂O级₃催化器对页岩油进行固定带温水处理结果表明,在催化水化条件下,页岩油去除率为84.6%,高质油增产达96.2%。水化后页岩油的热值和粘度明显提高

4级催化热解技术石油Shale

研究人员对影响油页岩热解的各种因素进行了大量研究并取得了丰硕结果。热解温度、加热速率、居住时间和压力等最佳条件已经确定

油页岩热解未来研究方向将侧重于催化剂:(1)对碱性金属、碱性地球金属和分子筛化催化剂进行进一步研究支持催化剂设计用分子筛子、monthoriloite和 Al2O3承载3 对应催化器设计时深入理解不同地区油页结构特征,并研究催化破解机制目前,对二元支持催化器的研究基于单主动构件支持催化器,但这方面的研究类型仍然少之又少。未来,通过进一步研究,将有更多二进制或多支持催化器或复杂催化器促进油页岩产业的发展和进步

数据可用性

评审文章数据支持本研究的结果包含在文章中

利益冲突

作者声明他们没有利益冲突