油页岩工业分析

如题所述

油页岩工业评价时,一般需要先进行工业分析、低温干馏分析和热值、全硫测定,来了解其基本工艺性质,初步了解油页岩组成和工业用途。

(一)主要工业分析指标

油页岩工业分析包括水分、灰分和挥发分的测定,本次工作测试方法按国家标准煤工业分析方法(GB13212-17)进行。样品分别采自达连河组油页岩段;含煤段中-下煤层间油页岩层。

1.水分

油页岩加热到105℃以前,主要变化是干燥脱水,水分高需要吸收大量热,升温缓慢,不利于干馏,中-下煤层间油页岩水分(Mad)为0.85%~1.69%,平均1.18%;全水(Mt,ar)2.20%~3.80%,平均2.93%;YL04-3井中部油页岩段水分(Mad)1.07%~1.63%,平均1.38%;全水(Mt,ar)1.40%~4.40%,平均3.15%,矿区油页岩水分均较低。

2.灰分

中-下煤层间油页岩灰分产率(Aar)为55.69%~80.57%,平均71.61%,YL04-3井中部油页岩段灰分产率(Aar)为76.29%~91.98%,平均84.03%,应属高灰分油页岩。

分析结果研究表明,灰分高低与油页岩含油率有一定关系,油页岩灰分产率(Aar)在60%~70%间,焦油产率(Tar,ad)一般大于10%;灰分产率(Aar)为70%~80%,大部分样品焦油产率(Tar,ad)小于10%;灰分产率(Aar)为80%~90%,一般焦油产率(Tar,ad)小于5%,显示出油页岩含油率随灰分含量增加而降低(图4-24)。

3.挥发分

挥发分一般指油页岩中有机质在高温下热分解产物,由于测定过程中也包括了无机矿物分解出的气体和液体,因此,实际分析结果应是所有气态和液态产物的总和。

矿区中-下煤层间油页岩挥发分产率(Vdaf)为61.94%~89.86%,平均为78.52%,YL04-3井中部油页岩段挥发分产率(Vdaf)为74.47%~98.98%,平均为90.46%,从达连河矿区油页岩含油率与挥发分产率关系图中看出(图4-25),煤层间油页岩挥发分产率低,大部分样品挥发分产率为70%~80%,焦油产率大于5%;油页岩段挥发分产率为80%~100%间,一般焦油产率小于5%,总体显示出油页岩含油率随挥发分产率含量增加而降低,出现这种异常现象原因是由于油页岩段中无机矿物如菱铁矿热解气体以及干酪根类型不同影响所致。

图4-24 达连河矿区含油率与灰分产率关系

图4-25 达连河矿区含油率与挥发分产率

(二)发热量和全硫

发热量是油页岩利用的一项重要质量指标,它是燃烧的工艺过程的热平衡、消耗量、热效率等计算依据。中-下煤层间油页岩发热量(Qnet,ar)一般为1.45~11.2MJ/kg,平均为5.57MJ/kg,中部油页岩段因灰大不点火,发热量很低。从发热量与灰分产率、含油率相关性分析图,可以确定油页岩发热量随含油率增高而变大,但发热量随灰分产率增高而降低,当油页岩灰分产率介于60%~70%时,发热量大于6MJ/kg;灰分产率介于70%~80%时,发热量约在2~6MJ/kg之间;灰分产率达80%以上时,发热量小于2MJ/kg。

矿区油页岩硫含量低,中-下煤层间油页岩全硫(St,d)为0.02%~1.28%,平均为0.66%,YL04-3井中部油页岩段全硫(St,d)为0.02%~0.51%,平均为0.14%。

图4-26 达连河矿区灰分产率与发热量关系

图4-27 达连河矿区含油率与发热量关系

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