Термическое растворение горючих сланцев в среде сверхкритических флюидов

• Автор: Павлуша, Евгений Сергеевич
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 128 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Характеристика горючих сланцев

1Л Л Генетические виды и типы горючих сланцев

1Л.2 Минеральная часть сланцев

1Л.З Органическое вещество сланцев

1Л .4 Основные промышленные способы переработки

1.2 Физико-химические основы процесса сверхкритической

экстракции

1.2.1 Преимущества сверхкритических растворителей

1.2.2 Основные направления развития сверхкритической
флюидной экстракции
1.2.3 Направления развития сверхкритической флюидной
экстракции угля
1.2.4 Термическое растворение горючих сланцев органическими
растворителями в сверхкритических условиях
Заключение
ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ, МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И АНАЛИЗА ПРОДУКТОВ
2.1 Характеристика образцов исследования
2.2 Характеристика используемых реагентов
2.3 Методика эксперимента
2.4 Выбор растворителя
2.5 Методика разделения жидких продуктов
2.6 Методика обработки полученных данных
2.7 Методы анализа
ГЛАВА 3. ТЕРМИЧЕСКОЕ РАСТВОРЕНИЕ ГОРЮЧИХ СЛАНЦЕВ
В СРЕДЕ СВЕРХКРИТИЧЕСКОГО БЕНЗОЛА

3.1 Общая степень конверсии и выход жидких продуктов
3.2 Кинетические характеристики процесса термического растворения
3.3 Групповой состав и характеристика жидких продуктов
Заключение
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ЭТИЛОВОГО СПИРТА НА ТЕРМИЧЕСКОЕ РАСТВОРЕНИЕ ОВ СЛАНЦЕВ В СРЕДЕ СВЕРХКРИТИЧЕСКОГО БЕНЗОЛА
4.1 Влияние на общую степень конверсии и выход жидких продуктов
4.2 Влияние на групповой состав жидких продуктов
Заключение
ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Интенсивное потребление нефти и природного газа при их ограниченных ресурсах обусловливают неизбежное расширение масштабов использования твердых горючих ископаемых, в том числе горючих сланцев - каустобиолитов ряда нефтей, характеризующихся высоким содержанием водорода (Н/С изменяется в пределах от 1.1 до 1.6).
По запасам горючих сланцев Россия занимает одно из первых мест в мире и имеет опыт в области технологии их переработки и применения. Значительные сланцевые месторождения имеются в Волжском, Прибалтийском (Ленинградская обл.), Оленекском, Синско-Ботомском и Вычегорском бассейнах. До настоящего времени разрабатывались лишь два российских месторождения: Ленинградское (Прибалтийский бассейн,
Сланцы) и Кашпирское (Волжский бассейн, Сызрань). На базе этих месторождений были построены сланцеперерабатывающие комбинаты в г. Сызрани (Самарская обл., 1932 г) и в г. Сланцы (Ленинградская обл., 1952 г).
В то же время следует заметить, что существующие технологии переработки горючих сланцев энергозатратны, характеризуются относительно невысокой производительностью и низкой степенью конверсии органического вещества (ОВ) в жидкие продукты, что обуславливает поиск новых, высокоэффективных методов их переработки, одним из которых может быть сверхкритическая флюидная (СКФ) технология. За счёт уникальных свойств растворителей при сверхкритических (СК) условиях возможно не только более интенсивное растворение находящихся в порах органических соединений (битумоидов), но и уменьшение прочности донорно-акцепторных взаимодействий между отдельными фрагментами полимерной матрицы ОВ, что будет способствовать более мягким условиям термической деструкции. Следовательно, можно ожидать как увеличения общей степени конверсии ОВ горючего сланца, так и расширения спектра получаемых продуктов. Исследования подобного рода являются

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ, МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И АНАЛИЗА ПРОДУКТОВ
2.1 Характеристика образцов исследования
В качестве объектов исследования использовались пробы горючих сланцев Дмитриевского месторождения Кузбасса, Кашпирского месторождения Волжского бассейна, и образцы горючего сланца Оленёкского месторождения и Таймылырского богхеда Ленского бассейна, расположенного на территории Республики Саха (Якутия). Богхед, как объект, представляет собой модель чистого беззольного органического вещества.
Таблица
Характеристика объектов исследования
Образец Технический анализ, % Элементный состав, на % йа/ Атомное отношение
Уа А* у*/ О О ю о. 2 С Н Ы+О+Б Н/С О/С
Дмитриевский сланец 1.2 72.9 81.0 7.5 0.5 77.5 10.0 12.5 1
таймылырский богхед 1.1 3.5 79.1 0.0 0.2 82.2 9.7 8.1 1
кашпирский сланец 1.0 48.8 78.5 11.0 5.2 65.4 7.8 26.8 1
оленёкский сланец 1.5 74.9 60.1 0.0 1.2 80.0 7.5 12.5 1
В табл. 2.1 приведены результаты технического и элементного анализов объектов исследования. Атомные отношения основных элементов (С, Н, О), вынесенные на эволюционную диаграмму Ван - Кревелена (рис. 2.1), позволяют отнести Дмитриевский сланец и таймылырский богхед к I, кашпирский и оленёкский ко II типу [123].
На основании элементного состава ОВ по формуле Д.И. Менделеева [124] рассчитана низшая теплота сгорания, которая составила 8.3 МДж/кг для оленёкского, 13.5 МДж/кг для кашпирского, 9.5 МДж/кг для Дмитриевского сланцев и 35.4 МДж/кг для образца таймылырского богхеда. По теплоте сгорания горючие сланцы можно отнести к среднекалорийным, а богхед к высококалорийному виду топлива.