CN103666515A

CN103666515A - 一种提取油页岩中油母质的方法

Info

Publication number: CN103666515A
Application number: CN201310731651.3A
Authority: CN
Inventors: 宋微娜; 董永利; 薛丽梅; 魏立国; 丁慧贤; 张增凤; 解丽萍; 张俣
Original assignee: Heilongjiang University of Science and Technology
Current assignee: Heilongjiang University of Science and Technology
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2014-03-26

Abstract

一种提取油页岩中油母质的方法，它涉及一种提取油页岩中油母质的方法。本发明是要解决现有方法存在加工过程繁琐、用时长的问题。按以下步骤进行：一、将油页岩粉碎成一定的粒度油页岩颗粒；二、称取一定量的油页岩颗粒和氢氟酸溶液加入到聚四氟乙烯管中，振荡使油页岩与酸充分接触，将聚四氟乙烯管放入微波反应器内，设置微波功率、微波温度和微波时间，对油页岩进行提质处理；三、反应结束后样品经去离子水抽滤洗涤至中性，干燥后得到油母质。本发明用于提取油页岩中油母质。

Description

一种提取油页岩中油母质的方法

技术领域

本发明涉及一种提取油页岩中油母质的方法。

背景技术

油页岩是一种非常规油气资源，含有丰富的页岩气，经干馏提炼可以制得页岩油，成份类似于石油，有“人造石油”的美誉。目前，国际油价处于高位震荡的情况，同时石油需求不断攀升，这使得油页岩炼油技术开发成为新世纪一项意义深远的能源战略计划。油页岩还可以做为燃料燃烧发电，所剩的灰渣还可以提取氧化铝,白炭黑等化工原料。但是，油页岩是一种高灰份、低燃烧值的化石燃料，干馏提炼页岩油的出油率也比较低，这主要是由油页岩中油母质的含量及其存在形式决定的，因此油页岩的开发应用只能走综合利用的道路。

油页岩中油母质主要被大量无机矿物质包围，这极大地阻碍了油母质的燃烧利用率以及干馏转化出油率。因此，实现油母质与矿物质的分离，获得高质量的油母质对油页岩炼油以及燃烧发电等工业化生产具有重要的实际意义。各国油页岩中矿物质的差异性较大，美国、俄罗斯、爱沙尼亚等国家的油页中的无机矿物质主要由石灰石构成，而我国的油页岩中的矿物质主要是由硅铝酸盐构成，最主要的成分是SiO₂和Al₂O₃。因此，油页岩中油母质/矿物质分离提质过程中所需酸种类多，样品处理过程冗长，且提质条件多为长时间加热回流搅拌，这样剧烈的工艺条件常导致某些酸（如HNO₃）与样品发生氧化反应而改变油母质结构。

发明内容

本发明是要解决现有方法存在加工过程繁琐、用时长的问题，而提供一种提取油页岩中油母质的方法。

本发明一种提取油页岩中油母质的方法，具体是按以下步骤进行：

一、将油页岩粉碎成油页岩粉末，筛取得到目数为100目～300目的油页岩颗粒；

二、将目数为100目～300目的油页岩颗粒放入到聚四氟乙烯管中，然后向聚四氟乙烯管中加入质量分数为5%～40%的氢氟酸溶液，震荡5min～20min；

三、将步骤二震荡后的聚四氟乙烯管放入微波消解仪内，在微波功率为400W～1000W、微波温度为40℃～140℃的条件下反应5min～80min，得到棕黑色固液混合物；

四、然后对步骤三得到的棕黑色固液混合物进行抽滤，然后采用去离子水对滤渣进行洗涤，洗涤至抽滤得到的洗液呈中性为止，得到洗涤后滤渣；

五、将步骤四得到的洗涤后滤渣在温度为90℃～100℃的条件下干燥3h～5h后，冷却至室温，得到油母质；

步骤二中所述目数为100目～300目的油页岩颗粒与质量分数为5%～40%的氢氟酸溶液的质量比为1:（1～10）。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用微波辅助法、以单一酸为去岩提质溶剂，经40℃温和条件下20min～40min的处理，即可实现油页岩中油母质与矿物质的分离。工艺过程简单，能耗低，用时仅为20min～40min。

2、本发明在温和的条件下进行，所得的油母质纯度高于无微波辅助条件下的机械搅拌方法，有机质结构没有被破坏，保持了油页岩中油母质的网络结构。与原样高硅量油页岩相比，提质后的油母质灰分仅为2.79%，挥发分和固定碳含量高达56.6%和40.6%，产品中C、H、O、N元素总含量达到97.4%。非常适合于中国地区高硅量油页岩中油母质的提取。

附图说明

图1为试验一中所用油页岩与试验一得到的油母质的X射线衍射光谱；

图2为试验一中所用油页岩与试验一得到的油母质的傅里叶变换红外光谱；

图3为试验一中所用油页岩的4800倍率扫描电镜照片；

图4为试验一得到的油母质的4800倍率扫描电镜照片。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种提取油页岩中油母质的方法，按以下步骤进行：

本实施方式采用微波辅助法、以单一酸为去岩提质溶剂，经40℃温和条件下20min～40min的处理，即可实现油页岩中油母质与矿物质的分离。工艺过程简单，能耗低，用时仅为20min～40min。

本实施方式在温和的条件下进行，所得的油母质纯度高于无微波辅助条件下的机械搅拌方法，有机质结构没有被破坏，保持了油页岩中油母质的网络结构。与原样高硅量油页岩相比，提质后的油母质灰分仅为2.79%，挥发分和固定碳含量高达56.6%和40.6%，产品中C、H、O、N元素总含量达到97.4%。非常适合于中国地区高硅量油页岩中油母质的提取。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中筛取得到目数为200目的油页岩颗粒。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二中向聚四氟乙烯管中加入质量分数为30%的氢氟酸溶液。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一或三不同的是：步骤二中所述目数为100目～300目的油页岩颗粒与质量分数为5%～40%的氢氟酸溶液的质量比为1:4。其它与具体实施方式一或三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三中在微波功率为600W～800W、微波温度为60℃～100℃的条件下反应30min～60min。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤三中在微波功率为700W、微波温度为80℃的条件下反应40min。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤五中在温度为95℃的条件下干燥4h。其它与具体实施方式一至六之一相同。

通过以下试验验证本发明的效果：

试验一：一、将油页岩粉碎成油页岩粉末，筛取得到目数为200目的油页岩颗粒；

二、将5g目数为200目的油页岩颗粒放入到聚四氟乙烯管中，然后向聚四氟乙烯管中加入20g质量分数为40%的氢氟酸溶液，震荡20min；

三、将步骤二震荡后的聚四氟乙烯管放入微波消解仪内，在微波功率为800W、微波温度为50℃的条件下反应40min，得到棕黑色固液混合物；

五、将步骤四得到的滤渣在温度为100℃的条件下干燥4h后，冷却至室温，得到油母质。

图1为试验一中所用油页岩与试验一得到的油母质的X射线衍射光谱；其中1为试验一中所用油页岩、2为试验一得到的油母质、Q为石英、K为高岭土、S为菱铁矿、P为黄铁矿、I为伊利石矿物质；从图1中可以看出所得的油母质中无机矿物质已被大量去除，只留下碳物种的弥散峰，归属为油母质中无定型碳的存在。图2为试验一中所用油页岩与试验一得到的油母质的傅里叶变换红外光谱；其中1为试验一中所用油页岩、2为试验一得到的油母质；从图2中可以看出试验一得到的油母质中无机矿物质被大量去除，红外吸收峰主要为链状、环状的饱和物质。图3为试验一中所用油页岩的4800倍率扫描电镜照片，从图3中可以看出试验一中所用油页岩表现为一种致密的岩层状结构。图4为试验一得到的油母质的4800倍率扫描电镜照片，从图4中可以看出试验一得到的油母质表现为一种酥松的网络结构。

Claims

1.一种提取油页岩中油母质的方法，其特征在于提取油页岩中油母质的方法是按以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的一种提取油页岩中油母质的方法，其特征在于步骤一中筛取得到目数为200目的油页岩颗粒。

3.根据权利要求1所述的一种提取油页岩中油母质的方法，其特征在于步骤二中向聚四氟乙烯管中加入质量分数为30%的氢氟酸溶液。

4.根据权利要求1所述的一种提取油页岩中油母质的方法，其特征在于步骤二中所述目数为100目～300目的油页岩颗粒与质量分数为5%～40%的氢氟酸溶液的质量比为1:4。

5.根据权利要求1所述的一种提取油页岩中油母质的方法，其特征在于步骤三中在微波功率为600W～800W、微波温度为60℃～100℃的条件下反应30min～60min。

6.根据权利要求1所述的一种提取油页岩中油母质的方法，其特征在于步骤三中在微波功率为700W、微波温度为80℃的条件下反应40min。

7.根据权利要求1所述的一种提取油页岩中油母质的方法，其特征在于步骤五中在温度为95℃的条件下干燥4h。