本文對(duì)龍口北皂地區(qū)油頁巖及其熱解產(chǎn)物的基本性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定與分析,包括鋁甑分析、工業(yè)分析、元素分析、熱值測(cè)定、模擬蒸餾及熱解干餾氣組成測(cè)定。針對(duì)固定床內(nèi)單顆粒油頁巖的熱解過程,建立了二維圓柱體瞬態(tài)傳熱模型,該模型不僅考慮了油頁巖熱物理性質(zhì)隨溫度的變化情況,還考慮了熱解過程中干餾吸熱及水分汽化吸熱等影響因素。利用ANSYS有限元軟件對(duì)干餾過程進(jìn)行模擬計(jì)算,得到了油頁巖內(nèi)部不同時(shí)間的溫度分布及改變實(shí)驗(yàn)條件溫度分布的規(guī)律。在自主設(shè)計(jì)的固定床反應(yīng)器中,以等高徑的圓柱形油頁巖為樣品進(jìn)行傳熱實(shí)驗(yàn),測(cè)定了表面和中心溫度隨時(shí)間的變化規(guī)律,并討論對(duì)比了模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果表明:在整個(gè)干餾過程中,油頁巖由外向內(nèi)形成多個(gè)溫度梯度,油頁巖顆粒的內(nèi)外溫差先增大后減小。隨著樣品粒徑增大,內(nèi)外溫差最大值在不斷增大,干餾結(jié)束時(shí)的內(nèi)外溫差也在增大。油頁巖顆粒中心的升溫速率及干餾終溫隨粒徑的增大而降低。隨著升溫速率增大,油頁巖的內(nèi)外溫差明顯增大。相同粒徑的情況下,升溫速率越大,干餾結(jié)束時(shí)油頁巖中心溫度越高。模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)量符合良好,該模型可以較好的預(yù)測(cè)顆粒油頁巖熱解過程中溫度分布規(guī)律,對(duì)工業(yè)生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。建立了包括內(nèi)部傳熱因素在內(nèi)的總包一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型及Friedman模型,模擬了塊狀和粉末狀油頁巖的熱解過程,計(jì)算得到了龍口油頁巖熱解動(dòng)力學(xué)參數(shù)。總包一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算結(jié)果表明,塊狀龍口油頁巖熱解表觀活化能約為131.28~134.71 kJ·mol~(-1),頻率因子約為3.99×10~(12)~5.51×10~(12) s~(-1)。該模型可以較好地描述塊狀油頁巖的熱解過程。Friedman模型計(jì)算得到表觀活化能E變化范圍為170.9~288.3 kJ·mol~(-1),表觀活化能E和頻率因子A隨著反應(yīng)的進(jìn)行基本上表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)。
【學(xué)位單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TE662
【部分圖文】：

圖 1.1ANSYS 分析處理流程圖.1 ANSYS analysis and processing flow以下幾方面：及其熱解產(chǎn)物進(jìn)行基本性質(zhì)分析；維的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型，并利用有限粒內(nèi)部的溫度分布，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)和升溫速率兩個(gè)因素對(duì)熱解過程中反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，結(jié)合顆粒內(nèi)部熱應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。 模型，求得粉末狀龍口油頁巖熱解比較。以撫順爐居多，該爐只能處理粒徑

3-熱電偶，4-樣品，5-溫度記錄儀，6-產(chǎn)物收集裝置，7-冰水浴，8-進(jìn)氣管圖 2.1 固定床傳熱實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)圖tructure of fixed bed reactor for heat transfer experiments裝置是參考鋁甑的結(jié)構(gòu)，自行設(shè)計(jì)的一個(gè)小型固定床反應(yīng)器溫的加熱爐、圓柱形固定床反應(yīng)器、熱電偶、收集器和冷凝裝中反應(yīng)器內(nèi)部的兩根熱電偶分別用來記錄樣品在熱解反應(yīng)過程溫度。固定床傳熱實(shí)驗(yàn)裝置如圖 2.1 所示。方法熱實(shí)驗(yàn)有兩類，一是考察粒徑對(duì)樣品內(nèi)部傳熱的影響，二是對(duì)樣品內(nèi)部傳熱的影響。考察粒徑對(duì)樣品內(nèi)部傳熱影響的實(shí)驗(yàn)5 mm 和 40 mm 不同粒徑的油頁巖在固定床反應(yīng)器中從室溫開率為 5 ℃·min-1，加熱終溫為 560℃，560℃恒溫 1 小時(shí)結(jié)束實(shí)率對(duì)樣品內(nèi)部傳熱影響的實(shí)驗(yàn)條件為：35 mm 粒徑的油頁巖室溫開始程序升溫，升溫速率分別為 2 ℃·min-1、5 ℃·min-

中國石油大學(xué)（北京）碩士學(xué)位論文2.4 熱解動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)2.4.1 實(shí)驗(yàn)裝置本文選用自行設(shè)計(jì)組建的大量程熱分析天平裝置，其包括：氣體供給機(jī)構(gòu)，其包括氮?dú)鈿馄亢屠鋮s氣瓶；熱解反應(yīng)機(jī)構(gòu)，其設(shè)有支架臺(tái)，支架臺(tái)上設(shè)有吊臂式天平和溫度控制儀，吊臂式天平下方懸掛有能盛裝待檢測(cè)樣品的坩堝，支架臺(tái)的下方設(shè)有能移動(dòng)的加熱爐，加熱爐具有能容納所述坩堝的加熱腔，加熱腔能分別與助燃?xì)馄亢屠鋮s氣瓶相連，坩堝內(nèi)和加熱爐的爐壁內(nèi)分別設(shè)有熱電偶，熱電偶與溫度控制儀電連接；尾氣檢測(cè)機(jī)構(gòu)，樣品熱解后通過排出管與氣體分析儀相連。本裝置能對(duì)樣品進(jìn)行熱解并研究其熱解動(dòng)力學(xué)特性，操作方便，試驗(yàn)準(zhǔn)確可靠。大量程熱分析天平裝置結(jié)構(gòu)如圖 2.2 所示。
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本文編號(hào)：2884384