含油鉆屑的熱解特性研究.pdf

1、由于油基鉆井液有非常好的冷卻和潤(rùn)滑效果，在頁(yè)巖氣開(kāi)采過(guò)程中被廣泛使用，因此產(chǎn)生了大量廢棄含油鉆屑。未經(jīng)處理的含油鉆屑被隨意堆置或排放，會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境、危害人體健康、制約可持續(xù)發(fā)展，對(duì)于如何將含油鉆屑實(shí)現(xiàn)資源化利用也逐步得到重視與發(fā)展。
　　熱解技術(shù)有著高處理效率、二次污染小等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)與資源可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一，為發(fā)展含油鉆屑熱解處理工藝，本文主要研究與探討含油鉆屑的熱解特性。
　　1、主要研究了含油鉆屑在不同

2、升溫速率下熱化學(xué)動(dòng)力學(xué)特性，并采用模型擬合方法和分布活化能兩種方法對(duì)含油鉆屑熱解動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了分析和計(jì)算;同時(shí)比較了含油鉆屑在不同升溫速率下燃燒和熱解特性以及動(dòng)力學(xué)參數(shù)差異;
　　2、在固定床管式爐裝置上進(jìn)行含油鉆屑熱解試驗(yàn)，考察不同熱解因素對(duì)含油鉆屑熱解產(chǎn)物（熱解油、不冷凝氣體以及熱解殘?jiān)N物質(zhì)）分布的影響，并對(duì)熱解產(chǎn)物進(jìn)行性質(zhì)和成分分析;最后基于熱重實(shí)驗(yàn)與固定床試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)含油鉆屑熱解資源化利用提出系統(tǒng)性設(shè)計(jì)方案。

3、　　主要結(jié)論如下:
　　(1)升溫速率是影響含油鉆屑熱解的重要參數(shù)。通過(guò)熱紅聯(lián)用(TG-FTIR)實(shí)驗(yàn)得知，在溫度20℃～900℃之間，含油鉆屑熱解反應(yīng)總失重率為30.64％。根據(jù)熱重曲線以及熱解產(chǎn)物分析結(jié)果，含油鉆屑熱解過(guò)程可分為四個(gè)階段:干燥脫氣，輕質(zhì)油熱解，重質(zhì)油分解，礦物質(zhì)裂解。
　　(2)采用模型擬合方法對(duì)不同升溫速率下的含油鉆屑有機(jī)物質(zhì)熱解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了計(jì)算，發(fā)現(xiàn)含油鉆屑有機(jī)物質(zhì)熱解活化能變化區(qū)間為94.08kJ/

4、mol～98.49kJ/mol;采用分布活化能方法結(jié)果發(fā)現(xiàn)，活化能范圍為79.21kJ/mol～106.59kJ/mol，活化能隨著失重率的增加持續(xù)減少。
　　(3)對(duì)比含油鉆屑燃燒與熱解兩種不同熱化學(xué)過(guò)程。含油鉆屑燃燒過(guò)程的總失重大于含油鉆屑熱解過(guò)程總失重，計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，含油鉆屑燃燒過(guò)程中活化能在79.83kJ/mol～112.55kJ/mol之間，大于熱解過(guò)程中的活化能，燃燒過(guò)程中的活化能隨著失重率的增加先逐漸升高再呈下降趨勢(shì)

5、。
　　(4)固定床管式爐的試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，熱解溫度與熱解時(shí)間是含油鉆屑熱解產(chǎn)物分布規(guī)律的主要影響因素。在熱解溫度550℃條件下，含油鉆屑最佳熱解時(shí)間為80min，熱解過(guò)程中的熱解油回收率最高，為65％左右;對(duì)于不冷凝氣產(chǎn)率而言，提高載氣量降低了熱解氣爐內(nèi)停留時(shí)間，減少二次裂解的可能性，促使不冷凝氣產(chǎn)率降低;添加劑的使用扮演了催化功效，促進(jìn)熱解氣裂解，提高不冷凝氣產(chǎn)率;在不同的熱解條件下，熱解殘?jiān)烤S持穩(wěn)定。
　　(5)不冷

6、凝氣組成主要包括CO、CO2、H2、CH4和CxHy(C2H4、C2H6、C3H6、C3H8)，熱解溫度550℃下的不冷凝氣體熱值為0.46MJ/m3;對(duì)于熱解油而言，熱解溫度在350℃～550℃之間的回收油成分與含油鉆屑提取油相似，可以再次作為油基鉆井液循環(huán)使用;對(duì)熱解殘?jiān)裕瑴囟?50℃的熱解殘?jiān)杏秃繛?.28％，重金屬含量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，滿足排放要求。
　　(6)基于含油鉆屑熱重分析熱解過(guò)程與固定床試驗(yàn)結(jié)果，本文設(shè)計(jì)含油