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本文对窑街油页岩及其热解产物进行了综合研究,包括油页岩的基本性质、干馏影响因素、粒径小于8mm颗粒成球实验,页岩油性质、组成以及页岩灰利用。
窑街油页岩含油率约为7%。页岩油中含硫0.52%,含氮0.80%,含氧2.31%,杂原子含量较低。窑街页岩油的凝点较高,为24℃,这与页岩油n-烷烃含量较高相符合。N-烷烃含量较高,页岩油在温度降低时,易形成蜡结构,凝点升高。
窑街油页岩干馏影响因素的研究结果表明:干馏温度和恒温时间对油页岩干馏过程和干馏气气体组成的影响较大。将窑街油页岩干馏终温设定在500～525℃比较适宜。干馏终温升高,页岩油二次裂解加剧。恒温时间设定为30min比较合理。干馏时升温速率为2～5℃/min比较适宜:油页岩粒径大小对干馏过程影响较小,因此油页岩粒径在6～75mm范围内均为合理。
将粒径为8mm以下的油页岩颗粒压成球,既可以提高原料的利用率,减少浪费,同时提高了经济效益。干馏过程中,混合膨润土含量分别为6%的页岩球强度较好,破裂较少。此外将页岩颗粒压成球对油页岩出油几乎无影响。
本文利用实沸点蒸馏、酸碱分离和色质联用仪鉴定页岩油和其柴油馏分的化学组成。在页岩油的中性组分中鉴定出C10～C37的n-烷烃、C8～C27的烯烃、苯、萘、菲(或葸)以及其它含多个苯环的化合物。窑街页岩油酸性组分中检测出苯酚系列,萘酚系列等物质。页岩油碱性组分含有喹啉、吖啶、吲哚等物质,其它碱性物质可参照柴油馏分碱性组分的组成鉴定结果。在柴油馏分中性组分中含有大量的n-烷烃和烯烃,但种类低于页岩油中性组分的。在柴油馏分的酸性组分中检测出较多的苯酚类化合物,其质量分数占柴油馏分全部酸类化合物的50%以上。柴油馏分的碱性化合含有苯胺,吡啶衍生物,吲哚等多种含有氮的化合物,含氮杂环的化合物的含量高于苯胺类,主要原因是苯胺的稳定性较含氮杂环差。在柴油馏分碱性组分的质谱中发现多数离子峰均含有苯环的特征离子峰系列,即m/e为39、51、65、77、91、105等。
将窑街页岩半焦烧1.5h后的页岩灰适于烧制陶粒。陶粒原料配比为页岩灰85%,粘土10%,CaCO35%。预烧温度和时间分别为470-533℃和10分钟;烧胀温度和时间分别为1160～1180℃和15分钟。原料的化学组成为S1O257.72%,A120318.46%,Fe2O316.54%,CaO+MgO5.58%,K2O+Na2O1.7%。窑街陶粒堆积密度为669.7kg/m3,密度等级为700,属于轻粗集料。盐酸可溶率、平均粒型系数和1h吸水率均符合GB/T17431-2010的行业标准。