辽河稠油热解过程及产物性质研究

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1、工程硕士学位论文辽河稠油热解过程及产物性质研究作者姓名何勇工程领域化学工程校内指导教师樊栓狮教授校外指导教师温永刚高级工程师所在学院化学与化工学院论文提交日期2018年1月StudyonthepyrolysisprocessandproductpropertiesofLiaoheheavyoilADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HeYongSupervisor：Prof.FanShuanshiSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类

2、号：TE622学校代号：10561学号：201521018936华南理工大学硕士学位论文辽河稠油热解过程及产物性质研究作者姓名：何勇指导教师姓名、职称：樊栓狮教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：化学工程论文形式：ꇶ产品研发ꇶ工程设计√应用研究ꇶ工程/项目管理ꇶ调研报告研究方向：能源化学工程论文提交日期：2018年1月5日论文答辩日期：2018年3月21日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：梁德青委员：樊栓狮、郎雪梅、徐文东、李刚摘要世界经济飞速发展、石油消耗迅速增涨，促进了人们对稠油资源的开发利用。我国针对稠油采收率低等难

3、题引进了火烧油层（火驱）作为中后期采油接替技术。火驱采油是最高效的开采技术之一，其过程发生稠油的剧烈热解，涉及到热、气和油共存的复杂情况，掌握稠油热解状况至关重要。火驱的热解过程受温度和非烃气体共同作用，本文以辽河Q块稠油（简称稠油）为研究对象，探索稠油热解特性及其产物性质。（1）对稠油及其砂样进行了基础物性分析得出：Q块稠油属普通稠油，其碳氢元素含量占97.30%，沥青质含量占4.12%，砂样含油率＞6.8%。利用热重分析仪（TGA）对稠油砂样A、B的热解过程进行了研究，结果表明：其热解过程可分为轻组分较弱化学键断裂后挥发，重组分裂解产油成焦和残余有机物分

4、解炭化3阶段。其热解活化能（E）随温度升高而增加，第3阶段最大值分别为262.670和194.733kJ·mol-1。（2）利用TGA和固定床反应器研究了N2、CO2和空气气氛下稠油的热解过程，TGA结果表明：其热解过程可划分为轻组分与水分挥发、组分较弱化学键断裂和重组分裂解产油成焦3个阶段；N2和CO2气氛下稠油热解平均失重速率相近，热解第3阶段最大E值分别为142.871和148.824kJ·mol-1。固定床热解结果显示：随温度升高稠油热解液体产物产率升高，CO2下650℃最大值为61.53%，热解气与残余物产率降低。不同实验气氛流量下的固定床热解实验

5、表明，随气氛流量降低液体产物和热解气产率升高，残余物产率降低，30mL·min-1的N2下液体产物产率最大值为66.93%。（3）利用TGA和傅里叶红外光谱仪（FTIR）分别对热解液体产物的氧化特性和化学组成进行分析，TGA实验结果显示随热解温度升高，液体产物热重曲线向高温区偏移同时失重程度减弱；FTIR结果显示稠油及其液体产物所含官能团相似，随热解温度升高稠油中甲基含量增多，亚甲基减少。（4）利用气相色谱仪分析实验热解气发现，含氧气氛不利于热解液体产物产出。结合热解温度和气氛流量这两个最重要因素，为提高和稳定火驱稠油采收率，应维持适当高温，使含N2和CO2

6、的烟气与稠油充分接触。关键词：辽河稠油；热重；固定床反应器；热解特性；产物分析IAbstractTherapiddevelopmentoftheworldeconomyandtherapidgrowthofoilconsumptionhavepromotedpeopletothedevelopmentandutilizationofheavyoilresources.Inordertosolvetheproblemofheavyoilrecoveryislow,peoplehavebeguntointroducetheoilrecoverytechnolog

7、ybasedonfirefloodinginourcountry.It’soneofthemostefficientheavyoilrecoverytechnologies,thepyrolysisofheavyoilintheprocessinvolvesthecomplicatedsituationoftheco-existenceofheat,gasandoil.It’sveryimportanttomastertheconditionofheavyoilpyrolysis.Theprocessofheavyoilpyrolysisisaffected

8、bytemperatureandpyrolysisa