一種提取油頁巖中油母質的方法
【專利摘要】一種提取油頁巖中油母質的方法，它涉及一種提取油頁巖中油母質的方法。本發明是要解決現有方法存在加工過程繁瑣、用時長的問題。按以下步驟進行：一、將油頁巖粉碎成一定的粒度油頁巖顆粒；二、稱取一定量的油頁巖顆粒和氫氟酸溶液加入到聚四氟乙烯管中，振蕩使油頁巖與酸充分接觸，將聚四氟乙烯管放入微波反應器內，設置微波功率、微波溫度和微波時間，對油頁巖進行提質處理；三、反應結束后樣品經去離子水抽濾洗滌至中性，干燥后得到油母質。本發明用于提取油頁巖中油母質。
【專利說明】一種提取油頁巖中油母質的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種提取油頁巖中油母質的方法。
【背景技術】
[0002]油頁巖是一種非常規油氣資源，含有豐富的頁巖氣，經干餾提煉可以制得頁巖油，成份類似于石油，有“人造石油”的美譽。目前，國際油價處于高位震蕩的情況，同時石油需求不斷攀升，這使得油頁巖煉油技術開發成為新世紀一項意義深遠的能源戰略計劃。油頁巖還可以做為燃料燃燒發電，所剩的灰渣還可以提取氧化鋁，白炭黑等化工原料。但是，油頁巖是一種高灰份、低燃燒值的化石燃料，干餾提煉頁巖油的出油率也比較低，這主要是由油頁巖中油母質的含量及其存在形式決定的，因此油頁巖的開發應用只能走綜合利用的道路。
[0003]油頁巖中油母質主要被大量無機礦物質包圍，這極大地阻礙了油母質的燃燒利用率以及干餾轉化出油率。因此，實現油母質與礦物質的分離，獲得高質量的油母質對油頁巖煉油以及燃燒發電等工業化生產具有重要的實際意義。各國油頁巖中礦物質的差異性較大，美國、俄羅斯、愛沙尼亞等國家的油頁中的無機礦物質主要由石灰石構成，而我國的油頁巖中的礦物質主要是由硅鋁酸鹽構成，最主要的成分是SiO2和ai2o3。因此，油頁巖中油母質/礦物質分離提質過程中所需酸種類多，樣品處理過程冗長，且提質條件多為長時間加熱回流攪拌，這樣劇烈的工藝條件常導致`某些酸(如HNO3)與樣品發生氧化反應而改變油母質結構。
【發明內容】
[0004]本發明是要解決現有方法存在加工過程繁瑣、用時長的問題，而提供一種提取油頁巖中油母質的方法。
[0005]本發明一種提取油頁巖中油母質的方法，具體是按以下步驟進行:
[0006]一、將油頁巖粉碎成油頁巖粉末，篩取得到目數為100目~300目的油頁巖顆粒；
[0007]二、將目數為100目~300目的油頁巖顆粒放入到聚四氟乙烯管中，然后向聚四氟乙烯管中加入質量分數為5%~40%的氫氟酸溶液，震蕩5min~20min ；
[0008]三、將步驟二震蕩后的聚四氟乙烯管放入微波消解儀內，在微波功率為400W~1000W、微波溫度為40°C~140°c的條件下反應5min~80min，得到棕黑色固液混合物；
[0009]四、然后對步驟三得到的棕黑色固液混合物進行抽濾，然后采用去離子水對濾渣進行洗滌，洗滌至抽濾得到的洗液呈中性為止，得到洗滌后濾渣；
[0010]五、將步驟四得到的洗滌后濾渣在溫度為90°C~100°C的條件下干燥3h~5h后，冷卻至室溫，得到油母質；
[0011]步驟二中所述目數為100目~300目的油頁巖顆粒與質量分數為5%~40%的氫氟酸溶液的質量比為1: (I~10)。
[0012]本發明的有益效果是:[0013]1、本發明采用微波輔助法、以單一酸為去巖提質溶劑，經40°C溫和條件下20min~40min的處理，即可實現油頁巖中油母質與礦物質的分離。工藝過程簡單，能耗低，用時僅為20min~40min。
[0014]2、本發明在溫和的條件下進行，所得的油母質純度高于無微波輔助條件下的機械攪拌方法，有機質結構沒有被破壞，保持了油頁巖中油母質的網絡結構。與原樣高硅量油頁巖相比，提質后的油母質灰分僅為2.79%，揮發分和固定碳含量高達56.6%和40.6%，產品中
C、H、O、N元素總含量達到97.4%。非常適合于中國地區高硅量油頁巖中油母質的提取。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為試驗一中所用油頁巖與試驗一得到的油母質的X射線衍射光譜；
[0016]圖2為試驗一中所用油頁巖與試驗一得到的油母質的傅里葉變換紅外光譜； [0017]圖3為試驗一中所用油頁巖的4800倍率掃描電鏡照片；
[0018]圖4為試驗一得到的油母質的4800倍率掃描電鏡照片。
【具體實施方式】
[0019]【具體實施方式】一:本實施方式一種提取油頁巖中油母質的方法，按以下步驟進行:
[0020]一、將油頁巖粉碎成油頁巖粉末，篩取得到目數為100目~300目的油頁巖顆粒；
[0021]二、將目數為100目~300目的油頁巖顆粒放入到聚四氟乙烯管中，然后向聚四氟乙烯管中加入質量分數為5%~40%的氫氟酸溶液，震蕩5min~20min ；
[0022]三、將步驟二震蕩后的聚四氟乙烯管放入微波消解儀內，在微波功率為400W~1000W、微波溫度為40°C~140°c的條件下反應5min~80min，得到棕黑色固液混合物；
[0023]四、然后對步驟三得到的棕黑色固液混合物進行抽濾，然后采用去離子水對濾渣進行洗滌，洗滌至抽濾得到的洗液呈中性為止，得到洗滌后濾渣；
[0024]五、將步驟四得到的洗滌后濾渣在溫度為90°C~100°C的條件下干燥3h~5h后，冷卻至室溫，得到油母質；
[0025]步驟二中所述目數為100目~300目的油頁巖顆粒與質量分數為5%~40%的氫氟酸溶液的質量比為1: (I~10)。
[0026]本實施方式采用微波輔助法、以單一酸為去巖提質溶劑，經40°C溫和條件下20min~40min的處理，即可實現油頁巖中油母質與礦物質的分離。工藝過程簡單，能耗低，用時僅為20min~40min。
[0027]本實施方式在溫和的條件下進行，所得的油母質純度高于無微波輔助條件下的機械攪拌方法，有機質結構沒有被破壞，保持了油頁巖中油母質的網絡結構。與原樣高硅量油頁巖相比，提質后的油母質灰分僅為2.79%，揮發分和固定碳含量高達56.6%和40.6%，產品中C、H、O、N元素總含量達到97.4%。非常適合于中國地區高硅量油頁巖中油母質的提取。
[0028]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟一中篩取得到目數為200目的油頁巖顆粒。其它與【具體實施方式】一相同。
[0029]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是:步驟二中向聚四氟乙烯管中加入質量分數為30%的氫氟酸溶液。其它與【具體實施方式】一或二相同。[0030]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一或三不同的是:步驟二中所述目數為100目~300目的油頁巖顆粒與質量分數為5%~40%的氫氟酸溶液的質量比為1:4。其它與【具體實施方式】一或三相同。
[0031]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:步驟三中在微波功率為600W~800W、微波溫度為60°C~100°C的條件下反應30min~60min。其它與【具體實施方式】一至四之一相同。
[0032]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是:步驟三中在微波功率為700W、微波溫度為80°C的條件下反應40min。
[0033]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同的是:步驟五中在溫度為95°C的條件下干燥4h。其它與【具體實施方式】一至六之一相同。
[0034]通過以下試驗驗證本發明的效果:
[0035]試驗一:一、將油頁巖粉碎成油頁巖粉末，篩取得到目數為200目的油頁巖顆粒；
[0036]二、將5g目數為200目的油頁巖顆粒放入到聚四氟乙烯管中，然后向聚四氟乙烯管中加入20g質量分數為40%的氫氟酸溶液，震蕩20min ；
[0037]三、將步驟二震蕩后的聚四氟乙烯管放入微波消解儀內，在微波功率為800W、微波溫度為50°C的條件下反應40min，得到棕黑色固液混合物；
[0038]四、然后對步驟三得到的棕黑色固液混合物進行抽濾，然后采用去離子水對濾渣進行洗滌，洗滌至抽濾得到的洗液呈中性為止，得到洗滌后濾渣；
[0039]五、將步驟四得到的濾渣在溫度為100°C的條件下干燥4h后，冷卻至室溫，得到油母質。
[0040]圖1為試驗一中所用油頁巖與試驗一得到的油母質的X射線衍射光譜；其中I為試驗一中所用油頁巖、2為試驗一得到的油母質、Q為石英、K為高嶺土、S為菱鐵礦、P為黃鐵礦、I為伊利石礦物質；從圖1中可以看出所得的油母質中無機礦物質已被大量去除，只留下碳物種的彌散峰，歸屬為油母質中無定型碳的存在。圖2為試驗一中所用油頁巖與試驗一得到的油母質的傅里葉變換紅外光譜；其中I為試驗一中所用油頁巖、2為試驗一得到的油母質；從圖2中可以看出試驗一得到的油母質中無機礦物質被大量去除，紅外吸收峰主要為鏈狀、環狀的飽和物·質。圖3為試驗一中所用油頁巖的4800倍率掃描電鏡照片，從圖3中可以看出試驗一中所用油頁巖表現為一種致密的巖層狀結構。圖4為試驗一得到的油母質的4800倍率掃描電鏡照片，從圖4中可以看出試驗一得到的油母質表現為一種酥松的網絡結構。
【權利要求】
1.一種提取油頁巖中油母質的方法，其特征在于提取油頁巖中油母質的方法是按以下步驟進行: 一、將油頁巖粉碎成油頁巖粉末，篩取得到目數為100目~300目的油頁巖顆粒； 二、將目數為100目~300目的油頁巖顆粒放入到聚四氟乙烯管中，然后向聚四氟乙烯管中加入質量分數為5%~40%的氫氟酸溶液，震蕩5min~20min ； 三、將步驟二震蕩后的聚四氟乙烯管放入微波消解儀內，在微波功率為400W~1000W、微波溫度為40°C~140°C的條件下反應5min~80min，得到棕黑色固液混合物； 四、然后對步驟三得到的棕黑色固液混合物進行抽濾，然后采用去離子水對濾渣進行洗滌，洗滌至抽濾得到的洗液呈中性為止，得到洗滌后濾渣； 五、將步驟四得到的洗滌后濾渣在溫度為90°C~100°C的條件下干燥3h~5h后，冷卻至室溫，得到油母質； 步驟二中所述目數為100目~300目的油頁巖顆粒與質量分數為5%~40%的氫氟酸溶液的質量比為1: (I~10)。
2.根據權利要求1所述的一種提取油頁巖中油母質的方法，其特征在于步驟一中篩取得到目數為200目的油頁巖顆粒。
3.根據權利要求1所述的一種提取油頁巖中油母質的方法，其特征在于步驟二中向聚四氟乙烯管中加入質量分數為30%的氫氟酸溶液。
4.根據權利要求1所述的一種提取油頁巖中油母質的方法，其特征在于步驟二中所述目數為100目~300目的油頁`巖顆粒與質量分數為5%~40%的氫氟酸溶液的質量比為1:4。
5.根據權利要求1所述的一種提取油頁巖中油母質的方法，其特征在于步驟三中在微波功率為600W~800W、微波溫度為60°C~100°C的條件下反應30min~60min。
6.根據權利要求1所述的一種提取油頁巖中油母質的方法，其特征在于步驟三中在微波功率為700W、微波溫度為80°C的條件下反應40min。
7.根據權利要求1所述的一種提取油頁巖中油母質的方法，其特征在于步驟五中在溫度為95°C的條件下干燥4h。
【文檔編號】C10G1/00GK103666515SQ201310731651
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月26日 優先權日:2013年12月26日
【發明者】宋微娜, 董永利, 薛麗梅, 魏立國, 丁慧賢, 張增鳳, 解麗萍, 張俁 申請人:黑龍江科技大學