王 擎， 張 巖， 遲銘書

(東北電力大學(xué) 油頁巖綜合利用教育工程部研究中心， 吉林 吉林 132012)

干酪根的熱解特性及脂肪鏈含量的測定

王 擎， 張 巖， 遲銘書

(東北電力大學(xué) 油頁巖綜合利用教育工程部研究中心， 吉林 吉林 132012)

基于熱重和紅外分析技術(shù)，研究了中國延吉汪清油頁巖干酪根的熱解特性，以及在不同熱解溫度下脂肪鏈含量的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明，熱解過程中干酪根中脂肪烴區(qū)域表現(xiàn)為吸收峰的強(qiáng)度逐漸減小并最終消失；脂肪鏈的相對(duì)含量可達(dá)到35.6%，隨著熱解溫度變化呈現(xiàn)出2個(gè)先減小后增大的變化趨勢，最終趨近于零；隨著熱解溫度的增加，干酪根中脂肪烴分子支鏈化程度增大，但是熱解溫度過高，支鏈程度又迅速降低；—CH2和—CH3吸收峰面積的比值最大為7.06，此時(shí)與DTG曲線上最大的峰值所對(duì)應(yīng)的溫度值相對(duì)應(yīng)，推斷出干酪根中脂肪烴分子支鏈化程度與干酪根的熱分解速率有密切的聯(lián)系，熱分解速率越大時(shí)，脂肪烴分子支鏈化程度也越大。

干酪根；熱解；紅外光譜；脂肪烴

干酪根作為油頁巖中油氣生成的主要母質(zhì)是一種化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的有機(jī)質(zhì)，并且緊密的分布于無機(jī)礦物骨架中，許多學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)分析先后提出了干酪根的許多種不同的結(jié)構(gòu)模型[1-2]，一般認(rèn)為干酪根主要由脂肪族、芳香族和雜原子官能團(tuán)等構(gòu)成。利用熱重紅外聯(lián)用技術(shù)(TG-FTIR)既可以獲得物質(zhì)熱分解過程的質(zhì)量損失量與溫度之間的關(guān)系，也可以實(shí)時(shí)在線檢測物質(zhì)熱分解過程中氣相產(chǎn)物的組成，由此成為確定油頁巖干酪根的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)特征的有效技術(shù)之一，不斷受到研究者們的重視，被廣泛應(yīng)用于化工、能源、材料等領(lǐng)域[3-6]。薛向新等[7]利用Lorentzian分峰擬合等方法對(duì)油頁巖及去礦物質(zhì)油頁巖干酪根的生油能力進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)厝コ裏o機(jī)礦物質(zhì)提高了油頁巖干酪根的生油能力。王擎等[8]通過 Gaussian 分峰擬合、面積歸一化和定量計(jì)算等方法對(duì)不同地區(qū)油頁巖干酪根中脂肪烴區(qū)域的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，脂肪烴結(jié)構(gòu)均以長鏈亞甲基結(jié)構(gòu)為主，且隨著熱演化程度的加深，脂肪烴含量在逐漸降低。

筆者主要采用高斯分峰擬合的方法，分析了在不同終溫下干酪根中脂肪烴結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化規(guī)律，并采用含脂肪鏈100%的微晶石蠟作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，分析了干酪根中脂肪鏈的相對(duì)含量隨熱解溫度的變化，同時(shí)根據(jù)干酪根中—CH2與—CH3的吸收峰面積比值探討了干酪根中脂肪烴鏈的支化程度熱解隨溫度的變化。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)樣品

以吉林汪清地區(qū)的油頁巖作為實(shí)驗(yàn)樣品，經(jīng)測定樣品的含油率為6.95%，通過四分法對(duì)油頁巖進(jìn)行取樣、篩分，然后經(jīng)過破碎研磨至粒徑為0.2 mm 以下，最后將樣品置于40℃恒溫干燥箱中24 h，干燥至恒重后裝瓶備用。

根據(jù)沉積巖中干酪根分離方法的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19144-2010，依次采用國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)的HCl和HF，并按照20%HCl、40%HF和20%HCl的溶液依次對(duì)油頁巖原樣進(jìn)行逐級(jí)酸洗，得到的干酪根樣品再根據(jù)石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY5123/T-1996進(jìn)行純度判斷，由于燒失量>94%，符合干酪根的判定標(biāo)準(zhǔn)，其元素分析和H/C、O/C原子比見表1。

表1 干酪根樣品的元素分析及H/C、O/C原子比Table 1 Ultimate analysis and atomic ratio of the kerogen sample

1)w(O)=w(LOI)-w(C)-w(H)-w(N)-w(S)

2) LOI is ignition loss，namely the losing mass fraction for raw materials in 105-110℃ after dried in the 1000-1100℃ calcination

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及方法

采用瑞士 METTLER-TOLEDO 公司TGA/DSC熱重分析儀進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)，分別得到干酪根在熱解溫度為310、350、390、430、470、510、850℃下的樣品，N2氣氛(99.999%，體積分?jǐn)?shù))。將10 mg的干酪根樣品均勻地置于熱天平的坩堝底部，以最大限度地減少濃度梯度和溫度梯度的影響，用50 mL/min 的N2吹掃實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，整個(gè)過程持續(xù)約30 min，以排除反應(yīng)系統(tǒng)中的雜質(zhì)氣體。熱重參數(shù)設(shè)定：常壓，升溫速率為20℃/min，升溫區(qū)間50～850℃。采用Spectrum 100/100N系列便攜式紅外光譜儀進(jìn)行固體紅外分析，測定干酪根的微觀結(jié)構(gòu)，測量的光譜范圍為4000～500 cm-1，分辨率為4 cm-1。

通過Gaussian分峰擬合和面積歸一化法定量計(jì)算得到吸收峰面積。單位質(zhì)量干酪根中脂肪烴吸收光譜強(qiáng)度：

(1)

式(1)中，Ai為不同熱解溫度下干酪根樣品的吸光度(i為310、350、390、430、450、470、490、510、550℃)，v1、v2分別為干酪根脂肪烴的紅外吸收光譜區(qū)域選定的起始、結(jié)束的端點(diǎn)，k為吸光度系數(shù)，L/(cm·mol)。

2 結(jié)果與討論

2.1 干酪根樣品的熱解過程分析及不同熱解溫度下的紅外分析

在20℃/min的升溫速率條件下以汪清干酪根進(jìn)行的熱分解反應(yīng)為例說明干酪根的熱解過程，干酪根樣品熱解過程中的質(zhì)量損失率和質(zhì)量損失速率曲線見圖1。由圖1可以看出，干酪根樣品的熱解過程主要為3個(gè)階段：<300℃為熱解的第一階段，300～550℃為熱解的第二階段，<300℃至熱解終止為熱解的第三階段。在熱解的第一階段主要進(jìn)行的是吸附水與吸附氣體的脫除過程，還有部分脫羧基反應(yīng)的進(jìn)行，該階段的質(zhì)量損失率為4.76%，約占總質(zhì)量損失率的7.6%，對(duì)應(yīng)的DTG曲線有1個(gè)向下的小峰，變化趨勢不明顯，說明汪清干酪根在熱解初期質(zhì)量損失量較小。在熱解的第二階段，干酪根的質(zhì)量損失變化顯著，質(zhì)量損失率為52.76%，質(zhì)量損失率占總質(zhì)量損失率的84.54%，對(duì)應(yīng)于DTG曲線上最大的峰值，說明在這個(gè)階段干酪根的質(zhì)量損失率最大，最大質(zhì)量損失率所對(duì)應(yīng)的熱解溫度為465℃左右；在這個(gè)階段主要進(jìn)行的是有機(jī)官能團(tuán)的分解，根據(jù)紅外光譜學(xué)和有機(jī)量子化學(xué)理論，干酪根的組成結(jié)構(gòu)主要包括脂肪烴結(jié)構(gòu)、芳香烴結(jié)構(gòu)和含氧等官能團(tuán)的吸收峰[9-10]，不同物質(zhì)所具有的波數(shù)范圍不同，如圖2所示。

圖1 干酪根樣品熱解過程中的TG 和DTG曲線Fig.1 The TG and DTG curves of the kerogen sample in the process of pyrolysis

由圖2可知，脂肪烴的吸收峰位于波數(shù)3000～2800 cm-1之間，干酪根脂肪族的—CH3(支鏈和端鏈)，—CH2—(鏈狀和環(huán)狀)和—CH等結(jié)構(gòu)的振動(dòng)吸收峰逐漸減小，在510℃消失，說明脂肪基團(tuán)上的烷基鏈已經(jīng)基本斷開；位于波數(shù)1618 cm-1處的為芳香烴的環(huán)骨架振動(dòng)吸收峰，在熱解過程中吸收峰的強(qiáng)度略有增大，它與干酪根中芳環(huán)(-Ar)的化學(xué)組成以及結(jié)構(gòu)狀態(tài)密切相關(guān)，這主要受芳環(huán)稠合度和芳環(huán)取代基的電性及位置影響[11]。在波數(shù)900～700 cm-1之間，為芳香族—CH在芳核結(jié)構(gòu)上面外彎曲變形振動(dòng)的吸收峰，在熱解過程中吸收峰的峰值略有增加，說明在熱解過程中干酪根內(nèi)部芳香族結(jié)構(gòu)碳的總含量會(huì)有所增加。在熱解的第三階段，干酪根的質(zhì)量損失曲線變化不明顯，基本呈現(xiàn)緩慢下降的變化趨勢，質(zhì)量損失率為5.23%，質(zhì)量損失率占總質(zhì)量損失率的8.4%，DTG曲線無明顯的變化，說明有機(jī)質(zhì)熱分解過程已基本完成。

圖2 干酪根樣品在不同熱解溫度(θ)下的紅外光譜圖Fig.2 FT-IR spectra of the kerogen sample under different pyrolysis temperatures (θ)θ/℃: (1)310； (2) 350； (3) 390； (4) 430； (5) 470； (6) 510

2.2 干酪根中脂肪鏈的相對(duì)含量隨熱解溫度的變化

為研究干酪根有機(jī)質(zhì)熱解過程的變化情況，將第二階段的熱解溫度以40℃為間隔，并在生油高峰期分別加密了450℃和490℃時(shí)的結(jié)果。干酪根脂肪鏈的相對(duì)含量反映了干酪根中脂肪鏈結(jié)構(gòu)的多少，能夠較確切地反映其類型和生烴能力[12]。采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法，選取含有100%脂肪鏈的微晶石蠟為標(biāo)準(zhǔn)樣品，以3000～2800 cm-1特征峰的面積作為干酪根中脂肪烴區(qū)域的全部吸收能量和反映干酪根生油能力的結(jié)構(gòu)參數(shù)[13]，結(jié)果示于表2。由表2數(shù)據(jù)繪出不同熱解終溫下干酪根中脂肪鏈相對(duì)含量隨熱解溫度的變化示于圖3。

由圖3可知，隨著熱解溫度的逐漸升高，干酪根中脂肪鏈的相對(duì)含量并沒有呈現(xiàn)出一直減小的變化趨勢，而是在390℃達(dá)到了最大值35.60%，在整個(gè)熱解過程中出現(xiàn)了兩段先減小后增大的變化，最后下降到1.44%。推斷在熱解初期，游離的脂肪烴和不穩(wěn)定的側(cè)鏈先分解生成小分子氣體，隨著揮發(fā)分一起析出，使得脂肪鏈的含量降低；隨著熱解溫度的升高，含氧官能團(tuán)的分裂以及一些低相對(duì)分子質(zhì)量的芳香烴結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)化成脂肪烴類結(jié)構(gòu)使得干酪根中脂肪烴的含量有所增加，但是隨著熱解溫度的進(jìn)一步升高，脂肪鏈又逐漸斷裂生成新的物質(zhì)或者小分子氣體析出，使得干酪根中的脂肪鏈含量又迅速下降。李慶釗等[14]也研究過熱解過程中脂肪烴的變化規(guī)律，研究結(jié)果表明，熱解及燃燒過程中所有的C—H、C—O類官能團(tuán)均會(huì)隨著揮發(fā)分一起析出，特別是含O及脂類結(jié)構(gòu)基本消失。根據(jù)上述分析，脂肪烴結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律與文獻(xiàn)[14]的報(bào)道相一致。

表2 不同熱解溫度(θ)下干酪根中脂肪鏈的相對(duì)含量Table 2 Relative content of the aliphatic chain under different pyrolysis temperatures (θ)

圖3 干酪根中脂肪鏈的相對(duì)含量隨熱解溫度(θ)的變化規(guī)律Fig.3 Relative content of the aliphatic chain with the pyrolysis temperature (θ) change rule

2.3 干酪根中脂肪烴熱解支鏈化程度的分析

由于不同成熟度的干酪根在3000～2800 cm處均會(huì)出現(xiàn)脂肪烴的吸收帶，各個(gè)譜圖相互重疊，難以做出正確的吸收峰歸屬分析，因此筆者根據(jù)脂肪烴區(qū)域紅外譜圖的二階導(dǎo)數(shù)確定峰的具體位置，并且利用高斯擬合的方法，對(duì)干酪根FT-IR光譜的3000～2800 cm-1范圍內(nèi)脂肪烴區(qū)域的吸收峰進(jìn)行分峰擬合，擬合結(jié)果如圖4所示。二階導(dǎo)數(shù)曲線如圖4 中的小圖所示，二階導(dǎo)數(shù)曲線的負(fù)向存在5個(gè)吸收峰：2950～2975 cm-1、2915～2940 cm-1、2880～2890 cm-1、2865～2885 cm-1、2840～2870 cm-1分別對(duì)應(yīng)著—CH3和—CH2—的反對(duì)稱吸收峰，—CH—的伸縮振動(dòng)吸收峰，—CH3和—CH2—的對(duì)稱振動(dòng)吸收峰。

圖4 干酪根在3000～2800 cm-1處CHx的Gaussian擬合曲線Fig.4 Gaussian fitting curve of kerogen in the range from 3000 to 2800 cm-1(1) Experimental curve (black)； (2) Fitted curve (red)；(3) 2851 cm-1 Symmetric R2CH2； (4) 2893 cm-1 Symmetric RCH3；(5) 2922 cm-1 Asymmetric R2CH2；(6) 2954 cm-1 Asymmetric RCH3

通過測定固定基團(tuán)在不同波數(shù)下的吸收強(qiáng)度，利用紅外光譜中吸收峰面積的比值可以評(píng)價(jià)干酪根中脂肪鏈的支化程度。一般認(rèn)為，油頁巖中脂肪族碳是揮發(fā)分的主要母質(zhì)，尤其是亞甲基碳[15]，因此脂肪族中亞甲基(—CH2—)的含量直接影響頁巖油的產(chǎn)量。筆者利用高斯擬合的方法，分別計(jì)算所選取的熱解溫度下—CH2—與—CH3吸收峰面積的比值隨熱解溫度的變化，以此來判斷不同熱解溫度下干酪根中脂肪鏈的長度，以及支鏈化的程度，得到的結(jié)果見圖5。圖5(1)為—CH2—的對(duì)稱伸縮振動(dòng)積分面積與—CH3對(duì)稱伸縮振動(dòng)積分面積的比值，圖5(2)為—CH2—的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)積分面積與—CH3反對(duì)稱伸縮振動(dòng)積分面積的比值。

由圖5可知，在整個(gè)過程中—CH2—與—CH3對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰面積的比值變化幅度不大，而—CH2—與—CH3反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰面積比峰值曲線與質(zhì)量損失速率曲線上的峰值曲線所對(duì)應(yīng)的熱解溫度相一致，說明選取—CH2—與—CH3反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰面積的比值分析干酪根內(nèi)部支鏈化程度更加具有可靠性。由圖5(2)可知，隨著熱解溫度的升高，干酪根中脂肪烴分子支鏈化程度呈現(xiàn)先減小后增大然后又減小的變化趨勢，推測產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是剛開始熱解溫度不高，干酪根中脂肪族結(jié)構(gòu)并未大量脫落，在熱解溫度為350℃左右—CH2—與—CH3反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰面積的比值達(dá)到最小值2.133；隨著熱解溫度的升高，當(dāng)達(dá)到生油產(chǎn)氣速率的峰值時(shí)，即熱分解速率最大時(shí)，干酪根中大量的脂肪烴開始裂解，表現(xiàn)為—CH2—和—CH3反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰面積的比值不斷增大，在熱解溫度為470℃左右達(dá)到最大值7.064；在熱解溫度>500℃后干酪根中脂肪烴大都已從干酪根中裂解出來，繼續(xù)加熱，變化不大。說明干酪根中脂肪鏈的支鏈化程度與熱分解速率的變化密切相關(guān)，并且熱解速率最大時(shí)，對(duì)應(yīng)的支鏈化程度也最大。

圖5 不同熱解溫度(θ)下干酪根中—CH2——CH3吸收峰面積的比值Fig.5 The absorption peak area ratio of —CH2—/—CH3at different pyrolysis temperatures (θ)(1) —CH2—/—CH3 symmetry; (2) —CH2—/—CH3 antisymmetric

3 結(jié) 論

(1)熱解過程中干酪根中脂肪烴區(qū)域吸收峰的強(qiáng)度逐漸減小并最終消失，通過分峰擬合判斷出該區(qū)域主要由5種峰疊加而成，脂肪鏈的相對(duì)含量隨熱解溫度的變化呈現(xiàn)出2個(gè)先減小后增大的變化趨勢，最大值可達(dá)到35.6%。

(2)干酪根中脂肪烴分子支鏈化程度呈現(xiàn)出先減小后增大，然后又減小的變化趨勢，并且在470℃左右時(shí)—CH2—和—CH3的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰面積比值達(dá)到最大值為7.064，整個(gè)變化過程與DTG曲線變化時(shí)所對(duì)應(yīng)的熱解溫度相一致，說明干酪根的支鏈化程度與熱分解速率密切相關(guān)，在熱解過程中干酪根熱分解速率越大，脂肪鏈的支鏈化程度越大?！狢H2—和—CH3對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰面積的比值隨熱解溫度的變化幅度不大，說明利用—CH2—和—CH3反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰面積的比值來判斷脂肪烴分子支鏈化程度更加具有可靠性。

[1] BEHAR F， VANDENBROUCKE M. Chemical modelling of kerogens[J].Organic Geochemistry， 1987， 11(1)： 15-24.

[2] FAULON J L， VANDENBROUCKE M， DRAPPIER J M， et al. 3D chemical model for geological macromolecules[J].Organic Geochemistry， 1990， 16(90)： 981-993.

[3] CHARLAND J P， MACPHEE J A， GIROUX L， et al. Application of TG-FTIR to the determination of oxygen content of coals[J].Fuel Processing Technology， 2003， 81(3)： 211-221.

[4] EIGENMANN F， MACIEJEWSKI M， BAIKER A. Quantitative calibration of spectroscopic signals in combined TG-FTIR system[J].Thermochimica Acta， 2006， 440(1)： 81-92.

[5] 楊景標(biāo)， 蔡寧生. 應(yīng)用TG-FTIR聯(lián)用研究催化劑對(duì)煤熱解的影響[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào)， 2007， 34(6)： 650-654. (YANG Jingbiao， CAI Ningsheng. A TG-FTIR study on catalytic pyrolysis of coal[J].Journal of Fuel Chemistry & Technology， 2007， 34(6)： 650-654.)

[6] 楊昌炎， 楊學(xué)民， 呂雪松， 等. 分級(jí)處理秸稈的熱解過程[J].過程工程學(xué)報(bào)， 2005， 5(4)： 379-383. (YANG Changyan, YANG Xuemin, Lü Xuesong， et al. Pyrolysis of straw obtained from stagewise treatment[J].Journal of Process Engineering， 2005， 5(4)： 379-383.)

[7] 薛向欣， 劉艷輝， 李勇， 等. 紅外光譜法研究油頁巖及干酪根的生油能力[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)， 2010， 31(9)： 1292-1295. (XUE Xiangxin， LIU Yanhui， LI Yong， et al. Study on oil producibility from oil shale and kerogen by infrared spectra[J].Journal of Northeastern University (Natural Science)， 2010， 31(9)： 1292-1295.)

[8] 王擎， 許祥成， 遲銘書， 等. 干酪根組成結(jié)構(gòu)及其熱解生油特性的紅外光譜研究[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào)， 2015， 43(10)： 1158-1166. (WANG Qing， XU Xiangcheng， CHI Mingshu， et al. FT-IR study on composition of oil shale kerogen and its pyrolysis oil generation characteristics[J].Journal of Fuel Chemistry & Technology， 2015， 43(10)： 1158-1166.)

[9] 汪瑗， 阿里木江·艾拜都拉. 波譜綜合解析指導(dǎo)[M].北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， 2008： 24-25.

[10] 傅家謨， 秦匡宗. 干酪根地球化學(xué)[M].廣州： 廣東科技出版社， 1995： 135-170.

[11] 馮杰， 李文英， 謝克昌. 傅立葉紅外光譜法對(duì)煤結(jié)構(gòu)的研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2002， 31(5)： 362-366. (FENG Jie， LI Wenying， XIE Kechang. Research on coal structure using FT-IR[J].Journal of China University of Mining & Technology， 2002， 31(5)： 362-366.)

[12] 張學(xué)軍， 嚴(yán)曉虎， 李佩珍， 等. 干酪根中類脂肪鏈含量的測定及石油地質(zhì)意義[J].沉積學(xué)報(bào)， 2004， 22(4)： 711-717. (ZHANG Xuejun， YAN Xiaohu， LI Peizhen， et al. The method of determination of aliphatic content in kerogen by quantitative FT-IR and its petroleum geology significance[J].Acta Sedimentologica Sinica， 2004， 22(4)： 711-717.)

[13] 梁虎珍， 王傳格， 曾凡桂， 等. 應(yīng)用紅外光譜研究脫灰對(duì)伊敏褐煤結(jié)構(gòu)的影響[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào)， 2014， 42(2)： 129-137. (LIANG Huzhen， WANG Chuange， ZENG Fangui， et al. Effect of demineralization on lignite structure from Yinmin coalfield by FT-IR investigation[J].Journal of Fuel Chemistry and Technology， 2014， 42(2)： 129-137.)

[14] 李慶釗， 林柏泉， 趙長遂， 等. 基于傅里葉紅外光譜的高溫煤焦表面化學(xué)結(jié)構(gòu)特性分析[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)， 2011， 31(32)： 46-52. (LI Qingzhao， LIN Baiquan， ZHAO Changsui， et al. Based on the Fourier infrared spectrum characteristic analysis of high temperature coal tar surface chemical structure[J].Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering， 2011， 31(32)： 46-52.)

[15] 秦匡宗， 吳肖令. 撫順油頁巖熱解成烴機(jī)理——固體13C 核磁波譜技術(shù)的應(yīng)用[J].石油學(xué)報(bào)(石油加工)， 1990， 6(1): 36-44. (QIN Kuangzong， WU Xiaoling. Hydrocarbon formation mechanism of Fushun oil shale during pyrolysis—A study with solid state13C NMR spectroscopic techniques[J]. Acta Petrolei Sinica (Petroleum Processing Section)， 1990， 6(1)： 36-44.)

Pyrolysis Properties of Kerogen and the Determination of Aliphatic Content of Chain

WANG Qing， ZHANG Yan， CHI Mingshu

(EngineeringResearchCenterofOilShaleComprehensiveUtilization，MinistryofEducation，NortheastElectricPowerUniversity，Jilin132012，China)

Using the thermogravimetric and infrared analysis technologies，the Chinese Yanji pools for the shale kerogen pyrolysis characteristics and the content of aliphatic chain under different terminal temperatures were studied. The results showed that， the absorption peak intensity of the aliphatic hydrocarbon areas gradually decreases and eventually disappears during the process of pyrolysis， and the content of the aliphatic chain can reach 35.6%. With the temperature change, there were two change trends of increase following a decrease， with the final one close to zero. With increasing pyrolysis temperature， aliphatic hydrocarbon molecules in kerogen branched degree increased， but when the temperature was too high， the branching process reduced rapidly. —CH2and —CH3absorption peak area ratio reached its maximum at 7.06， which corresponds to the largest peak value in the DTG curves. This implies that the aliphatic hydrocarbon molecules in kerogen branched degree of mineralization has a close relationship with the thermal decomposition rate of kerogen; and the greater the thermal decomposition rate, the greater the aliphatic hydrocarbon molecules branched chain.

kerogen； pyrolysis； FT-IR spectroscopy； aliphatic hydrocarbon

2016-07-27

國家自然科學(xué)基金(51276034)、長江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃(IRT13052)項(xiàng)目資助

王擎，男，教授，博士，主要研究方向?yàn)橛晚搸r綜合開發(fā)利用及潔凈煤技術(shù)；Tel：0432-64807366;Fax：0432-64806281;E-mail：rlx888@126.com

1001-8719(2017)04-0771-06

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10.3969/j.issn.1001-8719.2017.04.023