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研究深层原油热解成气过程对油气资源潜力的评估具有深远意义,而高温高压热模拟实验则是探索油气形成机制的重要手段之一。为研究原油中饱和分的高温高压热解行为,本研究选择十八烷作为模型化合物,通过热模拟实验考察了温度、压力、水、热解时间等因素对十八烷热解性能的影响,同时进行了十八烷与十氢萘、乙基苯的混合裂解实验,考查了十氢萘、乙基苯对十八烷裂解行为的影响。通过对裂解气进行气相色谱分析,计算裂解气的产率,得出十八烷热解的产气特征;对部分液体裂解产物进行气相色谱.质谱分析和1H和13C核磁共振分析,确定液相热解产物的组成,探讨十八烷的热解机理。
结果表明,在390℃和450℃下,压力增大均抑制了十八烷的裂解产气过程。但温度不同时,相同压力阶段产气率的变化率存在差异,说明压力、温度对烃类热裂解的影响存在一定的协同作用。在低温段和高温段,十八烷裂解的产气率均随温度升高而增大,裂解产物中甲烷等低分子气态烃的含量随温度变化显著增加。十氢萘和乙基苯在十八烷与十氢萘、十八烷与乙基苯混合体系中的含量,对两混合热解体系的产气率有明显影响。390℃时,两混合裂解体系产气率均较低;450℃时,十氢萘质量分数约为30%时,十八烷与十氢萘体系的产气率达到峰值并基本保持不变,而十八烷和乙基苯混合裂解体系的产气率则随乙基苯的含量线性增加。水、十氢萘对十八烷裂解产气率的影响与温度有关,低于450℃时,水和十氢萘对十八烷的热解过程影响较小;高于450℃时,水和十氢萘均明显促进十八烷裂解产气。随着反应时间的增加,十八烷、十八烷与十氢萘、十八烷与乙基苯体系的裂解产气率逐渐升高。通过对液相产物的GC-MS、NMR数据分析可知,不同温度下裂解程度以及裂解产物的链长相差较大,且有聚合现象存在;压力不同时,裂解产物的链长以及同类型氢、碳的含量不同,但是含量与压力之间的关系较为复杂,难以准确定量分析。十八烷与乙基苯混合裂解时,芳环的断裂方式主要在α位,乙基苯促进了十八烷的裂解反应,并抑制了链自由基之间的聚合。