【摘 要】
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油基钻屑中存在较多的有机烃和少量的有害成分,包括石油烃、重金属和水溶性盐等,不适当的处理会对环境和人类健康造成严重影响,因此油基钻屑的高效无害化处理与资源化利用成为当前的研究热点。本文研究了四川省威远地区油基钻屑的基本理化性质、浸出毒性分析和热解产物基本性质,利用热分析天平考察了油基钻屑的热解和燃烧特性,建立了不同的动力学模型研究不同升温速率对油基钻屑热解和燃烧过程的影响,为威远油基钻屑的工业化处
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油基钻屑中存在较多的有机烃和少量的有害成分,包括石油烃、重金属和水溶性盐等,不适当的处理会对环境和人类健康造成严重影响,因此油基钻屑的高效无害化处理与资源化利用成为当前的研究热点。本文研究了四川省威远地区油基钻屑的基本理化性质、浸出毒性分析和热解产物基本性质,利用热分析天平考察了油基钻屑的热解和燃烧特性,建立了不同的动力学模型研究不同升温速率对油基钻屑热解和燃烧过程的影响,为威远油基钻屑的工业化处理提供基础实验数据支撑。实验结果表明,威远油基钻屑含油率为7.87%,热解产物中热解气平均热值约为20327 k J/m~3,其中氢气占比30.64%,CO2占比约43%。热解油主要成分为柴油馏分,H/C比为1.90,其中直链烷烃为主要成份,占比65.65%,碳数主要分布于C12～C25。油基钻屑热解失重可以分为两个阶段,第一阶段挥发阶段为小分子有机物的挥发与少量热解（100～280℃）,第二阶段热解阶段为大分子有机物的热解与少量挥发析出（280～400℃）,热失重曲线随着升温速率的提高向高温区偏移。建立不同的动力学模型计算结果表明,三种模型方法拟合度均较高,总包一级反应动力学模型求解得到挥发阶段平均活化能为37.734 k J·mol-1,热解阶段平均活化能为67.61 k J·mol-1。Firedman模型求解得出油基钻屑热解阶段由约73 k J·mol-1升至约109 k J·mol-1。DAEM模型计算得出热解阶段由约63 k J·mol-1升高至约80 k J·mol-1。油基钻屑燃烧失重也分为两个阶段,第一阶段为小分子燃烧挥发阶段,第二阶段为大分子有机物燃烧阶段,两个阶段总失重约为16%。总包一级反应动力学模型计算得到两个阶段燃烧平均活化能均约为32 k J·mol-1。Firedman动力学模型计算得到燃烧过程热解阶段活化能为60 k J·mol-1～214 k J·mol-1。DAEM模型计算得出燃烧过程热解阶段活化能为56 k J·mol-1～238 k J·mol-1。Firedman模型与DAEM模型均能较好的解释油基钻屑燃烧过程。
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