Εξέταση Ασθενών Δεσμών στο Huadian Kerogen με Υπερκρίσιμη Αιθανόλυση
Ο σχιστόλιθος πετρελαίου είναι μια πιθανή εναλλακτική πηγή ορυκτών ενέργειας, της οποίας η χημική δομή του κερογόνου αποτελεί τη βάση της εφαρμογής του, προς το παρόν για πυρόλυση ή αντιστάθμιση για την παραγωγή σχιστολιθικού πετρελαίου και αερίου.
Η πυρόλυση του πετρελαϊκού σχιστόλιθου είναι η πιο άμεση χημική μέθοδος για την ανίχνευση της δομής του κερογόνου, η οποία μπορεί να θεωρηθεί ως δύο στάδια:δημιουργία ελεύθερων ριζών μετά τη διάσπαση ομοιοπολικών δεσμών (που ονομάζονται πρωτογενείς αντιδράσεις) και σύζευξη θραυσμάτων ελεύθερων ριζών για το σχηματισμό πτητικών (σχιστόλιθος πετρέλαιο και αέριο) και άνθρακα (ονομάζονται δευτερογενείς αντιδράσεις).
Δυστυχώς, είναι δύσκολο να αποτραπεί η εμφάνιση δευτερογενών αντιδράσεων (όπως η συμπύκνωση) και η επιλεκτική διάσπαση των ομοιοπολικών δεσμών, με αποτέλεσμα προϊόντα που δεν είναι αντιπροσωπευτικά της αρχικής δομής του υλικού. Ως εκ τούτου, περιορισμένες πληροφορίες σχετικά με το περιεχόμενο και τη σύνθεση των πρωτογενών προϊόντων, τα οποία λαμβάνονται με τη διάσπαση των ομοιοπολικών δεσμών στο κηρογονίδιο, μπορούν να βρεθούν στη βιβλιογραφία.
Η υπερκρίσιμη αιθανόλυση είναι ένα είδος χημικής εκχύλισης που μπορεί να αποπολυμερίσει αποτελεσματικά οργανική ύλη όπως ο άνθρακας και η λιγνίνη με τη διάσπαση ορισμένων αδύναμων δεσμών. Σε αυτήν την εργασία, αποκτήθηκαν νέες γνώσεις σχετικά με τους αδύναμους δεσμούς (συμπεριλαμβανομένων λειτουργικών ομάδων που περιέχουν O, που περιέχουν N και S) των χημικών δομών του κερογόνου Huadian (HDK) με υπερκρίσιμη αιθανόλυση και τα προκύπτοντα προϊόντα, μικρές μοριακές ενώσεις (SMCs), ταυτοποιήθηκαν. Διαπιστώθηκε ότι, μετά την αιθανόλυση στους 375 C, το 87,4 % της HDK μετατράπηκε με διάσπαση των ασθενών δεσμών σε SMCs, συμπεριλαμβανομένων εστέρων αλειφατικού οξέος, αλειφατικών οξέων, αλκανίων, αλκοόλων, αρωματικών, οργανικών ενώσεων που περιέχουν N (NCOs) και S -που περιέχουν οργανικές ενώσεις (SCOs).
Στα SMCs, υπάρχουν 52,0 % εστέρες αλειφατικού οξέος και αλειφατικά οξέα με αριθμό άνθρακα από 4 έως 26, 11,4 % αλκάνια με αριθμούς άνθρακα από 14 έως 22, 19,1 % αρωματικές ενώσεις με αρωματικά σμήνη ενός δακτυλίου και διπλού δακτυλίου, 5,4 % αλκοόλες, 5,0 % NOCs, 1,9 % SCOs και 5,4 % βιοδείκτες. Τα FTIR και C NMR χρησιμοποιήθηκαν για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών του HDK και των υπολειμμάτων του, τα οποία αποδεικνύουν περαιτέρω ότι τα SMCs είναι παρόντα και συνδέονται με ασθενείς δεσμούς σε στερεές αρωματικές συστάδες αδιάλυτες στην αιθανόλη. Μετά την αιθανόλυση στους 375 C, το FTIR δείχνει ότι σχεδόν οι εστερικοί και αιθερικοί δεσμοί έσπασαν, σχηματίζοντας αριθμούς μικρών μοριακών ενώσεων, και έτσι το 87,4 % της οργανικής μάζας κερογόνου έγινε διαλυτό σε υπερκρίσιμη αιθανόλη.
Το αποτέλεσμα δείχνει ότι το HDK περιέχει μια σύνθετη δικτύωση που αποτελείται από αυτά τα SMC με τη σύνδεση μιας λειτουργικής ομάδας που περιέχει οξυγόνο (όπως C−O και O−C=O). Επιπλέον, ελήφθησαν πολλές δομικές πληροφορίες σχετικά με την HDK σύμφωνα με την ανάλυση GC/MS των προϊόντων αιθανόλυσης. Κατά τη διάρκεια της πυρόλυσης του πετρελαϊκού σχιστόλιθου, αυτοί οι ασθενείς δεσμοί πρώτα σπάνε και τα παραπάνω SMC παράγονται σε μοριακές ή ριζικές καταστάσεις, που είναι οι περισσότερες ενώσεις από τις πρωτεύουσες αντιδράσεις και υφίστανται εύκολα τις δεύτερες αντιδράσεις για να δώσουν πετρέλαιο και αέριο.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο New insight into the chemical structures of Huadian kerogen with supercritical ethanolysis:Cleavage of ضعیف δεσμών σε μικρές μοριακές ενώσεις, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Fuel Processing Technology. Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους Qing Liu, Weize Wu, Qian Wang, Shuhang Ren και Qingya Liu από το University of Chemical Technology του Πεκίνου και Yucui Hou από το Ταϊγιουάν Normal University.
