【摘要】 关于固体化石燃料热重分析热解动力学的研究现状，有以下几个方面需要进一步研究

化石能源是现代人类社会的基本能源，对社会经济发展具有重要贡献。化石能源开发利用的数量和水平对提高人民生活水平、增强国家竞争力具有重要作用[1]。然而，石油这种不可再生的化石燃料的消耗量近年来一直在稳步增加，而储量却在不断减少，导致了严重的环境问题。化石能源作为战略物资的不可替代性和不可或缺性，以及其他能源应用中存在的技术问题，化石能源将在很长一段时间内在能源结构中发挥重要作用固体化石燃料是一种大分子有机质含量丰富的化石能源，主要包括油页岩和煤。热解可以从这些化石燃料中产生液态石油和天然气。

 

此外，了解油页岩热解的动力学参数和产物对指导油页岩的原位开采也具有重要意义因此，为了减缓化石燃料的枯竭，减少热解过程对环境造成的污染，有必要对固体化石燃料的热解过程和动力学原理进行全面系统的研究和分析，指导勘探开发，提高资源利用率。油页岩的热解过程包括水等挥发性组分的去除、有机物的热解和矿物的分解。有机质热解是油页岩生油的主要过程，主要包括干酪根热解生成沥青、气态烃和油，沥青进一步热解生成气态产物、油和小分子有机质，缩聚生成芳香族化合物Qing等通过结构表征和热解实验研究了抚顺油页岩和干酪根的热解机理。将有机质的热解可以分为两个阶段:第一阶段是化学键断裂形成脂肪族烃结构，如正构烷烃、异烷烃、烯烃等。第二阶段是芳构化反应。具体可能的开裂路径如图1所示。

 

图1. 抚顺油页岩干酪根重排热解机理[1]

 

煤可以通过热化学转化来发电、生产化学品和液体燃料。煤热解主要包括有机物分解、轻组分挥发、残留物冷凝、二次分解、冷凝产物再冷凝等过程。简化后的流程如图2所示。利用热重动力学分析了解不同煤阶煤从煤到焦的结构演化过程，对开发先进的煤炭利用技术具有重要意义。关于固体化石燃料热重分析热解动力学的研究现状，有以下几个方面需要进一步研究:首先，在影响因素研究方面，固体化石燃料热解动力学主要集中在实验条件、催化等因素上，而固体化石燃料的类型、成熟度、有机质组成等影响因素还需要进一步探讨和研究，这对于判断油页岩等固体化石燃料的生油潜力和热解勘探生产具有重要意义。

 

此外，在催化方面，还需要研究额外的催化材料来提高热解的产油率和选择性，并在分子水平上进一步研究催化机理。二是可以考虑增强热重法相关的实验设备，如改进仪器以扩大实验条件范围(加快升温速率)，结合更多仪器并扩展仪器功能，不断改进实验和计算方法，准确区分热解生烃失重过程和其他失重过程;可显著扩大固体化石燃料热重分析的应用范围和价值。

 

图2. 重排烟煤热解过程中主要反应示意图[1]

 

[1] Li Y, Li J, Zhou S, Meng B, Wu T. A review on thermogravimetric analysis-based analyses of the pyrolysis kinetics of oil shale and coal. Energy Sci Eng. 2024; 12: 329-355..

 

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