オイル シェールは、ケロゲンの化学構造がその応用の基礎となる潜在的な代替化石エネルギー源であり、現在、シェール オイルとガスを生成するための熱分解またはレトルトに使用されています。
油頁岩の熱分解は、ケロジェンの構造を調べるための最も直接的な化学的方法であり、共有結合の切断後のフリーラジカルの生成 (一次反応と呼ばれる) と、フリーラジカルフラグメントのカップリングによる揮発性物質 (シェール石油とガス) とチャー (二次反応と呼ばれる)。
残念ながら、二次反応 (縮合など) の発生を防ぎ、共有結合を選択的に切断することは困難であり、その結果、材料の元の構造を表していない製品が生成されます。したがって、ケロゲンの共有結合を切断することによって得られる一次生成物の内容と組成に関する限られた情報は、文献で見つけることができます。
超臨界エタノリシスは、化学抽出の一種であり、石炭やリグニンなどの有機物をいくつかの弱い結合を壊すことによって効果的に解重合することができます。この研究では、超臨界エタノリシスにより、花甸ケロゲン (HDK) の化学構造の弱い結合 (O 含有、N 含有、および S 含有官能基を含む) に関する新しい洞察が得られ、その結果、生成物、低分子化合物が得られました。 (SMC) が特定されました。 375℃でのエタノール分解後、脂肪酸エステル、脂肪酸、アルカン、アルコール、芳香族、N含有有機化合物（NCO）、およびSを含むSMCへの弱い結合を切断することにより、HDKの87.4％が変換されたことがわかりました。 -有機化合物 (SCO) を含む
SMC には、炭素数 4 ～ 26 の脂肪酸エステルおよび脂肪酸が 52.0 %、炭素数 14 ～ 22 のアルカンが 11.4 %、単環および二重環の芳香族クラスターを持つ芳香族化合物が 19.1 %、5.4 %アルコール、5.0 % NOC、1.9 % SCO、および 5.4 % バイオマーカー。 FTIR および C NMR を使用して、HDK とその残基の変化を特徴付けました。これは、SMC が存在し、エタノールに不溶性の固体芳香族クラスターに弱い結合で接続されていることをさらに示しています。 375 C でのエタノール分解後、FTIR は、ほとんどのエステル結合とエーテル結合が切断され、多数の小分子化合物が形成されたことを示しています。したがって、87.4 % のケロゲンの有機質量が超臨界エタノールに可溶になりました。
この結果は、HDK が酸素含有官能基 (C-O や O-C=O など) の結合を持つこれらの SMC で構成される複雑な網状構造を含むことを示しています。さらに、エタノリシス生成物の GC/MS 分析によると、HDK に関する多くの構造情報が得られました。オイルシェールの熱分解中に、これらの弱い結合が最初に切断され、上記の SMC が分子状態またはラジカル状態で生成されます。これは、一次反応からのほとんどの化合物であり、石油とガスを生成するための 2 番目の反応を容易に受けます。
これらの調査結果は、「超臨界エタノリシスによる華甸ケロゲンの化学構造への新しい洞察:小分子化合物への弱い結合の切断」という題名の記事で説明されており、最近燃料処理技術ジャーナルに掲載されました。 この作業は、北京化工大学の Qing Liu、 Weize Wu、 Qian Wang、 Shuhang Ren、および Qingya Liu と、 太原師範大学の Yucui Hou によって実施されました。
