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油頁(yè)巖由少量的有機(jī)質(zhì)和大量的無(wú)機(jī)礦物質(zhì)組成，且無(wú)機(jī)礦物質(zhì)骨架包覆著有機(jī)物質(zhì)。有機(jī)質(zhì)含量通常小于總質(zhì)量的35%，無(wú)機(jī)礦物質(zhì)含量通常占總質(zhì)量的50%~85%。油頁(yè)巖的利用途徑主要包括直接燃燒發(fā)電和熱解制取頁(yè)巖油。直接燃燒是將油頁(yè)巖中儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，該利用方式較為簡(jiǎn)單，但過(guò)程中的能源回收率較低，難以充分利用油頁(yè)巖的價(jià)值；油頁(yè)巖熱解是指在隔絕空氣（或惰性氣氛）條件下將油頁(yè)巖加熱到450~550℃，其中的有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生頁(yè)巖油、可燃?xì)夂桶虢沟倪^(guò)程。油頁(yè)巖熱解生成的頁(yè)巖油在品質(zhì)上與天然石油類(lèi)似，因此油頁(yè)巖也被稱(chēng)為“人造石油”。熱解產(chǎn)生的頁(yè)巖油可以不經(jīng)加工而直接用作燃料，也可通過(guò)加氫精煉過(guò)程制備多種化工產(chǎn)品。與燃燒發(fā)電相比，熱解制油可更有效地利用油頁(yè)巖的資源價(jià)值。
如前所述，在隔絕空氣（或惰性氣氛）條件下將油頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)加熱到450~550℃而發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程稱(chēng)為油頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)的熱解過(guò)程。熱解是油頁(yè)巖轉(zhuǎn)化過(guò)程的必要步驟，也是目前油頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為頁(yè)巖油的主要方法。
油頁(yè)巖熱解過(guò)程：油頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)的熱解過(guò)程根據(jù)溫度不同可大概分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段為室溫至200℃，該階段主要發(fā)生吸附水和氣體的脫除；第二個(gè)階段為200~350℃，該溫度段內(nèi)羥基和羧基逐漸脫除生成H2O和CO2等氣體，另外有機(jī)質(zhì)發(fā)生解聚產(chǎn)生瀝青中間體和一些有機(jī)小分子氣體；第三個(gè)階段（350~550℃）為有機(jī)質(zhì)熱解的主要階段，該階段內(nèi)瀝青中間體以及有機(jī)質(zhì)殘?jiān)鼘l(fā)生分解產(chǎn)生油、氣和半焦。
油頁(yè)巖生產(chǎn)頁(yè)巖油的工藝核心是熱解，而油頁(yè)巖熱解產(chǎn)生的揮發(fā)分則是頁(yè)巖油氣形成的來(lái)源。通常有機(jī)質(zhì)的熱分解機(jī)制可以分為兩步：首先有機(jī)質(zhì)發(fā)生分子層次的共價(jià)鍵斷裂，生成初始自由基碎片；隨著溫度的升高這些自由基碎片之間相互發(fā)生一系列的二次反應(yīng)（裂解、交聯(lián)、縮聚），最終形成宏觀上的揮發(fā)物與半焦產(chǎn)物。
