生物油热解及燃烧特性分析

对由木粉热解所得的生物油样品分别进行了氮气与氧气气氛下不同升温速率的热重分析试验.结果表明:生物油的热解分为两个阶段,第一阶段为生物油中低沸点有机物的挥发以及各组分间反应生成各类产物的过程,第二阶段为各种重组分的裂解过程;生物油的燃烧分为3个阶段,即前期的挥发与裂解和最后焦炭的燃烧过程.提高升温速率使氮气气氛中生物油样品的初始失重温度、失重峰值温度及对应的最大失重速率均有所增大,且在较高升温速率(20℃min)下,较少含炭残余物形成.随升温速率升高,生物油着火温度提高,最终失重率无变化.最后根据热重数据对热解与燃烧各段反应进行了动力学拟合.     

生物油蒸馏残渣热解特性研究

采用TGA Q500热分析仪和傅里叶变换红外光谱仪联用技术,对生物油蒸馏残渣在不同升温速率下的热解动力学特性进行分析研究。结果表明:生物油蒸馏残渣热解可分为小分子物质挥发析出、大分子物质裂解和焦炭产生3个阶段,热解产物主要为水、烷烯烃、CO_2和芳香类物质。在不同升温速率10、20、30℃/min下,热解主要阶段反应级数均为2级,活化能分别为74.19、72.52和69.05 kJ/mol。随着升温速率的增大,热重曲线整体向高温区移动,热解主要阶段活化能逐渐减小。     

植物化工醇废液热解动力学研究

为了研究植物化工醇废液的热解反应机理,将废液置于氮气气氛下进行加热反应。利用热重分析仪考察了不同升温速率对废液热解反应影响,得到了TG/DTG曲线。实验结果表明废液热解反应有五个波动峰,以及蒸发、热解和无机盐反应三个过程,利用Coats-Redfern法计算了动力学参数,热解过程活化能和频率因子均最小,无机盐反应过程最大,活化能大小与升温速率和反应阶段有关。改变升温速率并不会明显改变热解反应特性,热解过程主要是挥发分析出,失重比和失重速率均最大。     

基于TG-FTIR的生物油重质组分热解特性研究

和用热重红外技术在线分析了3种生物油重质组分模型化合物(丁香酚、3,4.二甲氧基苯甲醛、左旋葡聚糖)在10,20,30℃C/min升温速率下的热解特性.热重试验结果表明:酚类物质最易热解,其次是醛类物质,再次是糖类物质;提高升温速率有利于热解反应的进行,但对最终失重量无影响.红外检测数据表明:左旋葡聚糖的热解分为两段,前段主要为脱水反应,生成醛等小分子物质,后段遵循醛类物质热解的机理,主要产物为小分子的不饱和烃类和CO_2,并伴随有少量的醚和H_2O生成.     

富氮生物油理化性质表征及其热解特性研究

利用松木生物油和尿素制备了富氮生物油,对富氮生物油的主要物理性质进行了测定,利用气质联用仪对其化学组成进行了分析,借助热重红外仪重点分析了富氮生物油的热分解特性以及主要热解产物的释放规律,并与生物油的热解特性进行了比较。理化分析表明,由于富氮生物油制备过程中发生的聚合反应使其中的小分子有机化合物含量减少,运动粘度增大。富氮生物油热解经历轻质组分的挥发和重质组分的解聚或缩聚两个失重阶段,富氮生物油中重质组分含量的增加导致其最终的热解残渣量增加。热解产物的红外光谱分析表明,富氮生物油热解过程中释放出NH3,有利于富氮生物油的再燃脱硝。     

生物油热解气化的TG-FTIR分析

该文主要目的是了解生物油的热解气化特性及气体产物的析出特性,采用木屑快速热解生物油为对象,利用热重与傅立叶红外分析仪联用对生物油的热解气化行为进行实验研究。实验结果表明生物油的热解分为两个阶段:挥发分的快速析出(200～300℃)与生物油的碳化,生物油的热解气化符合三维扩散模型,且随着升温速率的升高热解活化能先升高后降低。红外分析结果表明生物油热解气化的主要气体产物为CO、CO_2、CH_4、H_2O和碳氢化合物等小分子气体,有机化合物的析出主要在低温段,而生物油中重质组分的裂解主要在中高温度段。     

玉米秸秆和海藻共热解特性研究

为解决陆地生物质资源短缺,开发水生生物质有效替代部分陆地生物质迫在眉睫。通过热重法研究玉米秸秆和海藻共同热解的特性,重点考察掺混比例和升温速率的影响,并对混合样品的热力学特性和动力学特性进行分析。结果显示,热解分为干燥、挥发分析出及焦炭热解三个阶段。掺配后的混合样品最终失重率与最大失重速率均小于纯秸秆与纯海藻。随着海藻掺配比例的增加,可燃性指数Ca先增大后减小,燃尽特性指数K递减,热解特性指数S先增大后减小。不同升温速率工况下,在热解区间（200～600℃）,随着升温速率的升高,样品的热重曲线右移,失重率越来越大,最大失重速率先减小后增大,30℃/min时最小。Ca在递减,K、S呈增加趋势。动力学研究结果表明,不同掺配比例工况下,混合样品存在明显的协同作用,降低了共热解所需活化能。在不同升温速率工况下,升温速率越大,所需要的活化能越小,样品越容易发生热解。     

干燥前后稻壳的热解及其动力学特性

为研究热风干燥预处理对热解过程的影响,采用热重分析法在不同升温速率下对干燥前后的稻壳进行了热解实验。结果表明:稻壳失重过程可以分为4个阶段,随着升温速率的提高,热重曲线向高温处移动,最大热解速率明显提高。组分分析、FTIR分析和扫描电镜结果表明:干燥对稻壳的组分和化学结构没有影响,但改变了稻壳的表面结构,干燥有利于挥发分的生成。最后对稻壳热解动力学特性进行了研究,获得了反应活化能、频率因子等热解动力学参数。     

污泥热解油的燃烧特性及动力学模型

利用热重分析(TG)对污泥热解油的燃烧特性进行了研究,污泥热解油的燃烧过程分为两个阶段.第1阶段为轻质有机物挥发后与氧发生均相燃烧,第2阶段为难挥发有机物与氧发生非均相燃烧,其中第1阶段燃烧反应是其失重的主要原因.分析了升温速率对燃烧特性的影响,发现增大升温速率有利于燃烧.对燃烧过程中烟气的排放规律进行了红外分析(FTIR),从另一角度印证了热重分析的结果.根据热重曲线建立动力学模型,分别对不同升温速率下燃烧过程的两个阶段进行动力学参数计算.活化能的变化趋势再次表明提高升温速率有利于污泥热解油的燃烧.     

污泥与木屑共热解特性研究

文章采用污泥、木屑为原料,在氮气气氛下进行热重实验,研究了升温速率和木屑添加量对污泥与木屑共热解特性的影响规律,并进行动力学分析。研究结果表明:随着升温速率的增加,样品挥发分析出阶段向高温方向移动,最大失重速率增加;随着木屑添加量的增加,样品总失重量及最大失重速率均显著增加。动力学分析认为:污泥热解的反应机理为三维扩散,机理函数为Z-L-T函数;污泥与木屑共热解的反应机理为成核和生长,机理函数为Avrami-Erofeev函数。污泥热解活化能为287.29～390.57 kJ/mol,污泥与木屑共热解活化能为170.16～277.05 kJ/mol,木屑的加入降低了污泥的热解活化能。     

不同气氛下柴油热解及热动力学特性分析

利用热重分析技术研究了不同载气流量、载气气氛和升温速率下柴油的热解过程.比较分析了单一反应模型和DAEM模型对柴油热解动力学分析的适应性.结果表明,单一反应模型不能在整个温度区间内对柴油热解特性进行预测;而DAEM模型可以由3条不同升温速率下的失重曲线直接得到不同失重率下柴油热解的活化能分布和频率因子的值,较为准确地求解动力学参数.由DAEM模型所得的不同气氛下活化能分布曲线表明,CO2气氛中柴油稳定性更好;柴油在CO2气氛中比N2气氛中热解速度大.     

利用分布活化能模型研究木材的热解和燃烧机理

在热天平上考察了三种木材在不同气氛和升温速率下的热解行为,并利用分布活化能模型研究了三种木材的热解动力学.结果表明:在空气气氛下,热失重分为三个阶段,失重率为500/~6000/时,三种木材的活化能值都在110~250 kJ/mol,且非单调增加;在氮气气氛下,热失重分两个阶段,失重率在1000/~8500/时,三种木材的活化能值都在165~230 kJ/mol,且呈“W”形变化.活化能的分布函数,反映了木材在热解、气化、燃烧过程中不同阶段的反应活性变化规律,有助于了解木材的热解和燃烧机理.     

油棕废弃物及生物质三组分的热解动力学研究

主要利用热重分析仪(TG)对油棕废弃物和生物质的三组分(半纤维素,纤维素和木质素)的热解特性进行了系统研究,对比分析了热解特性,计算了其热解动力学参数,并研究了升温速率对生物质热解特性的影响。研究发现半纤维素和纤维素易于热降解而木质素难于热解;油棕废弃物的热解可以化分为:干燥、半纤维素热解、纤维素热解和木质素热解4个阶段;生物质的热解反应主要是一级反应,油棕废弃物的活化能很低,约为60kJ/kg;升温速率对生物质影响很大,随升温速率加快,生物质热解温度升高,热解速率降低。     

地沟油生物柴油热裂解特性及动力学机理

以地沟油生物柴油为对象,利用热分析仪与傅里叶红外分析仪联用对地沟油生物柴油热裂解行为进行实验研究。实验结果表明:地沟油生物柴油的热裂解分为3个阶段,即:小分子低沸点组分挥发阶段、脂肪酸甲酯挥发和热裂解阶段、地沟油生物柴油的碳化阶段。随着升温速率的增大,地沟油生物柴油的热裂解反应向高温区移动,最大失重速率由7.1%/min增至47.1%/min。地沟油生物柴油的热裂解动力学分析具有分段特征,在不同反应阶段动力学参数差别较大,初始阶段活化能为103.76~193.89 k J/mol,中间阶段活化能为81.30~210.74 k J/mol。     

生物质成型燃料热解特性及动力学研究

利用NETZSCH STA409PC型热重-差热分析仪对生物质成型燃料在以10℃/min、20℃/min及30℃/min升温速率下的热解过程进行了热重分析。对TG-T、DTG-T曲线分析,结果表明生物质成型燃料热解过程分为干燥、热解预热、热解与炭化4个阶段,热解过程随着升温速率升高出现热滞后现象。对剧烈失重区间建立了反应动力学模型,求解出此温度区间的表观活化能、频率因子等动力学参数。     

废弃柞木段热解特性及其反应动力学研究

以废弃柞木段为研究对象,进行了不同升温速率(5,15,25℃/min)下的热解失重实验以及TG和DTG曲线分析,采用分布活化能模型(DAEM)和一级反应模型研究其反应动力学特性。结果表明,脱水干燥的废弃柞木段热解过程主要分为过渡、挥发分析出和碳化3个阶段,随着升温速率的提高,DTG曲线有向高温侧移动的趋势,不同升温速率下的最大热解速率所对应的温度在360~380℃;采用DAEM得到的主热解阶段活化能为210~260 k J/mol,一级反应模型得到的主热解阶段活化能约为62 k J/mol,两种模型都能够较好地描述废弃柞木段主热解阶段,而DAEM模型更为全面。     

核桃壳热解特性及几种动力学模型结果比较

利用热重分析在不同升温速率和氮气气氛下对核桃壳的热失重行为进行研究.根据热重实验数据,采用4种热分析动力学方法(Coats-Redfern法、Doyle法、Ozawa法和DAEM模型),计算核桃壳热解反应活化能E、反应级数n及频率因子A,并进行比较.结果表明:采用不同的动力学分析处理方法,得出的热解动力学参数不同.利用Coats-Redfem法,核桃壳在热解主要阶段(失重10％ ～95％)可由一段一级反应过程描述,升温速率20K/min时活化能为55.37k J/mol.Doyle法和DAEM模型得到的结果较为接近,Ozawa法求得的活化能值最高.核桃壳热解包含分子键能断裂的一系列复杂、连续反应过程,并获得核桃壳的热解反应活化能随失重率的变化曲线.     

炼化废液与褐煤混合物共热解特性及动力学分析

利用热重分析法对炼化废液与褐煤混合物的共热解特性和组分间相互作用进行研究。在升温速率30℃/min条件下,利用Coats-Redfern法求解不同掺混比例的废液固形物与褐煤混合物的热解动力学参数。废液固形物及其与褐煤混合物热解过程可分为三个阶段,而褐煤为两个阶段。随着废液固形物掺混比例的增加,混合物反应活性逐渐升高,TG曲线向低温区偏移且失重程度加剧,挥发分初析温度(t_s)、热解峰温度(t_p)、热解终止温度(t_f)及残留物含量(M_r)减小,最大失重速率(-v_p)、平均失重速率(-v_v)和挥发分综合释放特性指数(D)显著增大。废液固形物与褐煤在共热解过程中存在着一定的相互抑制作用。动力学分析结果表明,热解过程的各个阶段均可用级数反应模型来描述,活化能随温度升高而增大。     

基于分布式活化能模型的污泥热解特性研究

文中通过非等温热重实验,并利用分布式活化能模型,对污泥热解特性与动力学参数随热解温度及升温速率的变化规律进行分析。实验结果表明:污泥热解过程主要分为脱水(室温~205℃)、脱挥发分(205~550℃)及碳类无机物热分解(550~800℃)3个阶段,并随升温速率升高(15、20、50℃/min),挥发分失重速率增大,且热解特征值向高温侧移动;模型计算结果表明:污泥热解活化能分布在70~180 k J/mol之间,随转化率升高,活化能与指前因子均呈先增加再降低的趋势,二者存在一定的补偿效应。     

生物质加压热重分析研究

对两种生物质木屑和松针进行了不同压力和升温速率下的热重分析试验,通过生物质热重失重率（TG）和失重速率（DTG）曲线,获得了相关热解特性参数,提出了生物质的挥发分综合释放特性指数D．并通过热分析数学方法求取了生物质热解动力学参数．试验结果表明,氮气气氛中,木屑与松针常压和增压下主要热解阶段可认为两段一级反应;热解压力的提高,将延迟生物质挥发分初析温度和DTG峰值温度,降低最大析出率和DTG峰值,生物质的挥发分综合释放特性指数D也减小,增加了生物质挥发分的析出难度,并改变了热解反应活化能和频率因子．同一压力下,提高热解升温速率,生物质综合特性指数D将增加．