枣泉煤与玉米秸秆共热解特性研究

基于生物质与煤共热解在高效、清洁转化方面的优势,采用TG-MS联用技术,对农业废弃物玉米秸秆与宁东典型煤种枣泉煤进行了共热解特性研究。主要考察玉米秸秆加入量对枣泉煤失重特性、失重速率及煤热解转化率的影响。结果表明:玉米秸秆的加入能够显著促进枣泉煤的热解,使枣泉煤热解程度加深。在40～510℃,随玉米秸秆加入量增大,煤样失重量逐渐增大,在510℃恒温时,表现为先增大后减小的趋势。失重速率结果表明,加入高含量玉米秸秆(质量分数为60%～90%)时,最大热解速率出现在40～140℃;当加入低含量玉米秸秆(质量分数为10%～50%)时,最大失重速率出现在140～340℃。转化率研究表明,玉米秸秆加入能够显著促进枣泉煤的热解,缩短热解时间,并使热解过程向低温区移动。当玉米秸秆加入量为50%时,热解温度在240℃,为玉米秸秆与枣泉煤热解最佳反应条件,可适当增加该工况下热解时长,促进煤的高效转化。此外,对热解过程气体释放特性的研究表明,枣泉煤热解气体主要为CO,玉米秸秆的加入使CO的生成量增大,促进了CO生成,并使CO生成温度向低温区移动,促进了煤中含碳物质的转化。     

西部煤热解过程中气相产物的生成与释放规律

为了考察西部煤热解气体产物与其组成特性和还原程度间的关系,以神东、宁夏灵武和新疆哈密3种西部煤和平朔对比煤样为研究对象,采用固定床反应装置进行了200～1000℃范围内热解气体的形成与释放研究.结果表明,热解产物中含氧气体CO,CO2和含氢气体H2,CH4和C2以上烃类的生成均随温度变化呈现出较好的规律性,但不同煤样热解气体的生成量、最大释放温度和释放区间不同;煤中H和O元素的含量与含氢、含氧气体的生成量成对应关系;3种西部煤的弱还原性使其热解呈现出明显不同于强还原性平朔煤的热解特性,西部弱还原性煤热解将形成相对较多的含氧气体和较少的含氢气体.     

废旧冰箱保温材料热解气体的红外光谱研究

采用热重-红外光谱联用技术分析了废旧冰箱保温材料在加热速率20℃／min条件下、40-850℃范围内的热失重行为、气体产物组成和释放规律。结果表明：物料热解气体释放强度变化与热失重变化趋势基本一致;热解产物含有C02、氟氯烃、CFC．11、H20、醇类、烃类、CO、羰基化合物、胺类化合物及芳香族化合物等物质。其中CO2在260—480℃的主热解阶段大量释放;发泡剂CFC．11集中在135—270℃析出：CH4主要在350—700℃的温度区间析出;CO在520℃附近形成最大吸收峰。热解气体中还检测到少量NH3和HCN,是原料组成聚氨酯结构中的氮元素热解所致。     

浸渍铁铬对灵石焦煤在热解过程中逸出气体的影响

利用GC-FPD和TPD-MS考察了浸渍Fe3+和Cr3+对灵石煤热解过程中气体产物逸出的影响.结果表明:Fe3+和Cr3+破坏了煤中的氢键并与煤表面官能团形成活性络合物,使煤样的挥发分增加、固定碳等减少;由于Fe3+的氧化作用,载铁煤中的黄铁矿硫明显减少.低于300℃时,Fe3+和Cr3+促进煤中有机硫分解,增加了H2S和SO2的生成量;300～700℃时,由于Fe3+和Cr3+的固硫反应,转移到气相中的硫急剧减少;700℃时置换为氮气和氢气混合气后,在高温还原性气氛下,Fe和Cr的固硫产物和稳定的有机硫加氢脱硫产生大量的H2S.由于Fe3+和Cr3+促进了煤的热解和初级焦油裂解,CO2,CO,H2O,CH4的生成量增加;金属离子对芳香结构缩聚反应的促进作用增加了H2的生成量,Cr3+对灵石焦煤热解过程中逸出气体的影响强于Fe3+.     

义马煤的热解及产物分布的研究

利用DTA,TG与红外光谱对义马煤的热解行为进行研究.考察了升温速率,样品粒度以及催化剂等因素对义马煤热解的影响.结果表明:随着升温速率的提高,热滞现象明显,热解的总产气量也随之增多;粒度越小,热解速率越大;Fe2S3在热解过程中的催化作用较明显,可使煤的热解失重率提高7%;热解过程中有机质发生裂解、缩聚等反应,导致义马煤热解后所得固体残留物中羟基有较明显的增加,而脂肪基团、环烷烃基团含量明显减少.     

改性介孔分子筛Zn-MCM-41对纤维素催化热解的影响

采用热重分析,考察了不同硅锌比和晶化温度条件下制备的分子筛Zn-MCM-41对纤维素催化热解的催化作用效果.结果表明:在Zn-MCM-41催化作用下,纤维素热解温度降低,最大失重速率和失重率增加;硅锌比、晶化温度对纤维素热解影响明显;随硅锌比的增大,纤维素的最大失重速率和失重率呈现先升后降的趋势,当硅锌比为50时达到最大值;随晶化温度的升高,纤维素的最大失重速率和失重率同样呈现先增后减的趋势,当晶化温度在110~120℃范围时为最大值.利用Ozawa动力学模型描述纤维素催化热解过程,表明Zn-MCM-41的存在改变了热解反应途径,表现出反应活化能的增加;制备Zn-MCM-41的最优条件是硅锌比50∶1,晶化温度120℃.     

垃圾渗滤液污泥的有机结构对热解行为的影响

热解是垃圾渗滤液污泥达到减量化、无害化、资源化处置的有效方式之一.试验通过污泥固定床热解分析不同温度下热解产物分布及热解气组分,利用固体核磁测定污泥有机碳结构、热失重分析仪分析污泥的热失重行为,系统地阐释垃圾渗滤液污泥有机碳结构对其热解行为的影响规律.结果表明,污泥中的H/C原子比高达1.97,乙基碳比例为20.98％,脂肪碳链较长,与杂原子相连的脂肪碳比例为22.99％,其两个热失重速率最大峰在247℃与298℃处.在400～600℃温度内,热解挥发分形成动态稳定,热解产物产率保持动态平衡,H2与甲烷释放速率在500℃时达到最大值.600℃后,焦油中的长链烃与热解水发生二次裂解重整反应,半焦气化反应加剧,热解气产率不断增加,C O释放速率不断增加.     

热重质谱联用研究兖州煤的热解行为

利用热重—质谱联用(TG／MS)研究了兖州煤的热解行为、热解气相产物(包括硫分)的在线析出行为以及矿物质对热解气相挥发分逸出的影响；比较了原煤和脱灰煤的TG／MS谱图．结果表明：TG／MS系统在获取煤样热失重信息同时，可以在线监测气相挥发分的选出行为；矿物质对热解过程中H2O，CH4和H2的析出没有影响，但对高温阶段CO和C02的析出有明显的作用．550℃附近硫的逸出产物主要来源于煤中黄铁矿的分解．     

低阶烟煤热解特征指数的解析与应用

为评价低阶烟煤的热解反应活性,基于烟煤热重分析提出了一个简单、定量的参数———热解特征指数P.采用热重分析仪对集贤气煤和东荣长焰煤在升温速度为5,15和30℃/min下进行热解,对比了P与其他煤热重分析结果对煤热解反应活性的表征效果.结果表明:TG,DTG曲线和最大失重Wmax不随变质程度或升温速度呈规律性变化,通过TG,DTG曲线和Wmax的变化规律来判断煤种和升温速度对热解反应活性的影响并不合适;当升温速度为30℃/min时,集贤气煤的最大反应速度(dW/dt)max和热解产物释放特性指数R挥发均大于东荣长焰煤,这与煤化学基本理论相悖,所以利用(dW/dt)max和R挥发比较不同煤种的热解反应活性也缺乏准确性;热解特征指数P随升温速度的提高而明显增大,在5,15和30℃/min下,东荣长焰煤的P均略大于集贤气煤,所以P能准确、定量地反映煤种、升温速度对低阶烟煤热解反应活性的影响规律,可用于评价低阶烟煤在整个热解过程中的反应活性.     

不同混合比催化剂对生物质热解特性的影响

基于更加深入的了解生物质催化热解行为,对稻秆进行脱灰预处理(水洗和酸洗),分析灰成分中金属元素在热解过程的作用,同时尝试将K2CO3与白云石进行不同比例掺混,添加到酸洗样中,研究不同混合比催化剂对生物质热解的影响规律。试验结果表明,脱灰预处理在一定程度上阻碍了生物质的热解,水洗样在300℃附近出现肩状峰,即对生物质三组分结构上产生一些影响;而添加金属盐对生物质热解有一定促进作用,其中添加7%K2CO3试样在650℃附近热解焦产率最低,添加白云石试样在720℃以后表现出催化作用且最大失重速率随白云石比例增加而增大,当K2CO3与白云石混合比例为7∶3时,生物质热解速率最大为-0.004 5/s,且热解焦产率最小,表现出更好的催化活性。     

神木煤显微组分热解的TG-MS研究

在TG-151热天平上考察了神木煤显微组分的热重特性，并用质谱对热解气体进行了在线检测分析．结果表明：镜质组比惰质组有较高的挥发分收率和较高的最大失重速率，较低的起始热解温度和热解峰温．对热解产生的气体的在线质谱分析表明，镜质组有较高的C1～C4轻质烃类和C6～C8芳香烃类收率，原煤居中，惰质组最少，反映了镜质组和惰质组在脂肪氢含量和芳香度方面的差异；同时镜质组比惰质组有较高的水生成，反映了镜质组较高的酚羟基含量对热解水生成的影响．而镜质组和惰质组CO2逸出的不同则反映了其含氧官能团含量的差异．各种热解气体不同的逸出强度和分布反映了镜质组和惰质组因组成不同而导致在热解反应性方面存在的差异．     

Thermogravimetric-Mass Spectrometric Study of the Pyrolysis Behavior of PVC

The pyrolysis characteristics of PVC were systematically investigated using a Netzschne TG thermo-balance coupled to a quadrupole mass spectrometer. The pyrolysis conditions were 0.1 MPa of Ar, a heating rate of 10 ℃/min and a final temperature of 1000℃. Both the thermogravimetric properties and the simultaneous evolution of gaseous products during pyrolysis were studied. The TG/DTG results showed that as the pyrolysis temperature increases the weight loss and weight loss rate of PVC increases. Near 412℃ the weight loss rate attained its peak value. At higher temperatures the rate of loss gradually decreases. The gases evolved during thermogravimetric analysis were analyzed by a mass spectrometer, monitoring the relative intensity of HC1, C6H6, light hydrocarbon and chlorine-containing gases The evolution curves showed that HC1, C6H6, light hydrocarbon and chlorine-containing gases all peak at about 416℃. This is consistent with the fact that the weight loss curves also peak at about 412℃. The extensive HCl evolution is consistent with the high chlorine content of PVC. The formation of these gases can be explained by considering these reactions： dehydrochlorination, intramolecular cyclization and the addition of HCl to unsaturated hydrocarbons.     

Reactivities of Shenfu Chars Toward Gasification with Carbon Dioxide

Five Shenfu char samples were prepared from Shenfu raw coal at different temperatures （950, 1100, 1200, 1300 and 1400℃） using a muffle furnace. Demineralization of the char samples was performed by treating them with 10% nitric acid for 10 min in a CEM Discover microwave reactor. The gasification of the chars, and corresponding demineralized chars, in a carbon dioxide （CO2） atmosphere was conducted in a Netzsch STA 409Cl31F tempera- ture-programmed thermogravimetry apparatus. The effects of charring temperature and demineralization on the gasification reactivity of chars were systematically investigated. The results show that a char formed at a lower temperature is more reactive except for demineralized char formed at 1100℃, which is less reactive than char formed at 1200℃. Demineralization decreases the char reactivities toward gasification with CO2 to a small extent.     

木聚糖快速热解试验研究

为了了解半纤维素的快速热解机理,研究了反应温度和载气体积流量对半纤维量的热解影响.采用木聚糖作为模化物,在红外辐射加热反应器进行快速热解试验研究.试验结果表明,木聚糖热解生成的焦油产率随温度升高而增加,达到最大值后随着温度的继续升高,焦油发生二次裂解使产率降低;焦炭产焦随着温度的升高而降低,最后趋近稳定值;气体产物主要有H2、CO、CO2、CH4以及CnHm,其产率随温度升高而增加.随着载气体积流量的降低，木聚糖热解产生的挥发分在高温区的停留时间增加，导致挥发分二次裂解加剧而使焦油产率降低，同时气体和焦碳产率相应增加.     

大庆渣油催化裂解反应规律研究

在小型固定流化床反应器装置上详细考察了大庆常压渣油催化裂解反应产物低碳烯烃随反应温度、剂油比和水油比变化等反应条件的变化规律。实验结果表明反应温度、剂油比、水油比均对目的产物低碳烯烃的产率有显影响，随反应温度、剂油比和水油比的增加，烯烃产率均存在最大值。在优化操作条件下，丙烯质量产率超过20％，总低碳烯烃质量产率超过44％，并且丙烯产率大于乙烯产率。     

浑源煤焦的CO2气化特性研究

在750～950℃范围内,用等温气化的方法研究了热解温度、热解时间、CO2分压、气化温度等对浑源煤焦气化反应特性的影响.结果表明,浑源煤焦在850℃时的气化活性较好;随着制焦温度的提高,气化活性下降;30 main焦与50 main焦的气化活性无明显差异,而2h焦则表现出了随保温时间延长,气化活性降低的趋势;0.05～...     

MOF型Ca0.7Nd0.3CoO3对木质素热解的催化性能研究

催化热解是木质素资源化利用的一种有效途径。采用溶剂热法合成三元金属?有机框架（MOF）前驱体,通过焙烧调控制得钙钛矿Ca_1?x Nd _x CoO₃（CNC?x）,考察了其催化甘蔗渣木质素（BL）热解性能和再生性能,分析了气液相产物组成分布规律。结果表明,800 ℃焙烧制得的CNC?0.3表现出良好的催化BL热解性能,在温度为200~500 ℃时,热解活化能由64.24 kJ/mol降低至58.92 kJ/mol;与BL热解相比,气相产物收率降低,固相产物收率增加,液相产物收率由15.11%提高至17.94%;液相产物主要包括苯酚类、愈创木酚类、紫丁香酚类、苯醚类等芳香基含氧化合物,芳香基含氧化合物的总选择性比纯BL热解时提高了11.0%;经过5次循环再生,CNC?0.3仍具有良好的结构和催化稳定性。