酒糟非等温热解动力学研究

酒糟气化是酒糟高效利用的一种方式。文章对酒糟的热解行为进行了热重分析研究。在高纯氮气的保护下,将10 mg酒糟分别以10,20,30 K/min的升温速率线性升温到923 K。结果显示,酒糟热分解的主要阶段为453～743 K,试样的大部分失重发生在该区域,失重率达67%以上。使用Coats-Redfern模型拟合方法分析酒糟的热解过程,确定了反应的动力学参数。在此阶段,酒糟热分解的级数为2.1级,表观活化能为69.31 kJ/mol,指前因子为4.92×105min-1。此热解动力学模型可以为酒糟的热化学转化有效利用提供基础数据。     

混煤燃烧反应动力学参数的热重研究

采用热天平,对两种标准煤的混煤燃烧反应动力学参数进行了实验研究。首先对热天平实验的重复性进行了验证,确保获得的实验参数准确、可靠。采取不同的燃烧方式分析动力学参数的变化。非等温燃烧的研究表明,以特征温度区间计算,表观活化能和频率因子均随混煤中烟煤比例的增加而降低。升温速率增加,混煤燃烧的表观活化能有所下降。等温燃烧的研究表明,模型的选择对动力学参数的研究影响很大,通过计算,认为球对称收缩核模型适合于混煤等温燃烧动力学参数的研究。表观活化能的计算结果表明高活性煤种的存在可以很好的改善混煤的着火性能,并且存在最佳掺混比例。图6表5参3     

MgO 硫酸盐化反应动力学及镁基固硫剂型煤燃烧的实验研究

用ＴＧ法对ＭｇＯ硫酸盐化反应动力学进行了研究，求出了该反应的动力学参数。在以ＭｇＣＯ３为固硫剂的型煤燃烧实验中，得出了固硫效率与Ｍｇ／Ｓ摩尔比、温度和粒度的关系，其中镁硫摩尔比是最重要的影响因素。     

煤热解动力学的单一反应模型和分布活化能模型比较

利用程序升温热重技术研究了宝日希勒褐煤和包头烟煤热解的失重过程,比较分析了单一反应模型和DAEM对其动力学分析的适应性。单一反应模型仅需一条失重曲线就可以获得动力学参数,但一般需要对失重曲线进行分段处理,且只能得到某一温度范围内活化能的平均值。Miura积分法可以在DAEM的应用中不需事先假设活化能分布的形式和频率因子为定值,由至少3条不同升温速率下的失重曲线直接得到煤热解的活化能分布和频率因子的值。Miura积分法的结果表明,宝日希勒褐煤和包头烟煤热解的活化能随着失重率的升高而增大,活化能分布于250～400kJ/mol的区间。频率因子先随活化能的升高而增大,而当活化能大于300kJ/mol时,频率因子趋于水平。DAEM能描述非等温热解自低温到高温的全过程,对煤种和升温速率变化有宽广的适应性。     

纤维素的加压热解特性及动力学研究

利用加压热重仪对纤维素进行了热重分析实验,获得了不同升温速率(5,10,20 K/min)和不同压力(0.1,0.5,1,1.5,2 MPa)条件下的热重曲线TG和失重速率曲线DTG,并通过热分析数学方法获得了热解动力学参数。结果表明,在各压力条件下,提高升温速率,纤维素主热解区间均往高温区移动,热解略有加深;在各升温速率条件下,增大压力,主热解区间均往低温区移动,热解时间缩短,剩余残渣百分比增大;在同一升温速率下,随着压力的增大,热解活化能增大,且升温速率越大,活化能随压力增大越明显;在同一压力下,随着升温速率的提高,热解活化能增大,且压力越大,活化能随升温速率增大趋势越明显;在各条件下热解活化能和指前因子存在着较好的补偿效应。     

O_2/CO_2气氛下碳烟氧化的反应动力学研究

利用热重分析对典型碳烟在O_2/CO_2气氛下氧化的动力学特性进行研究,对比了其与O_2/N_2气氛下的差异,并重点考虑了O_2体积分数的影响,建立了富氧燃烧条件下碳烟氧化反应的表观活化能E和频率因子A与O_2体积分数的定量关联机制.结果表明:与O_2/N_2气氛相比,O_2/CO_2气氛下碳烟氧化的起始和结束温度均较高,综合反应指数降低;O_2/CO_2气氛下,随着O_2体积分数增大,碳烟氧化的TG-DTG曲线向低温区移动,起始和结束温度均降低,最大失重速率增加,综合反应指数显著提高;碳烟氧化反应的E与A之间总是存在显著的"动力学补偿效应",当O_2体积分数低于20%时,E和ln A均与O_2体积分数呈正相关,而当O_2体积分数高于20%时,E与A随O_2体积分数的变化不显著.     

猪粪热解特性及其动力学研究

在程序控温热重分析仪上进行了不同升温速率(10,20,30,50℃/min)的猪粪热解失重试验,获得了猪粪热解特性参数;采用分布活化能模型(DAEM)进行动力学分析,计算得到整个热解过程的活化能和频率因子的分布规律。结果表明,猪粪热解过程呈现失水干燥段、热解过渡段、挥发分析出段和碳化段,升温速率对猪粪的热解有一定的影响,表现为随升温速率的升高,DTG曲线向高温侧移动;动力学分析表明,猪粪热解活化能在52~113 kJ/mol变化,低于锯末、稻壳、稻秆、椰壳热解的活化能,说明猪粪较其他生物质易受热分解;同时猪粪热解的活化能和频率因子之间存在动力学补偿关系,但整个热解过程中这种补偿关系呈分段趋势。     

生物质热重实验及动力学分析

采用热重分析方法对黄桷树的热解行为及其动力学规律进行了研究。分析了试样在不同粒度(0.83,0.12,0.075mm)和不同升温速率(10,15,20,25℃/min)下的实验结果。结果表明:样品的失重过程由干燥和初挥发段、升温段、热解段和炭化段4个阶段组成;在升温速率一定的情况下,随着试样粒度的减小,试样在干燥和初挥发段失水明显、热解起始温度降低、有利于热解进行;随着升温速率的升高,各个阶段的起始和终止温度向高温侧偏移,且主反应区间也增加。采用Flynn-Wall-Ozawa对试样热解过程进行了动力学分析研究,得到了表观活化能。     

多元醇二元体系固-固相变动力学参数确定

多元醇固一固相变动力学的研究能对贮热利用提供理论依据。采用DSC技术研究了三羟甲基乙烷(PG)、季戊四醇(PE)和三羟甲基胺基甲烷(PG)及其PG/TAM、PE／TAM两个二元体系的固一固相变动力学。运用Kissinger及Ozawa方法计算了固一固相变的表观活化能及反应级数，两种方法的计算结果一致，并探讨了活化能与组成变化的规律。     

次氧化锌烟尘中镉的硫酸浸出动力学研究

高杂次氧化锌烟尘中镉的浸出受pH值、液固比、温度、反应时间等的影响,从动力学角度分析镉浸出过程,并建立符合化学反应控制的数学模型,求得反应活化能为51.93kJ/mol.     

煤焦气化反应动力学研究

气流床气化技术是煤炭清洁、高效转化的重要途径和发展方向之一。利用热天平,采用等温热重法对抽样选出的煤种在800℃～1 400℃温度范围内进行了煤焦CO2气化反应动力学特性研究。研究结果表明:高温下煤焦的气化反应特性不同于低温时的反应特性,在900℃～1 000℃时气化反应逐步由化学反应控制过渡到过渡区控制,在1 100℃～1 300℃时气化从反应过渡区控制逐步到扩散区控制;不同粒径的煤粉气化反应,在相同的时间内,1 000℃时的碳转化率、气化反应速率比950℃时的碳转化率、气化反应速率高很多,950℃时的碳转化率、气化反应速率比900℃时的碳转化率、气化反应速率高。     

部分气化煤焦燃烧动力学的活化能分布模型研究

运用两段DAEM模型分析了部分气化煤焦的燃烧动力学．结果表明，两段DAEM模型能准确地描述部分气化煤焦的燃烧行为这是因为部分气化煤焦随着气化率的增加，其燃烧曲线的二次峰越来越显著，而两段DAEM模型正好从理论上考虑了部分气化煤焦燃烧曲线的二次峰特性．同时由两段DAEM模型计算结果发现，随着3种煤焦气化率的增加，其活化能与指前因子增加，代表易反应物质量m的减小，这说明了实验与理论结果一致，随着气化反应的进行，难反应物质的比例增加．     

玉米秸秆热解反应动力学的研究

利用热重分析法(TG)对粒径为0.28~0.60mm的玉米秸秆在5、10、20、30℃/min 4种不同升温速率下的热解反应动力学进行了研究。结果表明,秸秆的热解过程分为4个阶段,主要反应阶段在287~400℃之间,随着升温速率的增加,主要反应区间略有增加。Ozawa法计算出的玉米秸秆活化能(E)值在153~160 kJ/mol范围内,KAS法得出的玉米秸秆活化能集中在147~157 kJ/mol之间。用微分法Achar方程、积分法Coats-Redfern方程,将41种常用的固体反应动力学机理函数一一代入,再根据热分析动力学三因子求算的比较法得出玉米秸秆热解过程符合Mampel Power法则,并给出机理函数的微分形式和积分形式,反应级数为2,本研究为生物质热解装置的设计及参数优化提供了科学依据。     

典型农业生物质催化气化反应动力学特性研究

以CaO、MgO和Fe2O3为催化剂,用程序升温热重法对典型农业生物质催化气化特性及反应动力学进行了研究.利用均相反应模型和缩核反应模型对转化率与温度的关系进行了拟和计算,得到了谷壳样在4种不同二氧化碳气化条件下热解阶段及焦炭气化阶段的活化能和指数前因子.结果表明,在820～1000℃区间内,添加CaO的谷壳样表观活化能比谷壳的大;而添加MgO和Fe2O3的谷壳样表观活化能与谷壳的相比,分别下降了32.6%和17.9%以上,可以看出3种催化剂催化活性大小顺序为MgOFe2O3CaO,活化能区间范围为15.25～123.74kJ/mol.研究表明在低温区间(热解阶段),反应机理更趋向于均相反应模型,而在高温区间(气化阶段),反应机理更趋向于缩核反应模型.最后给出了谷壳在热解阶段及焦炭气化阶段的反应动力学方程.     

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。     

造纸污泥与污水污泥的表观干燥动力学研究

对污泥处理采用表观干燥动力学研究是具有重要的应用指导意义。通过对相同比表面积3.24 cm2/g的造纸污泥与污水污泥在4种不同的温度(30、70、102、130℃)条件下进行实验对比,并进行动力学方程拟合。结果表明:干燥速率常数k是污泥干燥动力学研究中一个重要参数,造纸污泥的干燥速率常数比污水污泥的大;造纸污泥与污水污泥的活化能分别为26.847和27.423 kJ/mol,污水污泥的活化能比造纸污泥活化能稍大,这与污水污泥粘性较大有关。     

石灰石直接硫化反应动力学研究

采用热重分析法研究了石灰石直接硫化反应过程,结果表明,直接硫化可以使Ca达到很高的转化率,而且直接硫化速率随Ca转化率的升高而减小,随温度的升高而增大.用收缩未反应核模型对其反应过程进行了表征,得到石灰石直接硫化反应的速率常数K.及产物层扩散系数D.的Arrhenius表达式.石灰石直接硫化反应动力学分析表明,石灰石直接硫化在开始时由化学反应动力学控制,一旦CaSO4产物层形成,逐渐变为由通过产物层扩散控制.表观活化能和有效扩散系数分析表明通过产物层扩散为固态离子扩散.     

氧化钙脱硫过程反应动力学研究

利用7种不同粒径大小的CaO颗粒以热重分析方式进行脱硫反应实验，反应温度分别为680,750,890℃，得到了各种脱硫剂的实时转化率曲线，并针对热重分析实验的特点对变晶粒模型进行改进得到了脱硫反应动力学方程式，通过与热重分析实验相比较的方式获得SO2气体在产物层中的扩散系数和化学反应速度常数值，结合SEM分析了温度对脱硫反应的影响原因，得到了气体在产物层中的扩散系数与粒度之间满足幂函数关系，颗粒具有分形特性的结论，解释了以往实验给出的实验数据的分散性问题。     

低温等离子体转化NO的反应动力学研究

针对含有和不含有O2的两种模拟柴油机尾气(NO+N2和NO+N2+O2)在介质阻挡放电反应器中脱除NO的机理进行了分析,建立了利用低温等离子体去除和转化NO的反应动力学模型,并对处理NO的化学过程进行了反应动力学模拟,将模拟结果与自行设计的介质阻挡放电低温等离子体试验装置的试验数据[1]进行对比,验证了该动力学模型的合理性和正确性,并利用该机理模型,对反应体系中其余主要反应物种的浓度进行了模拟研究,得到了这些物种的浓度随停留时间的变化曲线.     

膨胀聚苯乙烯泡沫热氧化分解动力学研究

用非等温热重分析方法对膨胀聚苯乙烯泡沫的热氧化分解特性进行了研究.样品在空气气氛下由10,℃/min、20,℃/min、40,℃/min和50,℃/min共4个升温速率从室温加热至800,℃.分别使用积分等转化率方法中的Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahir-Sunose(KAS)方法以及基于动力学补偿效应的恒定动力学参数方法(invariant kinetic parameter method,IKP)计算膨胀聚苯乙烯非等温热氧化分解的动力学参数.由等转化率方法得到的结果可认为膨胀聚苯乙烯泡沫在空气气氛下主要为一步反应.FWO方法和KAS方法得到的平均活化能与IKP方法得到的活化能具有较好的一致性.由IKP方法和常用固相反应机理函数在不同升温速率下动力学参数的对应准则可确定膨胀聚苯乙烯泡沫热氧化分解过程可由成核和核生长控制的机理函数(Avrami Eroféev方程)A1.7描述.