石长沟油页岩的热解特性及动力学

通过热重、元素和XRD分析,研究了新疆吉木萨尔县石长沟矿区油页岩在不同升温速率下的热解特性及热解机理. 结果表明,油页岩中有机质热解生成页岩油和热解煤气的反应主要集中在300~550℃;升温速率从3℃/min增至15℃/min,热解反应向高温区移动,有机质完全热解温度从530℃升至575℃. 油页岩有机质的热解动力学分析显示,升温速率从3℃/min增至15℃/min,直接Arrhenius法计算的有机质热解活化能从243.52 kJ/mol增至257.32 kJ/mol;反应转化率从0.02增至0.97,Friedman法计算的活化能从96.39 kJ/mol增至292.84 kJ/mol.     

神华煤热解特性与非等温动力学研究

利用热重分析法对神华煤热分解特性进行了研究,探讨了升温速率对煤热解失重过程的影响。热重分析表明,神华煤最适宜的液化温度为340℃～531℃。采用Flynn-Wall-Ozawa法对热解动力学参数进行求解,并结合Satava-Sestak法对神华煤热解机理进行推测,结果表明,神华煤热解过程为三维扩散机理,整个热解反应活化能分布区间为124.8kJ/mol～217.1kJ/mol。在热解温度范围内,神华煤热解的表观活化能随着反应深度的增加而降低。     

果壳生物质热解特性与动力学

采用热重分析仪对林产果壳生物质（澳洲坚果壳、油茶壳、核桃壳）热解特性进行了研究,利用分布活化能模型（DAEM）分析了热解动力学。热解特性研究表明：油茶壳最大失重速率最小,热解起始温度、结束温度、最大失重速率温度均低于澳洲坚果壳和核桃壳;澳洲坚果壳和核桃壳热解特征值近似;3种果壳生物质随升温速率的增加,热解过程向高温区转移。DAEM研究表明：DAEM适用于3种果壳生物质的热解动力学研究,相关系数R²在0.914~0.999之间;澳洲坚果壳热解活化能83.91~211.86 kJ/mol,油茶壳热解活化能68.64~244.49 kJ/mol,核桃壳热解活化能98.69~267.75 kJ/mol;随转化率的增加,3种果壳生物质活化能呈现相同的变化趋势,但变化幅度不同。     

竹材热解动力学特性分析

采用热重分析法研究了氮气气氛下竹材的热解行为及其动力学特性,分析了升温速率和粒径对竹材热解过程及动力学参数的影响. 结果表明,竹材热解分为干燥、预热解、热解和缓慢热解４个阶段;升温速率对竹材的热失重特性有显著影响,当升温速率从40℃/min增加到100℃/min时,竹材热解出现了滞后现象,热解活化能从130.87 kJ/mol下降到73.85 kJ/mol,频率因子及反应级数单调减小;不同升温速率下计算的活化能和频率因子之间存在良好的补偿效应;当粒径大于380 mm时,竹材的热解不仅受动力学控制,受颗粒传热、传质影响也较大.     

煤与生物质固定床共热解产物分布及热解动力学研究

在固定床管式热解炉中对煤与生物质共热解进行了研究,考察了氮气气氛下煤与生物质混合比例对热解产物产率分布的影响,并利用热重分析结合活化能分布模型对煤与生物质共热解的活化能及分布进行了计算。结果表明,生物质的加入促进了煤热解生成挥发分,使得煤的热分解提前,神府煤热解的活化能主要分布于290³80 kJ/mol之间,生物质葵花秆热解的活化能主要分布于180380 kJ/mol之间,生物质葵花秆热解的活化能主要分布于180²20 kJ/mol的区间。当煤与葵花秆分别以质量比3∶2和2∶3混合时,热解的活化能主要分布在190220 kJ/mol的区间。当煤与葵花秆分别以质量比3∶2和2∶3混合时,热解的活化能主要分布在190²00 kJ/mol、450200 kJ/mol、450⁵00 kJ/mol之间,以及190500 kJ/mol之间,以及190²00 kJ/mol、350200 kJ/mol、350⁴00 kJ/mol之间。煤与葵花秆共热解降低了反应的活化能,并促进了挥发分的生成,二者共热解存在协同作用。     

煤与生物质固定床共热解产物分布及热解动力学研究

在固定床管式热解炉中对煤与生物质共热解进行了研究,考察了氮气气氛下煤与生物质混合比例对热解产物产率分布的影响,并利用热重分析结合活化能分布模型对煤与生物质共热解的活化能及分布进行了计算。结果表明,生物质的加入促进了煤热解生成挥发分,使得煤的热分解提前,神府煤热解的活化能主要分布于290~380 kJ/mol之间,生物质葵花秆热解的活化能主要分布于180~220 kJ/mol的区间。当煤与葵花秆分别以质量比3∶2和2∶3混合时,热解的活化能主要分布在190~200 kJ/mol、450~500 kJ/mol之间,以及190~200 kJ/mol、350~400 kJ/mol之间。煤与葵花秆共热解降低了反应的活化能,并促进了挥发分的生成,二者共热解存在协同作用。     

纤维素热解动力学分析方法研究

以微晶纤维素为原料,在氮气气氛中利用热重分析仪考察了不同升温速率条件下纤维素的热解实验,分析了纤维素的热解动力学特性。采用双等双步法和Popescu法从热分析动力学的41种机理函数中选取最概然反应机理函数,同时运用Freeman-Carroll法、Coats-Redfern法、Starink法和双等双步法4种热分析方法计算热解反应活化能（E）、指前因子（A）,并对结果进行了分析比较。结果表明,随着升温速率提高,纤维素热解起始温度增加,热失重速率升高;纤维素的热解过程可分为4个阶段：脱水预热（40~120℃）、热解初期（120~260℃）、主要热解失重（260~400℃）和炭化（400~900℃）。纤维素主要热解段分两个阶段进行,其活化能在低温段（260~350℃）时,为166~176 kJ/mol,高温段（350~400℃）时,为171~216 kJ/mol;采用反Jander动力学模型能较好地描述主要热解反应过程;采用单一扫描速率法（Freeman-Carroll法和Coats-Redfern法）分析结果与实际值有较大偏差,多重扫描速率法（Starink法和双等双步法）得到的结果更具可靠性。     

基于TG-FT-IR的关中麦秆热解特性及动力学研究

利用TG-FT-IR技术分别以5、10、20℃/min 3种不同的升温速率,在室温至1000℃下对陕西关中地区麦秸秆(麦秆)的热解行为、特性及动力学进行了研究。研究结果表明,关中麦秆的热解过程可分为4个阶段:失水(室温到150℃)、半纤维素热解(150~300℃)、纤维素热解(300~380℃)及木质素热解(380~1000℃);升温速率的升高使关中麦秆的起始热解温度提高,较低的升温速率可克服热解过程中的传热滞后现象,更有利于关中麦秆的热解。关中麦秆升温速率20℃/min下最大失重速率处的的热解产物主要为H₂O、CH₄、CO₂、CO及一些芳香族、酸类、酮类、醛类、醇类、烷烃、酚类和醚类等有机物。通过无模式函数法中的FWO和KAS法对关中麦秆的热解表观活化能在转化率(α)0.1~0.8内进行了计算,所得活化能均约为202 kJ/mol。此外,Kissinger法估算所得表观活化能约为171.12 kJ/mol,略低于FWO法和KAS法热解表观活化能。     

窑街油页岩热解动力学研究

利用差热分析仪对窑街油页岩进行不同恒速升温速率的热解实验,考察升温速率对热解的影响,随着升温速率加快,失重曲线和最大热解速率向高温区。建立Friedman动力学模型对热解数据进行了数学处理,得到了活化能的变化范围为120～190kJ·mol^-1,而且活化能E与频率因子A的对数呈良好的线性关系,对认识油页岩干酪根的热解机理和化学结构提供重要信息。     

预处理对麦秸热解特性的影响及其动力学分析

用热重法分析研究了不同预处理方法(水洗、酸洗、碱处理、微波、超声处理)对麦秸热解过程的影响。结果表明:水洗和酸洗都能够提高热解产物中挥发分的含量;碱处理可以使麦秸热解起始温度和最大热解速率向低温区域移动,并能够明显降低最大热解速率;超声处理可以提高最大热解速率。用单一升温速率法对热解获得的热重-热重微分(TG-DTG)数据进行动力学分析得到了经预处理后,麦秸热解机理发生改变,活化能有所降低,其中氢氧化钠的作用最为明显,将热解活化能从151.44kJ/mol降至84.09kJ/mol。