褐煤与生物质共热解过程的协同效应

通过热重分析的方法对褐煤、生物质及褐煤生物质混合物的热解特性进行研究,以考察生物质与褐煤共热解过程中是否存在协同效应,结果表明:将褐煤与生物质按1∶1(质量比)的比例混合后,其初始热解温度及挥发分最大释放峰出现温度与生物质单独热解基本相同,热解终温与褐煤相比大幅度提前,混合物热解在各个阶段的失重率均大于其单独热解失重率的平均值.褐煤、生物质及其混合物的热解过程可以用一级和二级热解反应动力学模型描述,通过计算动力学参数,发现在整个主要热解过程中,混合物在各个温度段的E值均小于褐煤或生物质单独热解时的E值,热解反应更加容易进行.证明了生物质对褐煤的热解有促进作用,褐煤与生物质在共热解过程中存在协同效应.     

饱和水介质条件下油页岩热解动力学

利用高压釜反应装置,对柳树河油页岩进行了热压模拟实验研究,考察了饱和水介质条件下油页岩的热解动力学。利用不同温度下热解产物的实验数据,建立了以沥青为中间产物的连串一级反应的动力学模型,得到了相关的动力学参数,结果表明,油母质热解生成热沥青的活化能约为110 kJ·mol^-1,低于热沥青进一步分解生成页岩油的活化能（约为190 kJ·mol^-1）,说明油母质热解生成热沥青的反应更容易进行。根据实验数据和动力学结果,对油页岩的热解机理和水介质的影响进行了初步探讨。结果表明,在饱和水介质条件下,油页岩的热解温度比无水条件时降低了约120℃。     

基于双外推法的污泥锯末共热解动力学分析

利用热重分析仪对污泥、锯末及其混合物进行了热重分析实验。基于双外推法,结合几种常规固体热解机理函数确定了污泥与锯末共热解过程最概然机理函数。结果表明:污泥与锯末按质量比9:1混合共热解热重(DTG)曲线存在两个失重峰,主要热分解温度区间为230~500℃,失重量约47.1%;锯末的加入使混合物的表观活化能(E)降低,波峰出现右移;DTG波峰前后E值随升温速率增大有微小变化,且E与指前因子(A)之间具有动力学补偿效应;污泥与锯末共热解DTG峰前(230~350℃)最概然机理函数为Nucleation-Growth(n=4)模型,峰后(350~500℃)为Chemical reaction(second order)模型。     

油茶果蒲与聚丙烯共热解特性及动力学分析

为了研究油茶果蒲(CS)与聚丙烯(PP)混合比例(质量比)对两者共热解特性及动力学参数的影响, 将CS与PP按不同比例(3∶7、5∶5和7∶3)混合, 分别在5、10、15和20 ℃/min的升温速率下, 由50 ℃升温至800 ℃进行热重实验及动力学分析。热重实验结果表明: 混合样品的共热解可以分为两个阶段, 当温度低于352 ℃时, 在混合样品热解中CS热解占主导作用, 混合样品中的PP促进了CS的热解; 温度高于352 ℃时, PP的热解占主导作用, CS对PP热解起抑制作用。动力学分析结果表明: FWO法适合CS与PP单独热解及共热解动力学分析, m(CS)∶m(PP)为3∶7的混合样品平均表观活化能(217.04 kJ/mol)最低, 相比于CS单独热解的平均表观活化能(474.94 kJ/mol)降低了54.3%。     

脱水污泥-松木共热解生物炭的制备及吸附性能

以脱水污泥(含水率80%)和松木的混合物为原料共热解制备生物炭。研究了松木掺混比、热解温度对生物炭产率和BET比表面积(SBET)的影响,采用元素分析、工业分析和扫描电镜比较了单独热解及共热解生物炭的元素组成和表面形貌。结果表明,生物炭产率随着松木掺混比的增加而提高,随着热解温度的升高而下降。2种原料共热解存在明显的协同效果:松木提高了生物炭的碳元素含量,污泥的水分具有一定的活化作用,生物炭表面粗糙程度增加、SBET扩大。当松木掺混比为60%、热解温度为750℃时,生物炭SBET达到最高的213.4 m2/g。此外,生物炭对水中苯酚的吸附符合准二级动力学,等温吸附过程能用Freundlich模型描述。     

添加碳酸钙对油页岩热解和燃烧反应特性的影响

先将油页岩和Ca CO3以不同的比例进行掺混(油页岩:Ca CO3质量比从9:1到2:8之间),然后利用热重分析技术(TG)研究了Ca CO3的加入对油页岩热解和燃烧反应特征的影响规律。结果表明:在油页岩有机质热解和燃烧过程中其反应的转化率基本都随着Ca CO3添加比例的增加而增大;而其活化能基本都随着Ca CO3添加比例的增加而降低,在Ca CO3添加比例为2:8时,对于热解过程,活化能由纯油页岩反应时的120.69 k J/mol降至90.22 k J/mol,对于燃烧过程,活化能由纯油页岩下的58.69k J/mol降至54.83 k J/mol。     

美国绿河油页岩中沥青热解特征及动力学

沥青是油页岩中的重要有机质,也是油页岩中油母质热解产油和气过程的重要中间产物,对其热解研究有利于加深油页岩/油母质热解理解。通过索氏萃取提取出了绿河油页岩中的沥青,并对其进行了不同升温速率下热解实验。基于热重(TGA)数据,使用Friedman法计算了沥青热解的活化能,并通过活化能分布特征,推测沥青热解可能包含三个过程。接着,使用双高斯函数对含有交叠峰的DTG曲线进行反褶积处理,分解成三个峰,依次对应每一个过程。使用最小二乘法获得了这三个过程的活化能、指前因子和反应模型通式,并将获得的通式与四类固态物质热解模型中的11种理想模型进行对比,辨识出上述三个过程均遵循n级反应模型。     

纤维素与木质素共热解试验及动力学分析

采用热重分析仪（TGA）对木质素与纤维素单独热解和共热解基本特性及热解动力学进行了研究。热重分析曲线表明,木质素热解过程是由两个位于不同温度段的热解过程组成,纤维素则仅在300～380 ℃的温区内迅速热解,在纤维素含量较低（≤40%）共热解时,二者表现为相互抑制作用,但随着纤维素含量增大,二者关系转变为相互促进作用。热解动力学研究表明,纤维素与木质素单独热解和共热解过程都可用一级反应动力学模型来描述,且随着纤维素含量增加,反应活化能（E）也随之增加,但其值总小于活化能线性加和值（Ec）,据此可推测共热解过程存在着一定的协同作用。     

蒙脱石对油页岩干酪根热解特性的影响

选取中国桦甸、抚顺、窑街3个地区油页岩,酸洗得到各干酪根样品。应用TG-FTIR技术对不同升温速率下各干酪根与蒙脱石共热解行为进行了研究,并利用Coats-Redfem积分法对升温速率为10℃/min下的干酪根掺混样品进行热解反应动力学分析,获得了蒙脱石对干酪根热解产物析出规律的影响及热解过程的活化能(E)和指前因子(A).结果表明,随着蒙脱石掺混比例增大,桦甸和抚顺干酪根热解失重率先升高后降低;在热解过程中,440℃前干酪根与蒙脱石掺混样品的热解失重率较干酪根单独热解低,而440℃后其热解失重率较干酪根热解有所提高;蒙脱石掺混比例增大使得各干酪根热解产物中CH₃/CH₂值有所增加;有蒙脱石掺混的干酪根热解活化能相比干酪根热解活化能有所降低。表明蒙脱石对油页岩干酪根热解具有物理吸附和裂解催化两种作用,且随着热解过程的加深和蒙脱石配比的改变而不同。最后,对升温速率为10℃/min的样品进行了热解反应动力学分析,进一步探讨了蒙脱石对干酪根的热解影响机理。     

生物质与油页岩混合热解特性研究

为了充分利用油页岩和生物质,以生物质和油页岩按照不同质量比的混合试样作为研究对象,采用TG-DSC联用技术进行了热重实验,分析了热解过程特性曲线并计算热解特性参数,采用差减微分法计算了热解动力学参数。结果表明:混合试样DTG曲线分别在低温段及高温段出现2个峰,前者主要是生物质的纤维素及半纤维素挥发分的热解析出,后者主要为油页岩热解析出挥发分;随混合试样中油页岩含量逐渐增多,热解后期逐渐出现因油页岩无机盐热分解吸热过多而出现DSC曲线吸热峰;混合试样低温段挥发分析出量及挥发分综合释放特性指数均大于高温段的值;生物质含量最高的混合试样(生物质与油页岩的质量比为4∶1)的挥发分初始析出温度最低,其挥发分最大释放速度的峰值及挥发分综合释放特性指数均最大;生物质含量较多的混合试样低温段活化能大于高温段活化能的值,油页岩含量较多的混合试样低温段活化能低于高温段的值。