废轮胎热解动力学多胶体优化模型

在废轮胎热解动力学多步模型和多胶体模型基础上建立废轮胎热解动力学多胶体优化模型,并以废轮胎胶粒热解试验数据作为热解动力学模型的计算样本数据进行模拟计算.结果表明,轮胎配方多胶体优化模型计算相对误差在30%以下,与多胶体模型相比明显减小,证明多胶体优化模型是有效的.     

秸秆及其主要组分的催化热解及动力学研究

利用热重分析法考察了农作物大豆、高粱、玉米、水稻秸秆及其主要成分半纤维素、纤维素和木质素等以碳酸钠为催化剂时的热解行为．结果表明，秸秆的主要热解区间为200℃～400℃，此温度区挥发分析出量约占整个温度区析出量的80％～90％．半纤维素、纤维素和木质素3种组分的热解特性差异很大，其中半纤维素热解主要集中在250℃～340℃范围，纤维素在300℃～400℃范围，而木质素的热解发生在一个相当宽的范围内．热解温度为600℃时，纤维素的热解转化率最高，半纤维素次之，木质素最低．催化剂使秸秆及半纤维素的主要热解区向低温区间移动．催化剂的加入可使半纤维素转化率略有提高，而对纤维素的作用与对半纤维素的作用正好相反．催化剂对木质素的影响最为显著，其DTG曲线由无催化剂时的单峰变为一大一小两个峰，主要热解区间向低温区移动较大，转化率也有所提高．动力学研究结果表明：秸秆、半纤维素和纤维素的热解在主要热解区间都可以用单段一级反应过程描述，而木质素为两段连续一级反应过程．     

可燃固体废弃物的热解动力学

研究了垃圾中各种可燃物的热解特性 ,得出了各自的热解动力学参数 ,并对各种可燃物的热解特性进行了评价 .     

阻燃HIPS塑料热解动力学模型

采用热重法进行了含阻燃添加剂的高抗冲聚苯乙烯塑料(flame retarded high impact polystyrene,Br-Sb-HIPS)在不同升温速率下的热解实验,建立了包含3个连续反应的阻燃HIPS热解动力学模型。通过Flynn-Wall-Ozawa法得到阻燃HIPS热解过程的活化能为103~307 kJ·mol-1,利用多元非线性无约束最优化方法求得模型参数。研究表明,Br-Sb-HIPS 3个反应的活化能和指前因子分别为191.632、213.263、238.331 kJ·mol-1和11.641、12.772、11.666 min-1。动力学模型能够很好地预测阻燃HIPS热解过程。     

褐煤热解特性及宏观反应动力学研究

采用自主研发的单次处理量为3 kg的热解炉装置测定了不同炉温和试验时间下物料的温度分布和挥发分析出率,并利用此数据,获得了褐煤热解的宏观反应动力学参数,从而为褐煤热解工艺包的形成奠定了基础。     

煤热解动力学模型的建立

通过对煤热解反应动力学分析,基于分布活化能模型DAEM,建立了集总反应动力学模型表示煤炭热解过程。确定了可以预测热解产物组成、分布与热解终温和升温速率关系的动力学方程。结果表明：随热解温度升高,各种挥发分产物析出率越来越接近最大产率;半焦C含量增加,但产率下降,H,O,N和S等元素降低。升温有利于提高半焦脱硫率、脱氮率。温度为600℃左右时,除H2外的大部分挥发分基本析出,半焦元素变化幅度减小。热解终温较低且一定时,较慢的升温速率有利于各热解挥发分最大限度析出。秦丽娜     

阻燃HIPS塑料热解动力学模型

采用热重法进行了含阻燃添加剂的高抗冲聚苯乙烯塑料（flame retarded high impact polystyrene,Br-Sb-HIPS）在不同升温速率下的热解实验,建立了包含3个连续反应的阻燃HIPS热解动力学模型。通过Flynn-Wall-Ozawa法得到阻燃HIPS热解过程的活化能为103～307 kJ·mol^-1,利用多元非线性无约束最优化方法求得模型参数。研究表明,Br-Sb-HIPS 3个反应的活化能和指前因子分别为191.632、213.263、238.331 kJ·mol^-1和11.641、12.772、11.666 min^-1。动力学模型能够很好地预测阻燃HIPS热解过程。     

基于粒子群算法的生活垃圾高热值成分热解动力学特性研究

以硬纸板、橡胶、松木和尼龙等典型生活垃圾(MSW)成分为研究对象,采用热重分析获得了不同升温速率下(15,40和200℃/min)各成分的热解失重特性。基于各生活垃圾成分失重曲线的特征,分别建立了有限平行反应模型,通过粒子群算法计算相应的动力学参数,并进行了交叉验证。研究表明,对于组成复杂、特性各异的生活垃圾成分,基于粒子群算法的有限平行反应模型既能准确反映各成分热解失重曲线的复杂峰结构,也能有效预测不同升温速率下失重特性的变化。     

生物质热解动力学模型的研究

在氮气气氛和不同的加热速率下对杉木原料进行了热重分析.由失重和失重速率曲线分析可知,生物质热解过程分为三个阶段.采用非线性最小平方算法,按三组分独立平行一级反应热解动力学模型,模拟计算的曲线与实验结果吻合较好,求解的动力学参数与文献报道值吻合较好,且随着升温速率的加快,纤维素和木质素热解的活化能有增加的趋势,而半纤维素活化能有下降的趋势.     

城市生活垃圾中主要可燃组分的热解及燃烧特性研究

准确掌握城市生活垃圾的热化学特性,对制定城市生活垃圾热处理方案、确定具体工艺参数起着不可或缺的作用。因此对城市生活垃圾各物质热化学特性的检测显得尤为重要。试验采用热重仪分别在氮气和空气两种气氛下,对垃圾中各种主要可燃组分的热解和燃烧特性进行了分析。实验结果表明:垃圾中不同组分的热失重差异较大,在进行相关工艺设计时,必须针对不同地区城市生活垃圾组成的特点,全面考虑其中起决定作用组分的热物理特性,以期获得最佳的配合处理效果。     

大庆重石脑油蒸汽热裂解集总动力学模型

通过对自建小型裂解装置实验数据的分析,建立了大庆重石脑油蒸汽热裂解反应8集总动力学物理模型,并用Matlab语言对Marquardt⁺⁺ 法进行编程求取了该物理模型的动力学参数。通过对模型计算值与实验值的相对误差分析表明：原料集总因分得较少,相对误差较大,约为10%,但主要产品产率的最大相对误差不超过7%,其中乙烯产率的平均相对误差为1.62%,说明所建模型较好地反映了大庆重石脑油蒸汽裂解反应规律,可以较好地预测主要产品分布。     

Estimation of the kinetic parameters of chlorinated polyvinyl chloride waste pyrolysis by particle swarm optimization

Chlorinated polyvinyl chloride (CPVC) is a widely-used material in various fields with excellent properties. However, CPVC waste is one of the most intractable solids to dispose of. With the development of pyrolysis technology, some advantages have been exhibited, for example, it is flexible to convert solid waste into clean products by pyrolysis, which can be used as energy. Therefore, pyrolysis is considered as an effective method to dispose of solid waste. Especially, kinetic parameters are significant for pyrolysis, which contributes to reactor design and waste management. To better apply the kinetic parameters of CPVC to dispose of waste, thermogravimetric experiments were conducted to obtain the kinetic parameters and establish the reaction mechanism. The Tang, distributed activation energy model, and Advanced Vyazovkin methods were used to calculate the activation energy, and the reaction order was obtained by the Coats-Redfern method. The results showed that the reaction consisted of two stages, and the average activation energy of the corresponding stage was 153.27 and 290.55 kJ/mol, respectively. However, the abovementioned parameters by traditional methods were not enough to characterize the whole pyrolysis behaviors, then the obtained kinetic parameters were further optimized and extra parameters were computed by the Particle Swarm Optimization algorithm.     

A molecular kinetic model for heavy gas oil catalytic pyrolysis to light olefins

Petroleum catalytic pyrolysis to light olefin technology has received wide-ranging research interest in the refining industry. This work built a molecular kinetic model for the catalytic pyrolysis of a heavy gas oil from bitumen synthetic crude oil (SCO) to light olefins. A feedstock compositional model was constructed containing 1311 molecules using bulk properties information. A variety of reaction rules was summarized and digitized, and from which, a reaction network involving 2631 substances and 6793 reactions was generated via a reaction network autogeneration algorithm. The reaction network for the catalytic pyrolysis was transformed into reaction rate equations. Systematical pilot-scale catalytic pyrolysis experiments were carried out, which were used to regress the molecular kinetic model parameters. The tuned model is able to predict the product yield and molecular distribution. Moreover, a range of sensitivity analysis was performed, revealing the dependence of light olefins yields on the reaction conditions.     

基于结构导向集总的FCC汽油催化裂解分子尺度动力学模型

利用结构导向集总模型构造烃分子和编制反应网络,并结合Monte Carlo模拟方法,建立了催化裂化（FCC）汽油催化裂解反应的分子尺度动力学模型。结构导向集总模型选用7个分子结构片段表示催化汽油中的分子,生成2000个共计92种烃类分子代表催化汽油原料组成。模型选取催化汽油中含量较多的11种单体烃作为模型化合物研究其催化裂解反应行为,并以此为依据制定反应规则,求取模型所需反应速率常数。模拟结果表明,应用结构导向集总模型和Monte Carlo模拟方法进行催化裂解分子尺度动力学建模是可行的,能对多种反应产物的产率进行预测。模拟值和实验结果符合良好,相对误差基本在10%以内。模型对延长反应时间后的产品收率有一定的预测能力。     

生物质热裂解动力学研究进展

本文综述了生物质热裂解的动力学模型现状,比较了生物质及其主要组分的裂解动力学.从中得出多组分和双组分动力学模型对开发生物质高效燃油和气化技术有着重要的工程实用价值.     

Lumped reaction kinetic models for pyrolysis of heavy oil in the presence of supercritical water

The reaction kinetics of the pyrolysis of heavy oil in the presence of supercritical water (SCW) and high pressure N₂ were measured. At any reaction temperature applied, the pyrolysis under SCW environments is faster than that under N₂ environments. Meanwhile, at lower temperatures the pyrolysis under both environments is accelerated by the introduction of coke into the feedstock. On the basis of a first‐order four‐lump reaction network consisting of the sequential condensation of maltenes and asphaltenes, the pyrolysis in whichever medium can be preferably described either by the lumped reaction kinetic model modified with autocatalysis and pseudoequilibrium or by the model modified solely with pseudoequilibrium. Benefited from the reduced limitation of diffusion to reaction kinetics, the pyrolysis in the SCW phase is more sensitive to the increase in reaction temperature than that in the oil phase, disengaging readily from the dependence on autocatalysis at a lower temperature. © 2015 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 62: 207–216, 2016     

五彩湾煤和吐鲁番煤热解动力学模型评估与应用

煤热解是煤热加工利用的基础反应,热解动力学模型有助于预测煤在热解过程中挥发分脱除规律,当前文献中已报道了多种热解动力学模型,厘清不同热解模型参数选择的差异,评估不同模型对煤种及热解反应适应性可为热解工艺设计提供参考。采用¹³C NMR核磁共振测量了五彩湾煤和吐鲁番煤的碳化学结构,并使用热重法测量了不同加热速率下的两种低阶煤失重曲线,结合分段式单一速率扫描法、等转化率法和3段式高斯分布活化能模型（3-DAEM）分析热重实验数据。结果表明单一速率扫描法得出的动力学参数难以准确揭示热解反应机理;等转化率法可以较好地得出热解活化能及指前因子分布图;将等转化率方法获得的指前因子赋值给分布活化能模型,可以避免分布活化能模型指前因子选择的盲目性;3-DAEM模型仅需要一条TGA曲线便可获得适用于整个加热速率的动力学参数,其预测结果与实验数据吻合最好,且模拟得出的活化能分布图很好地反映了煤热解三个阶段特征。     

分子尺度反应动力学模型构建在催化裂化/裂解过程中的应用进展

随着环保法规的日益严格和成品油质量标准的持续升级,对催化裂化/裂解过程的产品要求和控制逐渐精细到分子级别,可靠的分子尺度反应动力学模型是实现催化裂化/裂解过程分子管理的关键所在。本文简述了催化裂化/裂解的反应机理和反应类型,回顾了近三十年来不同方法对催化裂化/裂解过程反应网络和分子尺度反应动力学模型构建的研究进展。重点对不同模型构建技术的优缺点进行了详细的对比分析,指出了催化裂化/裂解过程分子尺度反应动力学模型构建的研究方向：开发更为精细的石油分子分析表征技术,构建与催化剂失活和反应器模型相结合的分子尺度反应动力学模型,实现基于分子管理的催化裂化/裂解过程反应器设计和工艺工程放大。此外,指出建立对分子集构建、反应网络构建和动力学参数求解的集成化平台是分子尺度反应动力学发展的必然趋势。     

废弃印刷线路板热解表观动力学模型研究

在探讨废弃印刷线路板热解表观动力学模型时,提出采用蔡式温度积分式实现温度积分的解析解求解,避免了传统FWO温度积分近似式对温度积分展开式高阶项的省略,提高计算精度。采用Levenberg-Marqurdt优化非线性回归方法,运用1stOpt通用全局优化数值计算软件实现热解动力学三因子表观活化能、指前因子、反应级数等参数的求解。研究结果表明：①FR4型印刷线路板表观动力学三因子活化能为250.0 kJ/mol,指前因子为9.495×1019 min－1,反应级数约为7.0;Teflon型印刷线路板表观动力学三因子活化能为183.42 kJ/mol,指前因子8.250×1010 min－1,反应级数约为零。②Teflon型印刷线路板求解的热解模型与实验结果近乎完美性一致,FR4型线路板在主要热解温区内获得很好的预测结果。在失重率小于0.2之后的温度区域存在一定的偏差。