藻渣热解特性及动力学分析

通过热重实验研究N₂气氛下升温速率对索氏提脂后的小球藻热解特性的影响,利用管式炉在N₂气氛下快速热解实验得出：在400℃时,小球藻热解转化率最高,生物油产率达57.6%,热解气为10%。采用等转化率方法FWO和KAS法对藻渣热解动力学进行分析和比较,结果表明：藻渣热解的主要热解阶段为25～800℃,可分为3个阶段,藻渣的DTG曲线存在两个失重峰,且随着升温速率提高,TG和DTG曲线都向高温区偏移,最大失重速率和残余固体质量都增加。N₂气氛条件下藻渣的主要热解阶段表观活化能和指前因子分别为228.46 kJ/mol和2.49×10²¹ min^-1,此阶段下FWO法和KAS法均能很好模拟藻渣热解数据,线性拟合相关系数(R²)均在0.96以上,最佳热解函数为dα/dT=2.49×10²¹/β exp(-228.46/(RT))(1-α)⁸。     

鼓泡反应器中仿生催化环己烯环氧化的动力学研究

研究针对仿生催化环己烯环氧化工艺,从气液反应传质强化出发,进行了鼓泡反应器中的环己烯环氧化动力学研究。研究得出,环己烯的反应级数为1.0,活化能为54.58kJ/mol,指前因子为1.8×10⁵ s^-1。异丁醛的反应级数为1.5,活化能为28.5kJ/mol,指前因子为9.2×10³ s^-1,2-环己烯醇的生成速率为1.0×10^-4mol/(L·min),2-环己烯酮生成速率为3.0×10^-4mol/(L·min),2种副产物反应级数均为0级。反应动力学符合米氏方程。     

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.     

芦竹燃烧动力学不同反应机理的研究

利用热重分析仪进行了芦竹的燃烧试验,采用Coats-Redfern法分析热重曲线,研究不同升温速率(10,20,30℃/min)对燃烧过程的影响。结果表明,芦竹燃烧过程可分为3个阶段,即水分析出、挥发分析出与燃烧及焦炭表面燃烧三个阶段。主要反应集中在第二和第三反应阶段。随着升温速率的增大,最大失重速率增大,三个阶段向高温方向偏移。挥发分析出与燃烧及焦炭表面燃烧阶段的反应机理均满足随机成核A3模型,挥发分析出及燃烧阶段的活化能平均值为21.49 k J/mol,频率因子变化为1.31×10³3¹.83×101.83×10³min3min^(-1);焦炭表面燃烧阶段的活化能平均值为47.15 k J/mol,频率因子变化为325×10(-1);焦炭表面燃烧阶段的活化能平均值为47.15 k J/mol,频率因子变化为325×10³3⁷4.9×1074.9×10³min3min^(-1)。     

果壳生物质燃烧特性与动力学分析

为充分利用果壳生物质废弃物,采用热重分析对油茶壳、核桃壳、澳洲坚果壳进行了燃烧实验研究,考察了不同升温速率下3种果壳生物质的燃烧特性及动力学参数。结果表明：3种果壳生物质燃烧特性不同,但燃烧特性参数均随升温速率升高而增大;随着升温速率的增加,着火点、燃尽温度、最大燃烧速率、平均燃烧速率及综合燃烧特性指数提高;10℃/min时,油茶壳、核桃壳、澳洲坚果壳综合燃烧特性指数分别为0.56×10^-7、1.18×10^-7、0.88×10^-7;3种果壳生物质的燃烧反应遵循一级反应动力学模型,相关系数（R²）均达0.93以上,低温阶段活化能为30.40~52.41 kJ/mol,高温阶段活化能为18.49~40.62 kJ/mol,低温阶段活化能均大于高温阶段。     

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。     

锐钛型TiO2对尿素热解过程的影响

通过实验的方法收集了不同温度下纯尿素和尿素/TiO₂混合物热解后的固体残留物，使用红外光谱（IR）及气相色谱质谱联机（GC-MS）方法对这些热解残留物进行成分分析；使用热重-红外联机（TG-FTIR）技术研究尿素及三聚氰酸在有无催化剂TiO₂的情况下的热解特性及气体产物的生成规律；根据Coats-Renfern方法对尿素热解第一阶段的非等温热失重率曲线的数据进行动力学研究，建立动力学方程。结果表明，100~250℃的尿素热解残留物中主要为尿素和缩二脲，300~400℃的尿素热解残留物中主要为三聚氰酸等含氮杂环有机化合物；锐钛型TiO₂能促进尿素和三聚氰酸的热解反应，缩短其反应进程，HNCO与水蒸气在TiO₂表面易发生反应；尿素第一阶段热解的反应级数为2，单独热解时活化能为113.25kJ/mol，指前因子A为2.01×10¹¹min^-1，在催化剂TiO₂的作用下，活化能E为77.42kJ/mol，指前因子A为4.82×10⁷min^-1。     

油酸甲酯和硬脂酸甲酯热解特性及动力学研究

通过热重分析仪对油酸甲酯和硬脂酸甲酯的热解特性进行了研究,发现油酸甲酯相变硬脂酸甲酯具有较差的热安定性。在升温速率分别为10、15、20、30℃/min条件下,利用TG-DTG曲线分析了它们的基本热解特性。结果表明,随着升温速率的增加,它们的起始热分解温度、最大失重速率、最大失重速率峰值温度以及其他热分解参数均呈增大趋势。同时,用多元线性回归法求得相应的反应级数、活化能和指前因子,发现油酸甲酯和硬脂酸甲酯的热解反应机理函数不同,且反应活化能和指前因子之间表现出较好的动力学补偿效应。     

等转化率法研究蔗渣热解过程动力学

运用热重分析法在4个不同升温速率下研究了蔗渣在氮气中的热解过程,用等转化率法计算出热解的活化能(E_a)从102.40 kJ/mol逐渐增大到161.24 kJ/mol。用主曲线法判断活化能不变区域的动力学模型机理函数为1/2级简单反应,机理函数F_0.5(α)=1-(1-α)^1/2,指前因子A=(5.991±0.947)×10⁶ s^-1。     

TATB的热分解及其在[Emim]Ac/DMSO溶剂中的热爆炸特性

用DSC-TG研究了TATB的热分解过程。根据升温速率分别为5、10、15、20K/min的DSC和TG-DTG曲线计算了分解反应的活化能(E)、指前因子(A)和120℃时的速率常数(k120),并计算了升温速率为5K/min时,TATB分解峰值温度时的分解反应活化焓、活化熵和活化自由能,用小容量测试法研究了TATB在1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐/二甲基亚砜([Emim]Ac/DMSO)溶剂中的热爆炸特性。结果表明,采用Kissinger法和Ozawa法计算得到TATB分解反应的活化能分别为212.1和212.0kJ/mol,采用Rogers公式和Arrhenius公式计算得到A和k120值分别为5.87×1016s-1和3.87×10-12s-1;升温速率为5K/min条件下,TATB分解峰值温度时的分解反应活化焓、活化熵和活化自由能分别为206kJ/mol、61.42J/(K·mol)和167.39kJ/mol,TATB粉末的临界爆炸温度为336.6℃;TATB在[Emim]Ac/DMSO溶剂中不爆炸。     

烟杆废物热解动力学研究

通过热重分析（TGA）方法,采用单步和三平行反应模型分别考察烟杆废物的热解动力学。烟杆废物单步热解的平均活化能为182.4 kJ/mol,最适宜的反应机理函数为14级反应机理f（α）=（1-α）¹⁴。能量补偿效应结果显示烟杆废物的热解可以分为3个阶段α=0~0.32、α=0.32~0.80和α=0.80~1,各阶段的指前因子分别为2.88×10¹⁰、4.33×10¹⁴和9.76×10¹⁶s^-1。单步热解过程中伴有表观活化能的变化以及高级数反应的机理,不能合理地描述烟杆废物的热解机理。采用混合韦伯分布活化能模型考察了三平行反应热解动力学,结果显示：混合韦伯分布活化能模型能很好地拟合烟杆废物热解数据,相关系数R²≥0.997 6;3种伪组分的活化能大小符合E₀（木质素,195.26 kJ/mol）> E₀（纤维素,152.54 kJ/mol）> E₀（半纤维素,121.18 kJ/mol）的顺序;半纤维素的热解机理为一级反应f（α）=1-α,纤维素的热解机理属于成核机理,木质素的机理亦呈现级数反应,级数介于n=3~4之间,木质素的热解机理复杂,可能为多步反应。     

非等温热重法研究聚苯醚热分解动力学

采用非等温热重法对聚苯醚的热分解动力学进行研究,计算了反应活化能,采用积分法结合36种动力学函数来判断聚苯醚热分解的机理函数,得到了聚苯醚热动力学参数即反应的动力学函数,平均活化能（E_a）为211.64kJ/mol,指前因子（A）的平均值为6.24×10⁷s^-1,也获得了对应的热分解动力学方程。     

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。     

燃气管用PE100级混配料的热分解动力学和机理

采用热重分析法测定了在氮气气氛中2、5、10、20 ℃/min 4种不同升温速率下的燃气用PE100级混配料热分解过程。采用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa方法和Coats-Redfern法考察了燃气用PE100级混配料热分解动力学和机理。运用Toop法对PE100级混配料在不同温度下的寿命进行了评估。结果表明,PE100级混配料的热失重为一步分解反应;Kissinger 法求得热分解平均活化能（E）为327.8 kJ/mol,Flynn-Wall-Ozawa法求得的E为304.6 kJ/mol,表观指前因子（lnA）值为53.9 min^-1;在12种常见热分解模型中,R2即圆柱对称的收缩机制最适合描述PE100级混配料热分解反应过程;50 ℃下,Kissinger 法和Flynn-Wall-Ozawa法求得的PE100级混配料寿命分别为7.4×10⁸年和7.9×10⁷年,随着温度的升高,寿命急速降低。     

葵花杆的热解特性及热解产物分析

为充分利用生物质葵花杆,采用同步热分析仪以升温速率为影响因素对葵花杆的热解特性进行研究,利用Coats-Redfern积分法计算主要阶段热解动力学参数,并采用气相色谱/质谱联用仪对热解产物进行了定量分析.研究结果表明:葵花杆的热解过程可分为预热干燥、主要热解及炭化3个阶段;随着升温速率的增大,葵花杆热解的TG曲线向高温...     

庚醛与亚硫酸氢钠加成反应动力学研究

醛能与亚硫酸氢钠发生快速的可逆亲核加成反应,该反应可用于去除混合物中的醛。目前醛类加成的动力学研究多集中于低碳醛或芳香醛,缺少高碳脂肪醛的相关数据,且常用的分析方法如碘量法和紫外分光光度法应用局限性大。以庚醛为研究对象,利用在线红外光谱仪,实时监测了283.15~298.15 K温度下庚醛与亚硫酸氢钠的加成反应过程,通过对实验数据的计算与拟合,求得不同温度的反应速率常数和平衡常数,确定了反应的动力学方程,为庚醛的分离应用提供理论基础。结果表明,随着反应温度升高,庚醛反应速率增大,而平衡转化率减小。庚醛与亚硫酸氢钠的加成反应为放热过程,反应热为-60.01 kJ?mol^-1。正反应的活化能为34.68 kJ?mol^-1,指前因子为1.369×10⁷ L?mol^-1?min^-1,逆反应的活化能为94.69 kJ?mol^-1,指前因子为2.500×10¹⁵ min^-1。