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。     

城市粪便热解特性与动力学

随着国家相关标准的细化和执行,城市粪便（收集自化粪池及旱厕）的无害化处理正受到越来越多关注。本文利用热重-微商热重分析（TG-DTG）对我国北方典型城市粪便热解特性进行了研究,并与3种常见动物粪便（猪粪、牛粪、鸡粪）的热解行为进行了对比。城市粪便的热解过程温度主要集中在205～525℃。城市粪便的最大失重温度与其余三种动物粪便较为接近,但热解结束温度高于其他三种样品。利用试验所得数据,采用Coats-Redfern法处理并计算不同生物质在相应热解条件下的反应动力学参数,结果显示城市粪便热解适合采用一级双组分分阶段反应模型。与动物粪便相比,城市粪便热解所需活化能低于牛粪,但高于鸡粪和猪粪。     

不连沟煤热解半焦燃烧特性研究

煤热解产生具有高利用价值的煤气和焦油,并伴随产生大量的热解半焦,燃烧是半焦的主要利用途径之一。本文采用非等温热重分析法研究了热解条件(热解温度和停留时间)、热解气氛和燃烧升温速率对热解半焦燃烧行为的影响,并利用Coats-Redfern积分法对半焦燃烧过程进行动力学计算。结果表明:热解温度对甲烷二氧化碳重整与煤热解耦合过程半焦的燃烧反应特性有重要影响。随热解温度升高,半焦燃烧反应性呈下降趋势,反应活化能逐渐增加,这与半焦中较低的挥发分成正相关。热解停留时间和热解气氛对半焦燃烧影响较小。与在氮气中热解半焦相比,加氢热解和耦合热解半焦表现出几乎相同的燃烧特征和反应活化能。燃烧升温速率显著影响半焦的燃烧特性,提高燃烧升温速率促使半焦燃烧反应在更高温度下进行。     

PVC木塑复合材料热解动力学

将木粉按一定比例添加到PVC中得到复合材料,通过热重分析研究复合材料在空气、N2气氛下不同升温速率时的热解行为。通过Doyle和Tang method法计算了木塑材料的降解活化能。利用活化能分布函数,分析了复合材料在热解、燃烧过程中不同阶段的反应活性变化规律。研究表明,热解过程可分为3个阶段,230～360℃为第一失重阶段,360～430℃为稳定阶段,430～580℃为第二失重阶段。升温速率及反应气氛对热解过程有显著影响。由分布活化能模型计算表明,其热解动力学为一级反应,两个失重阶段的活化能分别为220kJ·mol-1和139kJ·mol-1,反应活性随失重率的增加而减少。     

常见农林生物质稻草的催化热解动力学特性

采用热重法对稻草的催化热解特性及反应动力学进行了研究。同时采用Coats-Redfern法对稻草的催化热解过程进行了拟合计算,得到稻草热解的活化能和指前因子。结果表明,酸洗脱灰后稻草热解的初始温度和结束温度都有所升高,稻草的热解反应活性明显降低,热解曲线向高温区移动;而金属盐的加入使稻草的热解曲线向低温区移动,反应活性增加。酸洗后稻草热解活化能升高,加入不同浓度的钾离子、钙离子和镁离子后求得的活化能明显降低,而且加入金属离子的浓度越高,稻草热解的活化能越低。     

水溶性沥青热解机理的研究

通过混酸氧化中温煤焦油沥青制备水溶性沥青,利用热重分析研究水溶性沥青的热解机理。根据Dollimore提出的TG/DTG曲线形状推断水溶性沥青热解反应动力学机理函数,利用Achar-Brindley-Wendworth方程拟合直线计算热解活化能。结果表明,中温煤焦油沥青在170~550℃阶段热转化动力学机理函数符合Dollimore的F1,最概然机理函数f(α)=1-α,反应为一级,活化能32.5 kJ/mol;水溶性沥青在155~460℃阶段热转化属于Dollimore的D_3,最概然机理函数1.5(1-α)~(2/3)[1-(1-α)~(1/3)]~(-1),反应机理是三维扩散,球形对称,活化能是82.8 k J/mol;在465~650℃范围内是亲水基团热解,符合Dollimore的F1,最概然机理函数f(α)=1-α,反应为一级,反应活化能41.6 k J/mol。水溶性沥青热稳定性较中温煤焦油沥青好。     

生物质玉米芯热解机理研究

利用热重分析方法对生物质玉米芯在不同条件下热解行为进行了详细研究 ,得出了影响热解过程的因素及热解动力学参数 (如表观活化能、反应级数及指前因子等 ) .结果表明 ,所选保护气的种类对热解过程基本上不产生影响 ;同在较低的气体流速下进行热解相比较 ,在较高的流速下进行热解 ,发生分解反应需要较高的起始分解温度、最大分解速率的温度及较高的反应活化能 ,反应级数也大 ;随着加热速率的增大 ,发生分解反应的最大分解速率的温度向高温处移动 ,但反应的活化能降低 ,反应级数减小 .在实际的热解过程中 ,采用快速加热、低流速的惰性保护气进行热解 ,有利于利用热解过程的各种产物 .     

成型褐煤热解特性分析

分别采用热重法和差示扫描量热法对成型后褐煤的热解特性进行了分析,并采用Freeman—Carroll法计算出了型煤热解动力学参数。结果表明,300℃型煤开始发生激烈的热解反应,到431．8℃时,热解最为激烈。型煤热解反应为1级反应;反应温度为450℃左右时,活化能为241．94kJ／mol;成型后褐煤的化学性质较成型前稳定。     

锯末热解制备氢气的研究

为了探究生物质热解制氢特性,首先进行了锯末热解过程中挥发物形成反应的研究,计算了反应动力学参数,其中200-500℃区间的反应活化能为33.01kJ/mol,600～900℃区间的活化能为6.70 kJ/mol.在此基础上,利用固定床反应器进行了锯末热解制备氢气的研究,主要探讨了热解过程中氢气和其它可燃气体(包括甲烷、一氧化碳和乙烯)的体积百分数和产量随热解温度的变化规律,以及添加二氧化锰、二氧化钛、三氧化二铝和氧化钙等催化剂对热解过程的影响.得出随着温度升高.氢气和可燃气的体积百分数和产量随之升高,三氧化二铝对产气效果有较好的促进作用.此外,还研究了热解过程中固、液、气三相产物的分布状况.     

压力条件对龙口油页岩热解特性的影响

采用法国Setaram公司Themys HP型高压热重仪对我国龙口油页岩进行不同压力条件下的热解实验,利用产物释放特性指数,并通过分布活化能模型DAEM对不同压力条件下的热解反应进行动力学分析。研究表明龙口油页岩的热解主要包括页岩的脱水阶段、有机质热解阶段以及碳酸盐及黏土矿物的分解阶段;压力的升高对于龙口油页岩的热解过程有明显的影响,改变热解产物的析出速率,产物释放特性指数能很好地表征龙口油页岩在压力改变的条件下热解过程中产物的析出特性,热解压力小范围的升高(5bar)有利于挥发分的析出,过高的压力不利于挥发分的快速析出。动力学分析表明,热解低温阶段反应所需活化能在压力升高的条件下呈现出先增大后减小的趋势,但明显高于高温段热解活化能。适当提高压力有利于热解反应的进行。