生物油热失重特性研究

利用TG-FTIR技术,对生物油在不同载气流量、升温速率、气体氛围下的失重特性进行研究。结果表明:在N2气氛中生物油的失重过程可分为3个阶段,分别是小分子物质的蒸发、酚类等重质组分的热解及缩合缩聚和焦炭的生成;在空气气氛中生物油的失重过程也可被分为3个阶段,但分别是小分子物质的蒸发,重质组分的热解、氧化和缩合缩聚,焦炭的燃烧。对生物油热失重动力学特性进行研究,获得反应活化能、频率因子等热解动力学参数。结果表明:随着升温速率的增大,各阶段活化能均有所减小。     

纤维素的加压热解特性及动力学研究

利用加压热重仪对纤维素进行了热重分析实验,获得了不同升温速率(5,10,20 K/min)和不同压力(0.1,0.5,1,1.5,2 MPa)条件下的热重曲线TG和失重速率曲线DTG,并通过热分析数学方法获得了热解动力学参数。结果表明,在各压力条件下,提高升温速率,纤维素主热解区间均往高温区移动,热解略有加深;在各升温速率条件下,增大压力,主热解区间均往低温区移动,热解时间缩短,剩余残渣百分比增大;在同一升温速率下,随着压力的增大,热解活化能增大,且升温速率越大,活化能随压力增大越明显;在同一压力下,随着升温速率的提高,热解活化能增大,且压力越大,活化能随升温速率增大趋势越明显;在各条件下热解活化能和指前因子存在着较好的补偿效应。     

生物质锯末快速高温热解气化研究

在对木质生物质在0～20℃/min这类较低升温速率条件下的热解特性研究基础上,采用热重分析法并结合TG、DTG曲线研究了干燥锯末在3种不同升温速率下的热解及动力学特性。并计算出活化能、频率因子,分析高升温速率(30、45℃/min)与低升温速率(10℃/min)对锯末热解气化影响的区别。研究结果表明:锯末热解时的最大失重速率随升温速率的升高而增大,在升温速率为45℃/min时达到最大为25.41%/min。在半纤维素热解占主导的阶段,热解反应机理为一级随机成核和随后成长过程,反应的活化能及频率因子随着升温速率的提高呈现先增大后减小的趋势;在纤维素和木质素热解占主导的阶段,热解反应机理为三维球形对称扩散过程,上述2个参数随着升温速率的提高呈现减小的趋势,且较高的升温速率能显著促进锯末挥发物质的析出。     

生物油热解气化的TG-FTIR分析

该文主要目的是了解生物油的热解气化特性及气体产物的析出特性,采用木屑快速热解生物油为对象,利用热重与傅立叶红外分析仪联用对生物油的热解气化行为进行实验研究。实验结果表明生物油的热解分为两个阶段:挥发分的快速析出(200～300℃)与生物油的碳化,生物油的热解气化符合三维扩散模型,且随着升温速率的升高热解活化能先升高后降低。红外分析结果表明生物油热解气化的主要气体产物为CO、CO_2、CH_4、H_2O和碳氢化合物等小分子气体,有机化合物的析出主要在低温段,而生物油中重质组分的裂解主要在中高温度段。     

污泥热解油的燃烧特性及动力学模型

利用热重分析(TG)对污泥热解油的燃烧特性进行了研究,污泥热解油的燃烧过程分为两个阶段.第1阶段为轻质有机物挥发后与氧发生均相燃烧,第2阶段为难挥发有机物与氧发生非均相燃烧,其中第1阶段燃烧反应是其失重的主要原因.分析了升温速率对燃烧特性的影响,发现增大升温速率有利于燃烧.对燃烧过程中烟气的排放规律进行了红外分析(FTIR),从另一角度印证了热重分析的结果.根据热重曲线建立动力学模型,分别对不同升温速率下燃烧过程的两个阶段进行动力学参数计算.活化能的变化趋势再次表明提高升温速率有利于污泥热解油的燃烧.     

烘焙预处理对小球藻热解特性与产物分布的影响

文章通过在不同升温速率下进行烘焙小球藻的热重实验,探究其在40～900℃下的热重反应特性,采用分布式活化能模型（DAEM）计算烘焙后热解活化能,揭示烘焙对其热解动力学的影响。采用热重-红外联用仪分析烘焙小球藻的热解气体变化规律,采用Py-GC/MS探究在不同热解温度（500℃和900℃）下烘焙小球藻热解生物油的变化规律。结果表明：烘焙预处理增加了小球藻的热解活化能,同时促进了小球藻在热解过程中含氮产物的生成;烘焙后小球藻在900℃下发生热解时,以生成轻质芳烃和烯烃类产物为主,几乎不产生含氧化合物,且烘焙预处理更容易使生物油发生裂解,最佳烘焙温度为250℃。     

基于TG-FTIR的生物油重质组分热解特性研究

和用热重红外技术在线分析了3种生物油重质组分模型化合物(丁香酚、3,4.二甲氧基苯甲醛、左旋葡聚糖)在10,20,30℃C/min升温速率下的热解特性.热重试验结果表明:酚类物质最易热解,其次是醛类物质,再次是糖类物质;提高升温速率有利于热解反应的进行,但对最终失重量无影响.红外检测数据表明:左旋葡聚糖的热解分为两段,前段主要为脱水反应,生成醛等小分子物质,后段遵循醛类物质热解的机理,主要产物为小分子的不饱和烃类和CO_2,并伴随有少量的醚和H_2O生成.     

生物油热解及燃烧特性分析

对由木粉热解所得的生物油样品分别进行了氮气与氧气气氛下不同升温速率的热重分析试验.结果表明:生物油的热解分为两个阶段,第一阶段为生物油中低沸点有机物的挥发以及各组分间反应生成各类产物的过程,第二阶段为各种重组分的裂解过程;生物油的燃烧分为3个阶段,即前期的挥发与裂解和最后焦炭的燃烧过程.提高升温速率使氮气气氛中生物油样品的初始失重温度、失重峰值温度及对应的最大失重速率均有所增大,且在较高升温速率(20℃min)下,较少含炭残余物形成.随升温速率升高,生物油着火温度提高,最终失重率无变化.最后根据热重数据对热解与燃烧各段反应进行了动力学拟合.     

油棕废弃物及生物质三组分的热解动力学研究

主要利用热重分析仪(TG)对油棕废弃物和生物质的三组分(半纤维素,纤维素和木质素)的热解特性进行了系统研究,对比分析了热解特性,计算了其热解动力学参数,并研究了升温速率对生物质热解特性的影响。研究发现半纤维素和纤维素易于热降解而木质素难于热解;油棕废弃物的热解可以化分为:干燥、半纤维素热解、纤维素热解和木质素热解4个阶段;生物质的热解反应主要是一级反应,油棕废弃物的活化能很低,约为60kJ/kg;升温速率对生物质影响很大,随升温速率加快,生物质热解温度升高,热解速率降低。     

废弃柞木段热解特性及其反应动力学研究

以废弃柞木段为研究对象,进行了不同升温速率(5,15,25℃/min)下的热解失重实验以及TG和DTG曲线分析,采用分布活化能模型(DAEM)和一级反应模型研究其反应动力学特性。结果表明,脱水干燥的废弃柞木段热解过程主要分为过渡、挥发分析出和碳化3个阶段,随着升温速率的提高,DTG曲线有向高温侧移动的趋势,不同升温速率下的最大热解速率所对应的温度在360~380℃;采用DAEM得到的主热解阶段活化能为210~260 k J/mol,一级反应模型得到的主热解阶段活化能约为62 k J/mol,两种模型都能够较好地描述废弃柞木段主热解阶段,而DAEM模型更为全面。     

芦苇热解过程的动力学模型研究

采用热重实验对芦苇的热解特性进行了研究,并采用2种动力学模型对不同升温速率(10、20、30℃/min)下芦苇热解过程进行了动力学研究。实验结果表明,芦苇热解主要分为水分析出阶段(30~120℃)、解聚过程阶段(120~237℃)、挥发分脱除阶段(237~369℃)及无机物和残留有机物的分解阶段(369~682℃),并且随着升温速率的增大,热解温度特征点向高温侧偏移。模型计算结果表明,n级单一反应模型在n=1时拟合程度最高,主要遵循一级反应,活化能分别为30.70、34.60、33.01 k J/mol;分布式活化能模型计算得出的活化能处于30~116 k J/mol之间。通过对比2种模型的计算结果,得出分布式活化能模型能更好地反映芦苇的热解过程。     

坝上地区莜麦秸秆热解特性研究

为实现高寒坝上地区农作物秸秆高效清洁燃烧,文章选取典型莜麦秸秆作为研究对象,通过混合气体模拟烟气燃烧过程中的热解气氛环境,采用热重分析仪研究空气和N2,CO2,O2不同比例组成的混合气体氛围下热失重特性以及升温速率对其影响,采用AKTS软件进行动力学分析。结果表明：莜麦秸秆热解过程可分为干燥（30～140℃）、挥发（140～370℃）、炭化（370～900℃）3个阶段;气体氛围主要影响热解的炭化阶段,对干燥和挥发阶段影响较小;升温速率影响挥发和炭化阶段,升温速率越快,反应速率越大;当热解气氛为15%O2-5%CO2-80%N2混合气体（气体2）时,热解过程所需活化能最少,平均活化能为139.86 kJ/mol。研究结果可为高寒坝上地区生物质秸秆能源化利用提供一定理论依据。     

玉米秸秆热解特性及动力学研究

使用热重分析仪在升温速率分别为5、10、20、30、40℃/min的条件下,以玉米秸秆为原料进行热重试验,对其热解特性及动力学进行分析。结果表明:玉米秸秆热解过程大致可分为失水、热解、炭化3个阶段;微商热重(DTG)曲线出现肩峰现象;随着升温速率的增大,热重(TG)曲线向高温区偏移,热解初始和终止温度略有上升,DTG曲线峰值逐渐增大。通过Coats-Redfern法与F-W-O法对比,确定最佳的反应机理为随机成核和随后生长,反应级数n=2/3,分别计算不同升温速率下的反应活化能(E)与指前因子(A),并研究热解过程中的动力学补偿效应,在该实验条件下建立不同升温速率的热解动力学模型。     

生物质成型燃料热解特性及动力学研究

利用NETZSCH STA409PC型热重-差热分析仪对生物质成型燃料在以10℃/min、20℃/min及30℃/min升温速率下的热解过程进行了热重分析。对TG-T、DTG-T曲线分析,结果表明生物质成型燃料热解过程分为干燥、热解预热、热解与炭化4个阶段,热解过程随着升温速率升高出现热滞后现象。对剧烈失重区间建立了反应动力学模型,求解出此温度区间的表观活化能、频率因子等动力学参数。     

植物化工醇废液热解动力学研究

为了研究植物化工醇废液的热解反应机理,将废液置于氮气气氛下进行加热反应。利用热重分析仪考察了不同升温速率对废液热解反应影响,得到了TG/DTG曲线。实验结果表明废液热解反应有五个波动峰,以及蒸发、热解和无机盐反应三个过程,利用Coats-Redfern法计算了动力学参数,热解过程活化能和频率因子均最小,无机盐反应过程最大,活化能大小与升温速率和反应阶段有关。改变升温速率并不会明显改变热解反应特性,热解过程主要是挥发分析出,失重比和失重速率均最大。     

玉米秸秆热解反应动力学的研究

利用热重分析法(TG)对粒径为0.28~0.60mm的玉米秸秆在5、10、20、30℃/min 4种不同升温速率下的热解反应动力学进行了研究。结果表明,秸秆的热解过程分为4个阶段,主要反应阶段在287~400℃之间,随着升温速率的增加,主要反应区间略有增加。Ozawa法计算出的玉米秸秆活化能(E)值在153~160 kJ/mol范围内,KAS法得出的玉米秸秆活化能集中在147~157 kJ/mol之间。用微分法Achar方程、积分法Coats-Redfern方程,将41种常用的固体反应动力学机理函数一一代入,再根据热分析动力学三因子求算的比较法得出玉米秸秆热解过程符合Mampel Power法则,并给出机理函数的微分形式和积分形式,反应级数为2,本研究为生物质热解装置的设计及参数优化提供了科学依据。     

核桃壳热解特性及几种动力学模型结果比较

利用热重分析在不同升温速率和氮气气氛下对核桃壳的热失重行为进行研究.根据热重实验数据,采用4种热分析动力学方法(Coats-Redfern法、Doyle法、Ozawa法和DAEM模型),计算核桃壳热解反应活化能E、反应级数n及频率因子A,并进行比较.结果表明:采用不同的动力学分析处理方法,得出的热解动力学参数不同.利用Coats-Redfem法,核桃壳在热解主要阶段(失重10％ ～95％)可由一段一级反应过程描述,升温速率20K/min时活化能为55.37k J/mol.Doyle法和DAEM模型得到的结果较为接近,Ozawa法求得的活化能值最高.核桃壳热解包含分子键能断裂的一系列复杂、连续反应过程,并获得核桃壳的热解反应活化能随失重率的变化曲线.     

制药污泥的热解特性及动力学研究

采用差热-热重分析法对不同反应条件下的制药污泥热解特性及动力学规律展开研究。结果表明:制药污泥的热解过程经历失水、有机物分解和碳化3个阶段;制药污泥在不同升温速率(5、10和20℃/min)下的TG(热重分析)和DTG(TG的一次微分)曲线的趋势大致相同,但是随着升温速率的增加,TG和DTG曲线向高温区移动。通过FLynnWall-Ozawa法和atava-esták法对污泥主要反应阶段进行热解动力学分析,得出当转化率为0.9时,活化能最大为150.75 kJ/mol;当转化率为0.6时,活化能最小为68.93 k J/mol;污泥的热解反应在280~360℃时的活化能为85.67kJ/mol,最概然机理函数为[-ln(1-α)]~3;在640~700℃时的活化能150.42 kJ/mol,最概然机理函数为(1-α)~(-1)-1。     

神华煤液化残渣的热解特性

在TGA/SDTA851热重分析仪上,以N_2为载气,在气体流速为20 mL/min,升温速率分别为20℃/min、40℃/min、60℃/min和80℃/min,终温1100℃的条件下,进行了煤液化残渣的热解特性研究实验,得到了不同升温速率下神华煤液化残渣热解的TG和DTG曲线,表明神华煤液化残渣的热解是分两步进行的．在低温段主要是神华煤液化残渣中挥发性的气体溢出引起热解失重,在低温度段180～450℃,挥发分迅速释放;高温段则主要是一些高分子有机质的热解过程．此外,研究了粒径对热解特性的影响．研究发现,随着粒径的增加,残渣的最大挥发分释放速率逐渐减小,而最大挥发分释放速率对应的温度逐渐增加．利用Freeman-Carroll法得到煤液化残渣的动力学参数,为煤液化残渣的有效和经济利用提供理论依据．     

利用分布活化能模型研究木材的热解和燃烧机理

在热天平上考察了三种木材在不同气氛和升温速率下的热解行为,并利用分布活化能模型研究了三种木材的热解动力学.结果表明:在空气气氛下,热失重分为三个阶段,失重率为500/~6000/时,三种木材的活化能值都在110~250 kJ/mol,且非单调增加;在氮气气氛下,热失重分两个阶段,失重率在1000/~8500/时,三种木材的活化能值都在165~230 kJ/mol,且呈“W”形变化.活化能的分布函数,反映了木材在热解、气化、燃烧过程中不同阶段的反应活性变化规律,有助于了解木材的热解和燃烧机理.