气体停留时间对流化床褐煤热解产物的影响

在小型流化床热解反应器上,以小龙潭褐煤为热解原料,通过控制二次热解段尺寸和加热条件,研究不同热解温度(500~800℃)和热解气停留时间(5.5~18.7 s)对煤热解挥发产物产率及组分的影响。通过增加管径和增加长度控制气体停留时间,在各个温度下,均会出现焦油产率的下降,气体产率的上升,焦油气相二次反应更为明显。焦油中轻质组分的含量增加,其中苯、二甲苯及多环芳烃含量在较长停留时间下的增加明显,酚类及脂肪烃含量有所下降。焦油发生裂解、缩聚、加氢等二次反应,CO_2、CO等主要煤气组分均有所上升,并随温度的升高更为明显。     

在氮气氛围下木薯渣热裂解的试验研究

试验研究了木薯渣在不同升温速率下热裂解产物的组成随温度变化的情况,对木薯渣在N2氛围下的TG和DTG曲线进行了分析.试验结果表明.当温度为290～430℃时,木薯渣热裂解速率最快,焦炭产量随着温度的升高而降低,焦油及气体产量随着温度的升高而增加;木薯渣在600℃以下快速热解有利于焦油和焦炭的生成,在600 ℃以上快速热解有利于气体产物的生成.通过GC-MS分析发现,焦油中的主要组分是苯酚类化合物.     

热解温度对2种煤在流化床中热解产物的影响

利用小型流化床热解试验台,对比分析了小龙潭褐煤和李嘴孜烟煤在不同热解温度下的热解过程,获得了不同热解温度下热解产物产率和成分的变化规律.结果表明:与李嘴孜烟煤相比,煤化程度较低的小龙潭褐煤热解后产生的煤气产率较高,煤气中H2和CO2的体积分数较高,CH4的体积分数较低,焦油产率较低,焦油中烷烃类质量分数较高;当热解温度从500℃升高至700℃时,小龙潭褐煤和李嘴孜烟煤的煤气产率均明显升高,半焦产率有所降低;焦油和热解水产率随着温度的升高先升高后降低,在550~600℃内达到最大值;随着热解温度的升高,煤气中H2的体积分数明显升高,而CO2体积分数则有所降低,同时焦油中烷烃类质量分数降低,萘类芳烃类质量分数升高.     

煤的理化性质对生物质和煤共热解焦油性质的影响

将木屑分别与黑山煤、神木煤以不同比例掺混,利用自制热解干馏炉进行共热解实验。比较木屑的添加对共热解焦油、水和轻质焦油产率的不同影响,结合煤和生物质的热重分析结果与煤的13C核磁共振分析表征,探讨煤的结构、煤和生物质的热化学反应特性,对共热解焦油产率和品质的作用机理。结果表明:在一定配比范围内,木屑和煤之间的交互作用明显提高了共热解焦油中轻质组分的产率,同时热解水产率低于计算值;轻质焦油中的脂肪烃组分主要由木屑和煤热解产生的烷基自由基相互化合生成;煤热解产生的芳烃类自由基由于与生物质热解产生的羟基自由基生成杂酚化合物,从而抑制了热解水的生成。     

松木颗粒热解与高温蒸汽气化半焦产率及形貌特征分析

以成型松木颗粒为原料,进行低温热解,研究了热解温度和升温速率对生成的松木半焦产率及官能团的影响。以试验得到的松木半焦进行蒸汽气化试验,对比分析了温度对半焦重整气化形貌特征、比表面积和平均孔径的影响。研究表明：随着热解温度升高,松木半焦脂肪族结构峰消失转化为烃等小分子物质及气化气,进而降低半焦产率。升温速率升高,半焦产率呈先下降后升高的趋势,在800℃升温速率为30K/min时半焦产率最低。不同温度热解和蒸汽气化对比试验表明,温度相对较低时（500℃）热解和蒸汽气化半焦孔隙结构相近,随着温度的升高,蒸汽气化半焦结构发生明显变化,900°C时出现了更小的孔道结构且比表面积增加明显。蒸汽引入使松木半焦和水蒸气发生热解反应的同时发生了脱氢反应,气化半焦形貌出现熔融和烧结现象。     

秸秆热解过程HCl析出特性的试验研究

秸秆是我国最主要的生物质资源,年产量约7亿t。采用TGA-FTIR联用技术研究稻秆和棉秆的热解,考察升温速率、颗粒粒径及矿物质等参数对秸秆Cl-HCl转化的影响。实验结果表明:酸洗预处理对稻秆化学结构没有影响;随着升温速率的升高,稻秆热解HC1释放量增加,即Cl-HCl的转化率提高,同时达到峰值时所对应的温度提高;升温速率对HCl的影响比热解终温的影响大;颗粒粒径的减小增加了HCl的析出;与原稻秆相比,经5%HNO3酸洗的稻秆热解HCl的析出量明显增加,而添加CaCO3的稻秆热解HCl的析出量最少。     

稻秆热解及催化热解的试验研究

采用TGA-FTIR联用技术研究稻秆在催化与非催化条件下的热解行为.考察升温速率、热解终温、颗粒粒径及添加CaO对稻秆热解主要析出产物的影响.研究结果表明:升温速率对热解产物的影响比热解终温的影响大;粒径的减小有利于气体产物的析出;添加CaO,稻秆热解后焦炭产量明显增加,表面粗糙度提高,比表而积增大;加入催化剂CaO有利于减小CO2羧酸类及醛类的析出,促进CO及CH4的生成.     

不同粒径棕榈壳的热失重过程及产物特性分析

采用小型固定床与热重分析仪、气相色谱-质谱仪和比表面积分析仪等,考察不同粒径下棕榈壳的热失重过程与产物特性。结果表明:随着粒径的增大(0.9~50.0 mm),棕榈壳热解主失重阶段的失重量明显降低,第1个失重速率峰的温度前移29℃,同时峰值增加22.18%/min。600~850℃下,棕榈壳热解气体的产率随粒径的增大而增加,但粉状组(≤0.9 mm)的低位热值最高。改变粒径对热解焦油(主要为苯酚和乙酸)的种类影响较小。半焦产率随粒径的增大而增加,但其CO_2气化反应性明显下降。     

锡林浩特煤热解特性的TG/DTG分析研究

采用TGA/SDTA85le型热重/同步差热分析仪研究了锡林浩特煤(XLHT)的热解特性,考察了不同的热解温度、升温速率以及颗粒粒度对锡林浩特煤热解特性的影响,研究表明:随热解温度的升高,XLHT挥发分析出增加,当热解温度达到850℃以上时,挥发分析出量基本不变;随煤样颗粒粒度的减小,XLHT热解最大失重率减小;随着升温速率的提高,煤热解的最大失重速率随之提高,但最终失重量主要由热解终温决定,升温速率对其影响不大。     

升温速率对杨木屑热解特性的影响

将杨木屑在不同升温速率（10℃/min,15℃/min,20℃/min,25℃/min和30℃/min）下进行热解,基于TG和DTG、温度特征值、失重率及热解产物产率分析不同升温速率下杨木屑的热解规律,利用FWO法计算热解动力学参数,对精制后的焦油进行GC-MS检测,分析其主要有机成分及变化规律。实验表明,杨木屑样品主要失重的温度区间为210～400℃。杨木屑的失重率与升温速率成正比,升温速率的提高会导致温度延迟现象加重。由FWO法求得杨木屑样品的热解反应活化能平均值为129.9kJ/mol。热解产物产率表明,升温速率提高,固相和气相产物产率降低,液相产物产率提高。GC-MS检测结果表明,精制后的焦油主要成分为醇类、苯酚类、酯类、醛类、酸类、糖类、吡啶、烯烃类等有机化合物,其中随着升温速率的提高,酚类、酸类、醇类和醛类的相对含量下降但酚类的表现最为明显。     

木质类生物质的热重分析研究

在常压热重分析仪和加压热重分析仪上对木屑进行了热解实验，利用热重分析法对其热解行为特性和动力学规律进行了分析．得到了升温速率、压力等因素对木屑热解过程的影响规律。实验表明：常压下，随着升温速率的增加，反应激烈程度增加；与常压相比，加压状态下，活化能明显减小；随着热解压力的提高，挥发分初析温度和DTG峰值温度升高，最大失重速率减小；活化能E与频率因子A之间存在动力学补偿效应，升温速率不变，改变压力或者压力不变，改变升温速率，得到的利、偿效应表达式不同。     

Fe2O3添加对松木屑热解的影响特性分析

为了探究松木屑粉末在不同比例的Fe_2O_3添加下的焦油产率、残炭产率、气体产率和气体组分的变化规律,采用热重和管式加热炉热解的方法对松木屑粉末进行实验研究。实验在N_2气氛保护下,以50℃/min的速率升温,终温分别为350、450、550、650和750℃时研究松木屑粉末的热解变化规律。实验结果表明:随着温度的升高,在无添加下松木屑粉末的焦油产率和气体产率逐渐升高,而残炭产率有所下降。分析气体组分变化可知,随着温度的升高CO_2下降趋势较为明显,CO与C_nH_m基本保持不变,CH_4与H_2出现明显上升。添加Fe_2O_3可以有效降低松木屑粉末的焦油产率、残炭产率,提升气体产率,原料中Fe_2O_3比例越高效果越明显。添加15%Fe_2O_3在750℃时的焦油产率相比于纯松木屑热解降低4.25%,气体产率提升8.57%,此时的H_2产率为44.42 L/kg,表明Fe_2O_3具有良好的催化效果。     

超细煤粉热解时轻质烃的析出规律

在管式炉中,分别进行程序升温热解,利用气相色谱对热解气中的轻质烃组分进行分析．分析结果表明：在相同热解条件下,轻质烃的热解析出量随着煤种碳化程度的增高而减少；轻质烃热解析出高峰的温度随着煤粉平均粒径((?))的减小而逐渐降低；热解产物轻质烃的主要成分是CH_4,而C_2(C_2H_4、C_2H_6)、C_3(C_3H_6、C_3H_8)和C_4H_(10)的析出量相对很少；超细煤粉热解时,对于轻质烃热解析出总量存在一个最佳临界饱和粒径(d_c)．当(?)＞d_c时,轻质烃热解析出总量随粒径的减小而增大；当(?)≤d_c时,轻质烃热解析出总量随粒径的减小变化不大,趋于饱和．     

生物质热重实验及动力学分析

采用热重分析方法对黄桷树的热解行为及其动力学规律进行了研究。分析了试样在不同粒度(0.83,0.12,0.075mm)和不同升温速率(10,15,20,25℃/min)下的实验结果。结果表明:样品的失重过程由干燥和初挥发段、升温段、热解段和炭化段4个阶段组成;在升温速率一定的情况下,随着试样粒度的减小,试样在干燥和初挥发段失水明显、热解起始温度降低、有利于热解进行;随着升温速率的升高,各个阶段的起始和终止温度向高温侧偏移,且主反应区间也增加。采用Flynn-Wall-Ozawa对试样热解过程进行了动力学分析研究,得到了表观活化能。     

焦油模型化合物萘裂解耦合铁矿直接还原炼铁

以铁矿粉作为焦油裂解的催化剂,将焦油降解与铁矿还原相耦合,利用还原铁矿的催化作用,促进焦油降解转化,同时强化铁矿还原。选取焦油模型化合物萘,通过实验探讨不同热解温度、质量配比、铁矿粉粒径对模型化合物转化率、热解气体产量以及铁矿粉还原度的影响。结果表明:热解温度为600~1 000℃时,铁矿粉作用下萘的转化率随热解温度的升高而迅速增加;改变质量配比、铁矿粉粒径对萘的催化转化均有很大影响;在最优操作条件下(热解温度为1 000℃,热解时间为30 min,铁矿粉粒径为74~98μm,质量配比为1∶1),萘的转化率可达到84.5%,铁矿粉还原度可达到78.5%。     

生物质玉米芯热解动力学实验研究

以玉米芯为对象,利用热重-质谱联用技术,以高纯氩气为载气对其进行了详细的热重分析研究。通过对10℃/min和30℃/min升温速率及其不同温度下的失重曲线分析,发现玉米芯的主要失重温度区间为200~400℃,峰值温度为328~345℃。随着升温速率的提高,玉米芯热解的初始温度升高,热解向高温侧移动。同时通过质谱分析获得了温度和升温速率对热解气化产物的影响规律。在此基础上建立了热解动力学模型,并根据实验数据对模型进行了求解,结果表明玉米芯热解在低温段属一级反应而在高温段属三级反应。     

升温速率和水分含量对木屑热解过程和特性的影响

以木屑为研究对象进行热重分析试验,利用TG/DTG曲线分析了木屑热解的基本特性,包括热解区间、最大热解速率对应的温度、不同加热速率和水分含量对热解过程的影响.试验结果表明:木屑的失重过程主要由干燥、预热、挥发分析出和炭化4个阶段组成;随着升温速率的增大,TG和DTG曲线移向高温区,半焦产率降低;水分含量的增大在一定程度上促进了木屑热解反应的进行,使半焦产率升高.     

块状废轮胎固定床热解特性实验研究

国内外对于废旧轮胎热解的研究大多集中在对轮胎小颗粒的探索上,对于破碎成本较低的大块状轮胎的热解较少有人涉及.为了探究块状轮胎的热解特性,文章在外热式固定床热解炉上进行了不同热解温度下块状废轮胎热解特性的实验研究.结果表明:块状废轮胎热解产生的燃气成分主要为CH4,H2以及大分子烃类CnHm,且其燃气产率随热解温度的升高而增加.当热解温度高于550℃时,热解产物CnHm有二次裂解现象,热解产生的燃气具有较高热值;热解温度为600℃时,燃气热值可以达到26 MJ/m3;随着热解温度的提高,热解炭中挥发分含量减少,固定碳含量略有增加,热解温度对热解油及热解气产率影响明显.与小颗粒轮胎相比,块状轮胎热解气中小分子气体CH4,H2等含量相对较少,而大分子烃类含量相对较多.热解产物产率方面,热解炭和热解气的产率更大,焦油产率降低.     

北方地区典型生物质的热重分析及动力学研究

采用热重分析法对北方地区4种典型生物质玉米秆、棉花杆、杨树枝和苹果树枝做了热解与动力学特性的研究,实验采用了3种升温速率:20℃/min、40,℃/min和60,℃/min,加热终止温度900,℃.研究发现,生物质热解大致可以分为4个阶段,即失水阶段、过渡阶段、快速热解阶段、炭化阶段;玉米杆热解DTG曲线存在肩状峰现象;升温速率增加,生物质热解4个阶段的起始温度以及终止温度向高温侧移动,相对应的峰值温度升高,主要热解反应阶段温度区间变宽.建立了一级反应动力学模型,结果发现,随着升温速率的增加,生物质的活化能降低.     

锡林浩特褐煤热解特性热重分析与DAEM模型分析

采用热重分析法对锡林浩特相同粒度褐煤煤粉热解特性进行了热分析研究。根据实验数据,计算了燃烧反应速度峰值所对应的温度。褐煤粒度相同时,升温速率对最大重量损失速率的影响很大,随着升温速率的增加,TG曲线明显出现陡度减小,最大重量损失速率增大,并且峰值温度有增加的趋势,挥发分析出明显提前,热解结束时间也明显提前,即热解反应更加容易发生;DTG峰值向高温区偏移。从实验数据得到煤热解的活化能分布值显示,锡林浩特褐煤活化能随着失重率的升高而增大,活化能处于230~500 k J/mol范围。