褐煤与稻壳加水共热解特性研究

研究了试样中加水量对褐煤与稻壳共热解过程的影响.在原料中加水再进行热解,考察不同加水量下热解气体产物总量变化规律,并利用气相色谱分析热解气体产物组分的变化情况,同时分析加水量对热解剩余固体产物的影响.结果发现,随着加水量的增多,共热解气体产物总量增多,当加水量为原料质量的60%时气体产物增加最多;此外,加水量增多可以提高共热解气体产物中H2/CO比,但对CO2组分影响不大;不同加水量下固体转化率变化不大,但不同加水量对剩余物表面官能团有一定影响,从加水量为60%开始剩余固体表面含氧官能团有明显减少,这与加水量对气体产物的影响规律相对应.     

褐煤与稻壳共热解过程中氢的迁移及分布特征研究

为考察外加富氢物质对低阶煤热解焦油产率及质量的影响规律,阐明低阶煤与外加富氢物质共热解作用机理,以锡林浩特褐煤(XL)和稻壳(DK)为原料,在铝甑干馏炉中进行低温共热解,通过比较单独热解与共热解产物产率及氢分布的实际值与理论值,研究锡林浩特煤与稻壳共热解过程中氢的迁移及分布特征。结果表明:锡林浩特煤与稻壳共热解过程中发生了协同作用,稻壳木质素中的甲氧基与锡林浩特煤热解产生的自由基结合,使焦油中含甲氧基的酚类物质增多。锡林浩特煤与稻壳共热解对水和气体产物的形成存在正协同作用,与理论值相比,转移到水和气体产物中的氢分别增加了1.22%~3.33%和1.16%~2.39%;而转移到焦油中的氢降低了1.00%~3.53%。稻壳中碱金属及碱土金属元素(AAEMs)不仅加剧稻壳中焦油的二次裂解,也促进锡林浩特煤中焦油的二次裂解,导致气体中C_2~C_4烃产率增加,使氢从焦油中转移到气体产物中。     

基于TG-FTIR的油页岩与棉秆共热解特性研究

油页岩与棉秆的共热解在高效转化油页岩和利用农业废弃物方面具有潜在的应用价值。本文采用热重红外联用（TG-FTIR）技术,对吉木萨尔油页岩和农业废弃物棉秆秸秆进行了共热解特性研究。主要考察棉秆加入量对吉木萨尔油页岩失重特性、失重速率及挥发分析出演变行为的影响。结果表明,棉秆的加入能够显著促进油页岩的热解,使油页岩解程度加深。油页岩和棉秆质量比为1:3时,实际失重率相较于理论值降低了1.42%。失重速率较理论值增加0.19%/min。棉秆和油页岩共热解过程存在一定的协同效应。共热解逸出产物中H2O和C-H键强度相较于单独热解明显减少。     

条浒苔与稻壳共热解协同效应

为了进一步探究大型海藻与陆生生物质共热解的协同效应,选取条浒苔与稻壳生物质作为代表进行了单样以及不同混合比例的共热解台架试验。通过三相产物产率的计算,以及生物油产物的GC-MS、FT-IR、热值分析和对气相产物的GC分析,研究了条浒苔与稻壳共热解协同效应的影响。共热解的气相产物产率在各个混合比例下均高于理论值,说明共热解对气相产物的生成具有促进作用,同时共热解气相产物中甲烷、乙烷、乙烯、丙烷为主的小分子烃类物质产率高于理论值,生物油中以乙酸为代表的小分子产物明显增多,分析认为条浒苔灰分中Na、K等碱金属具有促进大分子产物进一步裂解的催化作用,进一步验证了条浒苔与稻壳共热解的协同效应。     

TG-FTIR技术对纤维素和聚氯乙烯共热解的反应特性和产物的分析

聚氯乙烯(PVC)因具有较高的有效氢碳比(H/C_eff),和纤维素共热解可提高碳氢化合物的产率,减少结焦量。采用热重分析与傅里叶变换红外光谱联用(TG-FTIR)的方法,分析纤维素与PVC共热解过程中非凝气体官能团的变化。结果表明：纤维素/10%PVC在加热过程中(<400℃)HCl和CH₄的吸收强度分别为0.003 2、0.000 9,相较纯PVC减少0.008 8、0.004 9。混合物料的使用减少了CH₄和HCl的生成量,导致HCl提前逸出,低温区(<500℃)CO和CO₂生成量增加。纤维素/10%PVC与纯纤维素的热解过程相似,分为两个阶段。随着PVC在材料中所占比例的增加,其动力学参数下降。根据共热解过程可能参与的反应方程式,计算200～800℃范围内的吉布斯自由能,确定反应是否自发进行。采用HSC软件对热解产物进行模拟,当PVC在混合料中所占比例较小,该过程更有利于H₂、CO和CO₂的生成,在530℃条件下CO₂     

褐煤与石莼低温共热解产物特性研究

将内蒙褐煤与石莼的混合物在自行设计的低温干馏装置进行低温共热解实验,并探究石莼的添加量对各热解产物的产率、组成及品质的影响。研究结果表明:当石莼的添加量(质量分数)为40%时,焦油产率达到最大值8.35%,相比于褐煤与石莼的理论加权值提高了26.70%。GC-MS检测结果表明共热解焦油中直链脂肪族化合物和酯类化合物含量明显高于褐煤单独热解焦油中相应组分的含量;FTIR检测表明石莼的添加使焦油中的芳香族化合物有向脂肪族化合物转变的趋势,可使煤焦油达到一定程度的轻质化;SEM检测表明石莼的添加使共热解半焦孔隙变多、表面变粗糙,这有利于提高半焦反应活性及扩大半焦的用途。     

甘蔗渣与褐煤共热解半焦的特性

利用自制的干馏装置进行褐煤与甘蔗渣的低温共热解实验,并探究甘蔗渣的添加量对热解产物产率及半焦品质的影响。研究结果表明,在甘蔗渣掺混比为20%时,产物产率的实验值与理论值偏差达到最大,此时焦油产率的实验值比理论值高出9.61%;FTIR检测表明半焦中主要含有-OH、C=C和C=O官能团,且甘蔗渣的添加能促进半焦中苯类化合物转化为其他类低分子化合物;SEM检测表明褐煤与甘蔗渣共热解半焦比煤样单独热解半焦孔隙发达;BET分析表明甘蔗渣与褐煤的相互作用不仅能提高共热解半焦比表面积,而且能改善孔径分布,使共热解半焦孔径有减小的趋势。半焦吸附重金属离子实验表明未经任何处理的煤半焦及甘蔗渣半焦对铅离子去除率分别达到78.42%和87.80%。     

石莼与褐煤低温共热解产物的特性

将褐煤添加不等量的石莼进行低温共热解实验,实验表明,随石莼添加量的增加,热解油出现先增加后减少的趋势,与质量加权值相比,出现先促进后抑制的相互作用,当石莼添加30%时热解油产率最高,为12.5%,比纯褐煤时提高了26.01%,与质量加权值的正偏差最大。选取纯褐煤和30%石莼添加量的热解油进行GC-MS检测,共热解油烷烃类含量比纯褐煤增加了34.46%,实现了热解油较大程度的轻质化,两组样的半焦的SEM对比分析,共热解半焦出现了深度龟裂纹,半焦的反应性、吸附性提高,共热解半焦具有更广泛的工业用途。     

烘焙稻壳与不同煤化程度的煤共热解特性

稻壳在250 ℃/30 min条件下烘焙后,与无烟煤、烟煤和褐煤3种不同煤化程度煤进行不同比例的混合,混合物分别进行热重分析和高温共热解特性研究。结果表明：热重分析中,添加烘焙稻壳有利于提高无烟煤和烟煤的转化率,其提高率低于5%,但是不利于提高褐煤的转化率;高温共热解实验中,随着烘焙稻壳添加比例的提高,无烟煤和烟煤与烘焙稻壳共热解固体产物减少,气体产物增加,而褐煤与烘焙稻壳共热解固体产量增加,气体产量略有下降;烘焙稻壳的添加有利于共热解产气中H2组分的增加和CO2组分的减少,通过改变烘焙稻壳在混合物中的比例可以对共热解气体组分进行调节。     

生物质热解及生物质与褐煤共热解的研究

褐煤及生物质均具有隔绝空气受热时化学结构发生裂解的特性．经过热裂解可得到半焦、焦油和煤气等三种形态的物质．对于一定的煤及生物质来说,三种形态产物的产率将因热解条件不同而有差异．研究选取了龙口褐煤,选取了木屑和核桃壳两种生物质,在一定的条件下进行低温热解．考察了生物质热解及生物质与褐煤共热解时,三种形态产物产率的差异．考察了低温热解所得半焦直接作为吸附剂使用的性能．吸附实验结果表明,不经任何处理的低温热解半焦吸附亚甲基蓝的单位吸附量可以达到7．3mg／g．     

煤与生物质微波共热解特性实验研究

通过自制的微波热解实验台架,采用微波加热方式,考察微波吸收剂加入比例、微波输出功率及热解时间等实验条件对花生売与神华5#褐煤微波共热解特性的影响.采用SEM和FTIR分析微波热解前后样品的表面形貌及化学结构,利用GC-MS对液体产物进行分析.结果表明,微波加热条件下,增加微波吸收剂加入比例和微波输出功率,共热解程度加深,液体焦油与热解气产率大幅增加,而固体半焦产率则随之下降.     

利用谷壳制备白炭黑及性能研究

本课题利用谷壳成功制备出优良的白炭黑,通过正交实验确定了最佳实验条件,并对得到的白炭黑进行了XRD、SEM、TEM等表征,结果表明本试验所得白炭黑为纳米级别。性能优良,成本低廉,为综合利用谷壳指明了一条新的出路。     

掺高活性稻壳灰混凝土的抗冻融特性

通过控制煅烧温度,合成了高活性的稻壳灰,采用快速冻融实验测定质量损失和相对动弹性模量,研究了在水胶比(以质量计)分别为0.45,0.55和0.65的掺高活性稻壳灰混凝土的抗冻融特性,分析了气泡及空气量对高活性稻壳灰混凝土的抗冻融特性的影响.研究表明:(1)对不同的水胶比,掺10%和20%高活性稻壳灰混凝土都具有良好的抗冻融特性,但是掺30*/0稻壳灰的混凝土的抗冻融特性下降;(2)混凝土含气量和平均气泡间隔系数极大的影响稻壳灰混凝土的抗冻融特性.硬化后含气量为4.5%和平均气泡间隔系数为400μm以下的稻壳灰混凝土都具有良好的抗冻融特性;(3)从混凝土的抗冻性角度来看,高活性稻壳灰在混凝土中的掺量上限为20%.     

低温焚烧稻壳灰的显微结构及其化学活性

对600℃焚烧的稻壳灰(rice husk ash,RHA)纳米尺度的显微结构进行了SEM/TEM(SAD)研究,首次发现稻壳灰由纳米尺度的SiO_2粒子(～50 nm)疏松地粘聚而成。稻壳灰结构中除了以往报道过的微米尺度的蜂窝孔外,还含有大量由SiO_2粒子非紧密粘聚而形成的纳米尺度孔隙(<50 nm)。纳米尺度的SiO_2粒子和纳米尺度的孔隙是低温稻壳灰具有巨大的比表面积和超高火山灰活性的根本原因。活性试验表明,低温稻壳灰火山灰活性超过造粒硅灰,对普通混凝土和高强混凝土都具有强烈的增强作用。当低温稻壳灰替代水泥量为10％～20％时,可提高高强混凝土抗压强度10 MPa以上。     

稻壳及其产品在环保等领域中的应用

本文综述了稻壳及其产品(如稻壳灰和稻壳活性炭)在环保、化工、食品、农业及建材方面的最新应用与研究进展,并简要的介绍了其综合利用的前景。     

由稻壳发电剩余物-稻壳灰生产白炭黑研究

介绍了由稻壳灰生产优质白炭黑的基本原理及工艺,实验结果表明,由稻壳灰生产白炭黑的新工艺,能生产出优势白炭黑产品。与传统方法相比较,新工艺生产白炭黑成本降低。     

内蒙和印尼褐煤的热解特性及动力学分析

采用非等温热重法对内蒙和印尼两种褐煤的热解特性进行了研究,探讨了升温速率对热解过程的影响,然后用Doyle积分法对褐煤的热解进行了动力学分析.研究表明,两种褐煤的热失重过程都分为四个阶段,第一阶段(室温～200℃)为干燥脱气阶段,其他三段为煤热解阶段.升温速率对热失重过程略有影响,通过动力学分析所得的热解动力学参数能很好地反映煤的热解情况.     

稻壳制备高性能材料研究进展

在分析了稻壳的组成、结构与形貌特点的基础上,综述了用稻壳为硅源制备高纯SiO2,SiO2气凝胶等,用稻壳为碳源制备高比表面积活性碳及其衍生材料等高性能材料,用稻壳制备纤维及其在制备有机无机复合材料方面的应用,提出了稻壳研究的发展方向.     

低阶煤与浒苔低温共热解产物特性研究

采用自行设计的低温干馏装置,将不同配比下的低阶煤-浒苔混合物进行低温共热解,考察随着浒苔配入量的增加各热解产物的产率和品质的变化.结果表明,当浒苔配入量为30%时,焦油产率达到最大值11.39%,比低阶煤单独热解提高了28.61%.此时,热解焦油中烷烃类含量为48.66%,酚类含量为9.12%,明显高于原始焦油中相应组分的含量,热解焦油的n(H)∶n(C)提高了9.87%,表明热解焦油达到了一定程度的轻质化.同时煤气成分中CH4和H2的含量有所增大.SEM检测显示,混合热解时半焦表面变得粗糙,形成了明显的裂纹中心.混合热解的半焦热值相对于浒苔单独热解的半焦热值有显著提高.