ReUSY分子筛催化热解聚烯烃塑料性能

构建基于稀土超稳Y型分子筛的催化热解体系，并对多种聚烯烃塑料进行催化热解实验。结果表明，ReUSY分子筛表现出最优催化性能。利用热重-红外联用实时在线产物分析技术，发现加入ReUSY分子筛显著降低了聚烯烃的热解初始和终止温度，同时减少了产物中芳烃与积炭的比例，有效提高了低碳烃产率。通过Coats-Redfern法对催化热解反应动力学进行研究，分析催化热解在不同阶段的活化能，表明催化热解反应的平均活化能为(56.23～69.12) kJ·mol^-1。相较传统热解实验，ReUSY显著降低了催化热解反应的活化能。     

三种常见生物质热解动力学特性的研究

采用热重法对三种常见生物质热解特性及反应动力学进行研究。考察了粒径和升温速率对生物质热解特性的影响。粒径减小时,稻草开始热解的温度和热解结束的温度都降低,最大失重变化率对应的温度也降低;升温速率增加时,热解挥发分起始析出温度和DTG曲线峰值温度均相应增加。采用Coats-Redfern法对生物质热解过程进行处理,并求出了生物质热解的动力学参数,求出的表观活化能变化范围在30～70kJ/mol。     

稀土元素对炼焦煤热分解特征的影响

研究了配合煤及脱灰配合煤添加0.2%稀土元素后的热解行为,结果表明,添加稀土元素后炼焦煤热分解特征发生显著变化,相同温度下最终失重量增大,快速热分解温度区间延长.DTG曲线表现为热解峰个数增加,塑性胶质体生成阶段(500～700 ℃)热解速率明显增大;550℃开始二次热解加剧;第三热解峰值向高温区移动.动力学分析结果也表明,在热解的三个阶段中,500℃以前反应活化能略升高;处于塑性阶段的第二、三阶段平均反应活化能降低,添加稀土元素后炼焦煤低温下显示出较高的催化作用.     

灰分在印染污泥热解气化中的协同催化机理

印染污泥中含有大量的金属基组分。选取其中的主要金属氧化物组分,分别进行单组分与多组分添加开展催化热解实验,采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、热解-气质联用、热质联用分析手段,研究金属基组分对印染污泥的催化热解效应,探索了各金属基组分在热解过程中的协同催化作用机理。结果表明,不同金属基化合物在热解过程中显示了不同的催化热解温度区间和催化性能,对热解的催化协同效应是Fe₂O₃、ZnO、CaO和Na₂CO₃四种组分共同作用的效果。协同作用可以分为两个阶段：250~500℃为主热解区,各金属基组分都发挥着催化剂的作用,促进大分子化合物的裂解;在600℃之后的高温热解区间,Fe₂O₃等组分可与原料中的碳成分发生还原反应,造成热重曲线明显失重峰,进一步提升残渣的裂解特性。     

废旧轮胎催化热解油品分析

采用ZSM-5和超稳Y(USY)分子筛催化剂,利用两段法固定床研究废旧轮胎的催化热解.通过对轮胎的催化热解后的轻质油品(＜160 ℃)分析,发现热解后油品中单环芳香烃含量增加.如在热解温度500 ℃、催化温度400 ℃和催化剂与轮胎比例0.5的情况下,对没有催化剂以及含ZSM-5催化剂及USY催化剂的轮胎热解,得到的轻质馏分中苯的含量分别是0.15%、0.99%和1.89%,甲苯的含量分别是3.04%、5.68%和17.70%.这对从废旧轮胎热解油中提取化学化工物质的工艺研究有着重要的指导意义.     

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 .     

生物质催化热解特性和动力学研究

利用热分析技术对氮气气氛下不同升温速率下马尾松生物质试样的热解过程和以Na2CO3为催化剂的催化热解过程进行了研究。结果表明,Na2CO3催化剂可使生物质的主要热解区向低温区移动,而最大失重速率减少。根据热重实验数据,运用Popescu法对马尾松热解和催化热解动力学进行了研究。结果表明,Z-L-T方程为热解和催化热解的最概然机理函数,并计算出其相应的热解动力学参数。     

基于TG-FTIR的聚丙烯催化热解特性研究

塑料的催化热解是资源化利用废旧塑料的重要手段,可降低废塑料热解过程的温度从而降低反应能耗。文中选择聚丙烯(PP)为原料,HZSM-5为催化剂,利用TG-FTIR技术分别探讨PP在有无催化剂下的热解特性和反应机理。结果表明:2种条件下PP热解均为一个阶段,热解气体产物主要为饱和烷烃和烯烃。HZSM-5催化剂可以有效降低PP的热解温度,同时降低烯烃并提高饱和烷烃的产生量,但在催化剂表面会形成少量积碳。然后利用KAS、FWO及Coats-Redfern等方法对样品进行动力学分析,获得热解动力学参数,结果表明HZSM-5可以大幅降低PP热解过程中的活化能,使得反应更易进行,且PP的单独热解与催化热解的机理函数都可用圆柱形对称(R1)模型表达。     

小麦与玉米秸秆的热解过程及其动力学分析

采用热分析仪,通过研究在氮气气氛下,升温速率分别为20、40、60和80℃/min时小麦和玉米秸秆的热解过程得出：小麦和玉米秸秆的热解过程可以分为预热解、快速热解和慢速热解三个阶段;随着升温速率的升高,热解最大速率增加,其对应的温度向高温区移动,活化能和指前因子增大,动力学拟合直线的相关系数降低。     

酸洗预处理对杨木原料及其热解产物的影响

采用浓度3%的盐酸溶液对杨木木屑进行洗涤预处理,采用小型固定床热解装置对酸洗前后的木屑进行热解实验,收集产物并分析其性质。结果表明:经过酸洗预处理后,木屑中金属元素尤其是K、Ca和Mg的含量显著降低;酸洗预处理减少这些金属元素对木屑的催化热解作用,提高了生物油的产率和热值,降低了木炭产率。     

煤在铜渣熔融还原铁尾渣降温中的热解特性

通过动力学计算,结合XRD和气相色谱分析,对降温条件下单煤及以铜渣熔融还原尾渣为载体的煤的热解行为进行了研究. 结果表明,在初始温度1200℃、降温速率6.667 K/min条件下,煤混渣中煤热解最大速率较单煤增大,时间提前6~7.5 min,失重增加4.51%~11.43%;煤混渣热解气体中H2含量增高,原因为渣中CaO组分对煤中芳香环的脱氢效应;单煤及煤混渣样在降温过程中热解及气化反应均属一级反应,煤混渣样初始热解及气化反应表观活化能低于单煤,但主热解区表观活化能大于单煤,原因为主热解区还原性气氛增强,同步发生渣中高价铁氧化物的还原,反应类型增加,表观活化能变大.     

Effects of organic and inorganic metal salts on thermogravimetric pyrolysis of biomass components

Thermogravimetric analyzer (TGA) was employed to elucidate the catalytic effects of organic and inorganic metal salts (K₂CO₃, KAc, Na₂CO₃ and NaAc) on the pyrolysis of three biomass components (cellulose, hemicellulose and lignin). In case of cellulose, TG analysis results showed that all the four metal salts increased the yield of char products and decreased the weight loss rates of cellulose pyrolysis, which followed the order of Na₂CO₃>K₂CO₃>NaAc>KAc. In contrast to cellulose, the four organic and inorganic salts employed had no significant effects on the remaining two biomass components:, hemicellulose and lignin. However, the four metal salts led to the devolatilization reaction of hemicellulose to occur at lower temperature region, and the dehydration reaction of lignin was promoted more or less. An increase in the heating rate might augment the maximum degradation rate. Different mixing ratios had little influence on the progress of catalytic pyrolysis. Based on the observations, the potential mechanism of the catalytic pyrolysis of biomass components with metal salts was discussed.     

椰壳、椰壳渣与脱灰椰壳渣热解及热解动力学

用热重技术分析了椰壳类活性炭原料的热解过程,采用Coats-Redfern积分法求解了热解反应动力学模型。椰壳渣及脱灰椰壳渣热解失重过程主要集中在280~370℃之间,在热失重速率曲线上呈单峰,而椰壳热解失重主要集中在230~300℃和300~350℃两个温度范围,在热失重速率曲线上呈双峰。在低温段三者热解反应表观活化能差别较大,高温段差别较小,且最大反应速率均出现高温段。     

Mechanism and kinetic modelling of PEEK pyrolysis by TG/MS

A new technique combining Py-GC/MS with TG/MS can be used in analyzing the mechanism and kinetic modelling of pyrolysis. The results of this study show that a combined approach of Py-GC/MS and TG/MS exhibited dynamic curves of 13 evolved gases from the pyrolysis of PEEK from room temperature to 900°C. In this study we also discovered that there are two stable pyrolysis reaction regions during the pyrolysis in helium atmosphere at a heating rate of 10°C/min from room temperature to 900°C. In the first pyrolysis region the ether group and ketone group from the main chain of PEEK decomposed to phenol and CO₂, respectively. It also showed that the thermal stability of the ketone group was better than that of the ether group. Accompanied with the chain transfer in the first pyrolysis region, the fluorenone structure appeared in part of the carbonization scheme. Above 650°C it moved to the second reaction region. In this region the main decomposition products were CO₂ from the ketone group of fluorenone and from the carbonized structure described above. From the two flat regions of the activation energy curve of pyrolysis, we have proposed a kinetic model with two pyrolysis regions. Based on this model, we compared the theoretical pyrolysis curve with the experimental curve, the two curves being quite similar.     

饱和水介质条件下油页岩热解动力学

利用高压釜反应装置,对柳树河油页岩进行了热压模拟实验研究,考察了饱和水介质条件下油页岩的热解动力学。利用不同温度下热解产物的实验数据,建立了以沥青为中间产物的连串一级反应的动力学模型,得到了相关的动力学参数,结果表明,油母质热解生成热沥青的活化能约为110 kJ·mol^-1,低于热沥青进一步分解生成页岩油的活化能（约为190 kJ·mol^-1）,说明油母质热解生成热沥青的反应更容易进行。根据实验数据和动力学结果,对油页岩的热解机理和水介质的影响进行了初步探讨。结果表明,在饱和水介质条件下,油页岩的热解温度比无水条件时降低了约120℃。     

生物质半焦的催化气化动力学特性

采用恒温热重分析法对稻草的催化气化反应动力学进行了研究,同时研究了生物质对石油焦气化的催化作用。采用修正随机孔模型对气化反应转化速率与转化率的关系进行了拟合计算,得到生物质焦气化的活化能和指前因子。结果表明,加入催化剂后半焦的气化反应活性增大,活性顺序为：加入K+半焦> 加入Ca2+半焦> 加入Mg2+半焦> 原半焦> 酸洗后半焦,表明了生物质焦能明显提高石油焦的气化活性。不同半焦气化的活化能大小顺序为：加入K+半焦<加入Ca2+半焦<加入Mg2+半焦<原半焦<酸洗后半焦,表明了生物质半焦的加入能降低石油焦气化的活化能。     

PET和关中麦秆共热解特性及其动力学研究

利用TG-FFIR技术研究陕西关中地区小麦秸秆(麦秆)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)及其两者混合物麦秆-PET(质量比1∶1)在20 K/min的升温速率下的热解行为、主要热解产物、协同效应和动力学.研究结果表明:PET热解初始温度为375℃,最大热失重速率处的温度为454.9℃,失重率为62.87％,其热解残余质量...     

碱土金属氧化物催化裂解酸化油及动力学研究

以碱土金属氧化物(MgO、CaO和BaO)作为裂解催化剂,在实验室自制的3 L裂解反应釜中对酸化油进行裂解脱氧制备烃类燃油。结果显示:3种碱土金属氧化物催化裂解酸化油所得液体燃油产率为70%~80%,特别是CaO和MgO作为裂解催化剂能够有效地脱氧,能够在较低的温度下获得更多的液体燃油,同时燃油的酸值低于20 mg/g。以硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸镁为模型化合物研究废弃油脂裂解反应动力学,先进行热重分析,再利用分布活化能法对热重结果进行动力学参数计算,结果表明:硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸镁的裂解活化能依次降低,分别为268,204和127 kJ/mol。以上结果表明:用MgO催化裂解酸化油能够在较低温度下收集更多的液体燃油,从而在较低温度下实现废弃油脂的裂解转化,有效降低反应能耗。