用热重法研究不同煤种的多段加氢热解过程

在了解煤加氢热解特性的基础上,对不同煤种的多段加氢热解过程进行了热重分析,结果表明：在煤加氢热解峰温附近的停留能显著增加煤的转化率,这主要是因为氢气的供应与自由基的生成速度的充分匹配;采用快速升温多段停留的工艺可以达到慢速升温时的转化率,可节省反应时间并增加油的收率;不同煤种的多段停留效果取决于煤本身的结构特点,具有较高H／C比的煤的多段停留效果较显著,说明外在氢的存在促进了煤中内在氢与自由基的反应,多段加氢热解过程可提高煤的脱硫率、脱氮率。     

煤催化多段加氢热解过程的产物分析

以MoS2为催化剂在固定床反应器中对录甸褐煤的加氢热解及多段加氢热解过程的产品分布，性质进行了详细的分析。结果表明：多段催化加氢热解与传统的加氢热解相比，转化率及焦油收率均有所提高，尤其是油收率从51.8%提高到63.9%,同时气体收率减少一半，催化条件下煤多段加氢热解焦油与传统加氢热解焦油在组成上并没有特别显著的不同，但是各组分间的相对含量却有较大的差别，煤的多段加氢热解过程明显提高了焦油中轻质组分的含量，使焦油进一步轻质化，其中苯类，酚类和萘类分别增加了42%，37.8%和115.4%；由多段催化加氢热解所得的半焦的比表面积要比由传统催化加氢热解所得的大得多，而且平均孔径也明显减少，半焦的孔体积增加了一倍以上；多段催化加氢热解过程有明显的优越性。     

氯化锌活化黄姜皂素废渣的动力学研究

为优化氯化锌活化黄姜皂素废渣制备活性炭的参数，利用热重分析仪，在不同的升温速率、药剂与废渣浸渍比和载气条件下对氯化锌活化后的废渣进行了热解实验，运用Freeman—Carroll微分法研究了相应活化条件下的表观动力学参数．结果表明：在高温段，热解剩余质量、表观活化能和频率因子均增加，氧参与了渣热解产物间反应；浸渍比增大，热解剩余质量和最大失重速率增大，特征温度向低温区移动，但不能降低热解反应的活化能；随升温速率的上升，DTG曲线向高温区移动，反应表观活化能和频率因子呈减小趋势，为快速热解制备活性炭提供理论依据．     

基于热重分析法的生物质变温热解特性实验研究

生物质是一种重要的可再生能源,热解是生物质热转化利用技术的重要方法之一。采用TA-Q500型热重分析仪对松木在10℃/min,15℃/min,20℃/min,25℃/min四个升温速率下的松木热解特性进行实验研究。研究表明其整体反应温度区间为200～400℃。当升温速率从10℃/min增大到25℃/min后,最大反应速率明显增大,最大反应速率对应的温度提高了14℃,产生了热延迟现象,并且热解特征指数增大了3倍左右。利用Kissinger-Akahira-Sunoes (KAS)方法对热解活化能进行无模型拟合计算,松木热解活化能的平均值为216. 58 kJ/mol。根据所求的活化能值,通过Criado主曲线法对松木热解反应的机理函数进行拟合,松木热解机理主要由随机成核和随后生长模型来控制,在高转化率阶段则转为三阶反应控制。     

半焦制铸造型焦热解动力学分析

以半焦、烟煤、气煤、沥青为原料,消除内、外扩散影响的基础上利用热重分析仪获得失重曲线,并通过3种动力学方法计算出活化能,分析了动力学特征.Friedman分析法和Ozawa-Fly-nn-Wall(OFW)法得到了活化能的变化趋势,前者更为可靠,DAEM模型得到了和Friedman分析法相近的结果.结果表明:整个炭化过程中升温速率越快,失重越快,但终温时,型焦残余量与升温速率无关.对半焦制铸造型焦的热解动力学分析结果表明:混合料的热解不是简单的一级反应,在转化率0.1～0.6范围内(204～481℃),反应的活化能在116.27～363.22 kJ/mol之间;转化率大于0.6后,反应的活化能降低到100 kJ/mol左右,活化能的变化可为型焦生产中焖炉工艺和升温制度提供依据.     

芝麻壳的热解特性与动力学分析

为了探究芝麻壳的热解性质,实现芝麻壳热解的有效利用,利用热重分析对芝麻壳进行热解实验研究,考察了其在不同升温速率下的TG和DTG变化,发现芝麻壳的热解分为三个明显阶段,主要失重区间从200 ℃到400 ℃之间,为快速分解阶段,从400 ℃到1000 ℃,反应缓慢,失重率降低。两个主要阶段反应符合一级反应动力学模型,反应活化能分别为23.2726.02 kJmol-1和19.9421.48 kJmol-1,升温速率相同时,低温热解活化能均大于高温热解活化。     

骨架镍催化环戊酮液相加氢动力学研究

用骨架镍催化剂对环戊酮液相加氢动力学进行研究.分别考察该催化剂体系的加氢活性和加氢速率.经加氢实验表明,该催化剂对环戊酮加氢的较佳工艺条件为:氢气压力3.5 MPa,温度190℃,可使环戊酮加氢转化率大于90%.根据实验数据进行参数估算,求得各影响因素的动力学模型参数,并得到该催化剂的加氢动力学方程:-dc环戊酮/dt=kc环戊酮pH22.经统计检验表明,所得动力学模型较为合适.反应温度160-190℃时的加氢反应活化能为42.53 kJ/mol.反应速率常数为287.798 exp(-42 530/RT).     

垃圾衍生燃料(RDF)热解特性的研究

以城市生活垃圾(municipal solid waste,MSW)的典型组成为基础，人工配制成具有稳定物理化学性质的垃圾衍生燃料(artificial refuse derived fuel,aRDF试样，然后以热重—傅立叶变换红外光谱(TG—FTIR)联用法研究了RDF的热解特性，并采用差减微商法(Freeman-Carroll法)求解了RDF热解反应动力学参数。结果表明：(1)当热解的升温速率增加时，RDF析出HCL的温度也相应地向高温区移动。控制RDF的热解条件可使HCl在较低的温度区间内释放，使HCl与高温下垃圾焚烧所产生的二恶英前驱物分别在两个温度区间下生成，既避免了高温下HCL对设备的腐蚀，也减少了二恶英类污染物形成的可能；(2)aRDF的热解失重曲线符合两段热解模型，低温段的活化能远大干富高温段。     

生物质热解分布活化能模型的遗传算法实现

采用计算机matlab软件中的遗传算法程序对15K/min、25K/min、30K/min升温速率下的秸秆热解过程进行模拟分析,重点分析15K/min下的分布活化能理论计算数据和实验数据的拟合问题。其分布活化能标准值为185.43KJ/mol、标准偏差为15.78KJ/mol、指前因子为3.34×108s-1、线性相关系数为0.9983。计算结果表明遗传算法获得的分布活化能模型和实验数据具有较好的相关性.     

煤与糠醛渣混燃的热重分析及基于分布活化能模型的动力学研究

通过热重技术研究煤与糠醛渣混燃的燃烧动力学,采用分布活化能模型(DAEM)进行了动力学分析,比较纯煤、纯糠醛渣及两者在3种不同掺混比例、不同升温速率下燃烧反应的差异。结果表明:糠醛渣能够促进煤的燃烧,随着糠醛渣加入量增大,试样着火温度下降,燃烧性能改善;糠醛渣掺混比例增大,燃烧反应的活化能呈下降趋势。     

浑源煤焦的CO2气化特性研究

在750～950℃范围内,用等温气化的方法研究了热解温度、热解时间、CO2分压、气化温度等对浑源煤焦气化反应特性的影响.结果表明,浑源煤焦在850℃时的气化活性较好;随着制焦温度的提高,气化活性下降;30 main焦与50 main焦的气化活性无明显差异,而2h焦则表现出了随保温时间延长,气化活性降低的趋势;0.05～...     

煤岩显微组分加氢热解过程中含硫气体逸出特性

在热天平上进行了兖州煤及其显微组分加氢热解的TG-MS实验,研究了氢气气氛下兖州煤及其显微组分的热失重特征和加氢热解含硫气体的逸出特征.结果表明,镜质组在470℃左右有较强的H2S和COS逸出,惰质组较低,而惰质组在570℃左右有较强的H2S和COS逸出,镜质组则基本没有,说明镜质组中有机脂肪硫含量较高而惰质组中黄铁矿硫含量较高.镜质组和惰质组不同的SO2逸出说明镜质组含有较高的脂肪硫和较少芳香硫,而惰质组则含有较少脂肪硫和较高的芳香硫.镜质组比惰质组有较高的C4H4S和C8H6S逸出,说明镜质组中的噻吩环和苯并噻吩环有较多的以弱的桥键与煤主体结构相连,而惰质组中的噻吩环和苯并噻吩环多与缩合芳香体系缩聚在一起,热稳定性较高,难以断裂分解.各种含硫气体不同的逸出强度和分布反映了镜质组和惰质组中硫存在形态和含量的差异而导致的镜质组和惰质组在加氢热解过程中硫的不同变迁规律.     

煤自燃逐步自活化反应理论

为了深入了解煤自燃发生发展过程，对煤自燃过程进行了绝热氧化模拟，获得了煤自燃过程升温曲线，得出煤自燃过程活化能随温度升高而逐渐上升的规律，同时对煤低温氧化过程微观结构变化规律进行了红外光谱测试．在充分研究煤自燃过程宏观特性和微观结构变化之间关系的基础上，提出了煤自燃逐步自活化反应机理：煤结构中不同官能团（活性结构）治化需要的温度与能量不一样，先被活化而发生氧化反应的官能团释放能量使其它需要更高活化温度和能量的官能团活化而进一步与氧发生反应释放更多能量，煤自燃过程是不同官能团依次分步浙进活化而与氧发生反应的自加速升温过程．     

Thermogravimetric study of the effect of a PVA oxygeninsulating barrier on the spontaneous combustion of coal

Coal samples in the air for three months were characterized by Thermogravlmetnc Analysts(TGA).The effect of a PVA oxygen-insulating barrier on the spontaneous combustion of coal was examined.The moisture loss activation energy,oxidation activation energy and combustion activation energy were calculated by an integral method using the Coats-Redfen formula.The results show that the tendency for spontaneous combustion of three coal samples(judged by the activation energy)falls in the order:CYW>YJL>SW.The oxidation activation energy and combustion activation energy of coal protected by the PVA oxygen-insulating barrier increased.A significant increase in the combustion activation energy was noted,especially for the CYW coal where the increase was 28.53 kJ/mol.Hence,oxidation of the protected coal samples was more difficult.The PVA oxygen-insulating barrier helps to prevent spontaneous combustion of the coal.     

Thermogravimetric study of the effect of a PVA oxygen-insulating barrier on the spontaneous combustion of coal

Coal samples in the air for three months were characterized by Thermogravimetric Analysis (TGA). The effect of a PVA oxygen-insulating barrier on the spontaneous combustion of coal was examined. The moisture loss activation energy, oxidation activation energy and combustion activation energy were calculated by an integral method using the Coats-Redfen formula. The results show that the tendency for spontaneous combustion of three coal samples (judged by the activation energy) falls in the order: CYWYJLSW. The oxidation activation energy and combustion activation energy of coal protected by the PVA oxygen-insulating barrier increased. A significant increase in the combustion activation energy was noted, especially for the CYW coal where the in-crease was 28.53 kJ/mol. Hence, oxidation of the protected coal samples was more difficult. The PVA oxygen-insulating barrier helps to prevent spontaneous combustion of the coal.     

煤炭开发过程碳排放特征及碳中和发展的技术途径

理清煤炭开发过程碳排放特征,是推动煤炭开发过程碳达峰、碳中和的前提和基础.基于煤炭开发全生命周期碳排放清单分析方法,重点从生产用能、瓦斯排放及矿后活动3个环节,建立煤炭开发过程碳排放计算模型,测算煤炭开发过程碳排放量,并分析不同环节碳排放特征,提出煤炭开发过程碳减排技术途径.研究表明:1)生产用能碳排放强度呈下降趋势,...     

基于活化能的煤自燃倾向性研究

对国内外主要煤自燃倾向性鉴定方法进行了分析和评价，指出了我国现行的煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法的不足之处，同时给出了煤自燃倾向性鉴定标准的基本原则．在煤自燃动力学基本方程基础上得到了煤绝热氧化方程，并设计了相应绝热氧化实验装置．通过理论和实验研宄，提出了能够反应煤自燃关键阶段，即低温氧化阶段动力学参数活化能E作为煤自燃倾向性鉴定指标，并测试了3个典型煤样的低温氧化活化能E．最后，通过现场煤自燃发火期与煤物理吸附氧量和低温氧化活化能E的对比，对该指标的实用性和科学性进行了检验．     

Calculation of Apparent Activation Energy of Coal Oxidation at Low Temperatures by Measuring CO Yield

By analyzing previous studies on activation energy of coal oxidation at low temperatures, a theoretical calculation model of apparent activation energy is established. Yield of CO is measured by using the characteristic detector of coal oxidation at 30-90 ℃. The impact of parameters, such as airflow and particle size, on activation energies is analyzed. Finally, agreement was obtained between activation energies and the dynamic oxygen absorbed in order to test the accuracy of the model. The results show that： 1） a positive exponential relation between concentration of CO and temperature in the process of the experiment is obtained： increases are almost identical and the initial CO is low; 2） the apparent activation energies increase gradually with the sizes of particle at the same airflow, but the gradients increase at a decreasing rate; 3） the apparent activation energies increase linearly with airflow. For the five coal particles, the differences among the energies are relatively high when the airflow was low, but the differences were low when the airflow was high; 4） the optimum sizes of particle, 0.125-0.25 ram, and the optimum volume of airflow, 100 mL/min, are determined from the model; 5） the apparent activation energies decrease with an increase in oxygen absorbed. A negative exponential relation between the two is obtained,