中药渣固废的碳酸钾催化热解特性与产物分布规律

以木本中药渣为原料,采用浸渍法负载不同含量K₂CO₃催化剂;通过热重实验,分析中药渣催化热解特性和热解特征参数,并采用Starink法进行动力学分析,计算催化热解反应的表观活化能;使用固定床热解炉,优化催化热解反应条件,考察不同K₂CO₃负载量对热解产物分布的影响规律。热重结果表明,K₂CO₃能显著降低中药渣的初始热解温度和最大热解温度,从而降低热解快速失重段的反应活化能;且K₂CO₃负载量越大,催化热解效果越好。热解实验证实：K₂CO₃含量为中药渣催化热解反应的最主要影响因素,它可加速生物基大分子的低温解聚和热解中间产物的催化裂解,既可降低热解油产率,又能大幅提升H₂、CO和C₂H₆等小分子低碳烃气体的产率,且有利于提高热解气的H₂/CO比例。     

纤维素和聚丙烯共催化热解热重分析及动力学研究

在ZSM-5催化剂存在下,用热重分析法对纤维素、聚丙烯(PP)及其混合样品(1∶1)的热解行为进行研究。结果表明:纤维素和PP共催化热解可减少固体残渣的产生,提高碳原子利用率。ZSM-5催化剂可降低纤维素和PP的热解温度。动力学分析结果表明,纤维素和PP共催化热解可用一级反应模型处理,其反应表观活化能降低44.4%~56.1%,PP的加入可提高纤维素的催化热解效率,固体残余减少66.4%。     

城市污水污泥热解特性及动力学规律研究

采用差热-热重分析法对不同反应条件下的污泥热解特性及动力学规律展开研究。结果表明:污泥的非等温热解过程包含4个失重阶段;提高升温速率和降低氮气吹扫速率可促进污泥热解转化效率增加、挥发份最大失重率增大、表观活化能E值和频率因子A值增大;加入不同类型催化剂也提高了污泥热解转化效率,使热解过程向低温区移动;加入KCl催化剂使污泥热解DTG曲线向低温移动最多,加入Na2CO3使污泥最大失重率达到11.8%,是未添加催化剂时的2.7倍;添加催化剂也降低了表观活化能E值、提高了频率因子A值,且Na2CO3的加入使挥发份在主要析出阶段的表观活化能E值降低了约30%。     

CO2气氛下危废污泥与煤、废活性炭的共气化特性

采用热重分析法对CO₂气氛下工业危废污泥与煤和废活性炭在不同比例下混合进行共气化的失重过程、气化反应动力学和协同气化效应进行了研究．随着混合燃料中煤/废活性炭比例的提高，混合燃料的失重率和最大失重速率都相应大幅提高．随气化温度升高，相比污泥单独气化，混合燃料的协同气化反应得以加强．60%污泥混合40%煤/活性炭时表现出更高的协同性指数，焦炭气化阶段的反应活化能为污泥单独气化时的24%～31%．与煤相比，废活性炭与污泥的协同气化效应更为显著．在此基础上利用管式气化实验炉对混合燃料的产气特性进行了初步研究．产气主要有效成分中CO体积占比最大，其次为H₂和CH₄．污泥单独气化时，产气中CO含量随CO₂流量增加逐渐降低；与煤或废活性炭共气化时，CO含量则随CO₂流量增大而逐渐增加．随煤和废活性炭混合比提高，H₂、CH₄含量逐渐上升，CO则相应降低．CO的含量整体受混合比和CO₂流量共同影响．     

生活垃圾与柳树枝共热解研究

在热重分析仪和固定床热解炉上进行柳树枝对生活垃圾热解特性影响研究,考察了柳树枝对生活垃圾热解失重率、热解活化能、热解产物产率、热解气组成的影响。热重分析结果表明,生活垃圾(M)、柳树枝(W)及生活垃圾和柳树枝混合物(MW)在265~600℃时失重最明显,当热解温度为600℃时,3种样品的失重率分别为61.41%,57.81%和70.31%;热解动力学分析表明,MW的热解活化能低于M和W,且低于MW理论活化能;固定床热解实验表明,当MW混合比例为4∶1时,热解产物理论值与实验值差距最大,M和W热解过程中存在明显协同作用;对MW热解气组成分析发现,随着W添加比例的增大,热解气体中CO_2产率下降,CH_4,H_2产率增加,当MW混合比例为4∶4时,CH_4和H_2产率分别提高1.13 m L/g和2.53 m L/g,CO_2产率降低1.68 m L/g。     

基于TG-FTIR的大豆油热解特性研究

利用热重-红外分析仪(TG-FTIR)研究了大豆油热解特性。通过大豆油热解产物的在线分析,验证了大豆油的热解机理,大豆油热解主要分为两个阶段:甘油三酯裂解阶段和由第1阶段生成的脂肪酸的裂解阶段。加入两种常用的油脂裂解催化剂碱性氧化物CaO和介孔分子筛MCM-41以考察油脂的催化裂解特性,两种催化剂对大豆油热解反应影响显著,使其热解终止温度升高,主要热解区间扩大,最大热解速率降低;由产物红外光谱图分析可知,CaO有较好的脱氧效果,MCM-41可以抑制酚类物质的生成。利用Coats-Redfern积分法计算大豆油主要热解区间的动力学参数,结果表明,在MCM-41催化下反应活化能降低,而CaO催化过程具有两个失重阶段,第1阶段活化能升高,第2阶段活化能降低。     

污泥与木屑共热解特性研究

文章采用污泥、木屑为原料,在氮气气氛下进行热重实验,研究了升温速率和木屑添加量对污泥与木屑共热解特性的影响规律,并进行动力学分析。研究结果表明:随着升温速率的增加,样品挥发分析出阶段向高温方向移动,最大失重速率增加;随着木屑添加量的增加,样品总失重量及最大失重速率均显著增加。动力学分析认为:污泥热解的反应机理为三维扩散,机理函数为Z-L-T函数;污泥与木屑共热解的反应机理为成核和生长,机理函数为Avrami-Erofeev函数。污泥热解活化能为287.29～390.57 kJ/mol,污泥与木屑共热解活化能为170.16～277.05 kJ/mol,木屑的加入降低了污泥的热解活化能。     

基于镓改性ZSM-5分子筛作用下的环氧树脂催化热解制芳烃反应性能研究

为实现环氧树脂的清洁处置与资源化利用,在一系列金属镓改性的ZSM-5催化体系中进行快速热解实验,并进行了包括氮气吸附-脱附测试、X射线衍射（XRD）、氨气程序升温吸附（NH₃-TPD）、热重分析（TGA）和透射电镜（TEM）在内的全面的催化剂表征,以阐明催化剂的结构特性。镓的改性显著调节了ZSM-5分子筛的布朗斯特/路易斯酸分布和孔隙结构,改善了高温下分子筛的热解脱氧性能,提高了催化剂的择形催化能力。选取镓负载量、热解温度、催化剂用量、热解升温速率和催化剂回用次数为实验变量,探究了热解油组成分布的变化规律。结果表明,与未改性的分子筛相比,镓改性的ZSM-5分子筛显著提高了环氧树脂快速热解过程中芳烃的选择性。通过不同热解条件的研究发现,环氧树脂催化热解制备芳烃的最佳条件为：1Ga-ZSM-5分子筛∶环氧树脂 = 1∶1,热解温度为600℃,热解速率为10℃/ms,此时芳烃总选择性最高可达56.4%,其中更有价值的单环芳烃的相对含量达到31.6%。     

麦秸催化热解的TG-FTIR分析

在升温速率为20℃/min,催化剂为纯CaO和煅烧后的白云石（CaO/MgO）,氮气气氛下进行麦秸的热解和催化热解试验。由TG曲线可见麦秸催化热解可以提高其最大失重率,由DTG曲线可见催化热解有两个挥发分析出峰,通过比较说明添加催化剂有利于热解反应的进行,并且CaO/MgO催化效果更明显;对挥发分最大吸光率和第二大吸光率的红外谱图进行分析,再次证明了催化剂的效果;对挥发分大量析出阶段的主要气体CO2、CO、CH4、SO2的表观生成过程进行了研究分析;通过热解反应动力学的计算,采用Ozawa-Doyle法进行数据处理,表明添加催化剂后麦秸的热解活化能降低,有利于热解反应的进行。     

城市污泥混掺小麦秸秆制备活性炭的研究

以城市污泥与小麦秸秆两种固体废弃物为主要原料,选用氯化锌为活化剂,通过正交试验优化制备混合活性炭工艺条件,并对活性炭样品进行了比表面积、孔径分布,碘吸附值、SEM和FTIR分析。结果表明,混合活性炭的最佳制备工艺参数为:浸渍比2∶1,活化时间60 min,原料比1∶1,活化温度500℃。在此条件下所得活性炭的比表面积达到1 034.431 m2/g,碘值804.216 mg/g,产率41.28%。活性炭的大孔、中孔、小孔的容积分别为0.317、0.257和0.742mL/g,平均孔径为2.32 nm;IR峰中C=C,O―H,C-OH,C―N是活性炭表面功能组。     

核桃壳与花生壳催化热解制氢的动力学研究

利用自制的热解反应炉,选取核桃壳与花生壳作为试验原料,以MnO2、Al2O3、CaO 3种金属氧化物为催化剂,进行了一系列催化热解制备氢气的研究.实验中着重对比研究了催化剂存在的情况下,两种原料热解时活化能的变化规律.分析了不同催化剂使用量对实验结果的影响,计算了物料催化热解制的反应动力学参数.结果表明,选择适宜的催化剂,可以提高果壳类废弃物热解过程的气相产率,同时能够降低反应活化能,使热解过程更加易于进行.     

玉米芯水解残渣热解焦ZnCl2活化动力学分析

为优化玉米芯水解残渣低温热解、ZnCl2活化制备活性炭的工艺过程,获取活化过程的优化工艺参数,在热分析仪上对残渣热解焦的ZnCl2活化过程进行了研究。通过对比ZnCl2溶液浸渍前后残渣热解焦的热重特性,分析了ZnCl2活化机理,采用分布活化能模型(DAEM)对浸渍热解焦活化过程进行了动力学分析。结果表明,经ZnCl2浸渍后的残渣热解焦热失重区间集中在450~650℃,且失重峰明显增强,固体残留质量大幅降低。DAEM计算结果表明,浸渍热解焦在活化过程中的活化能分布为190~280 kJ/mol,在E=210 kJ/mol时活化能分布函数达到最大值。     

毛豆秆热解实验研究

以毛豆秆为实验原料,研究不同热解温度、物料粒径和金属氧化物催化剂对毛豆秆热解产生的可燃气(CO、H2)生成特性和最终失重率的影响。实验发现,提高热解温度,可燃气的产量和最终失重率增大;高温热解时,毛豆秆粒径对热解的影响很小,最终失重率维持在约93%;金属氧化物Al2O3、Fe2O3、Ni2O3和CaO催化热解毛豆秆,可提高可燃气的产量,但会减小最终失重率,减小率最大可达9.84%。     

玉米秸秆催化热解制取富氢气体

文章利用管式炉反应器研究了12种催化剂对玉米秸秆热解制取富氢气体的影响,并结合气相、固相、液相产物的特性以及催化剂表征探究了物质的迁移转化规律。研究结果表明：添加10%Ni/CaO-sg的实验组达到了最佳效果,热解气产率从无催化热解时的27.8%提升至46.5%,H₂产量从53.7 mL/g上升至142.0 mL/g,H₂所占比例也从24.2%上升至32.1%;在CaO主剂的催化作用下,原料的无序性热解反应进行得更加充分,热解炭产率降低,进而在负载镍的10%Ni/CaO-sg催化作用下,热解油中的重组分芳香烃类化合物裂解成较轻的酚类,同时烷烃和烯烃含量增多,这些反应均促使热解气产率增加及氢气产量的提升。     

磷酸活性炭催化热解半纤维素制备酚类化学品和合成气的实验研究

苯酚和合成气均为工业生产生活中重要的基础化工原料.文中以磷酸活性炭为催化剂,以半纤维素为原料实现了催化热解液相产物中苯酚和气相产物中CO的同时富集.实验研究发现,催化热解过程中催化剂/半纤维素质量比和热解温度均影响着产物的组分及质量分布,且热解温度的影响更为显著.综合考虑气液相产物和组分的基础上认为,最佳催化剂/半纤维...     

兰炭生物质复合燃料热解实验分析

采用热重分析方法对生物质复合燃料、无生物质复合燃料、兰炭原料热解行为及其动力学规律进行研究,实验结果发现样品的失重过程分为脱水、脱挥发分,气化反应混合以及气化反应等3个阶段,实验样品的失重率会伴随着温度的变化而变化。对实验样品进行动力学分析,根据3种样品最佳反应温度得出升温速率拟合曲线,3种样品活化能分别为3 562.454、1 042.97、2 904.818 kJ/mol。对比分析得出生物质型炭的活化能大大增加,提高了能量利用率。     

农业废弃物共热解试验及动力学研究

采用微机差热天平对稻壳、花生壳、小麦秸秆及其1:1混合样品的热解过程进行研究,并采用FWO法计算共热解反应的活化能。结果表明不同种类生物质共热解与单独热解存在相似性,可以分为干燥脱水、预热解、挥发分大量析出和残余物缓慢分解共4个阶段;3种混合样品热解的着火温度均低于单独热解时的平均值,稻壳与麦秆、花生壳与麦秆混合样品的失重率大于任意组分单独热解的平均值,活化能小于单独热解的平均值,而稻壳与花生壳混合样品的失重率小于单独热解的平均值,活化能大于单独热解时的平均值;不同种类生物质共热解过程具有明显的协同效应,且共热解的协同效应表现为两种生物质联合作用的结果,与掺混比例不存在线性叠加关系。     

升温速率对废塑料热解过程的影响

选取废旧塑料聚乙烯（polyethylene,PE）、聚丙烯（polypropylene,PP）、聚氯乙烯（polyvi-nyl chloride,PVC）及其混合物,在氮气气氛下进行热解实验,实验温度从室温到700℃,升温速率分别为10℃/m in、20℃/m in和30℃/m in。讨论了不同升温速率对废塑料热解过程的影响,并采用Coast-Redfern法进行了热解动力学分析,得到了三种废塑料及其混合物的热解特性及反应动力学参数。研究结果表明,升温速率对热解速率,热解温度段,活化能,频率因子都有影响。升温速率越快,热解反应越快,所需的活化能也越大,热解过程对能量的消耗越多。因此,在废塑料热解过程中,要综合考虑升温速率,热解原料,热解温度等条件。本文可为废塑料热解工艺的研究提供理论依据和参考数据。     

温度对玉米秆烘焙及热解的影响

为了研究生物质烘焙后冷却速度对其表面形貌及后续热解产生的影响,以不同温度（200、230、260、290 ℃）对玉米秆进行烘焙,并用快速冷却（TF）与缓慢冷却（TS）两种方式进行降温处理。采用扫描电镜（SEM）观察烘焙前后样品的表面形貌发现,TS样品表面相比同一烘焙温度下TF样品及原样表面更加疏松;将烘焙前后样品放入热重分析仪中进行热解实验得出,随着烘焙温度的升高,样品的最大失重速率总体呈下降趋势;同一烘焙温度下,TS样品与TF样品的最大失重速率相差不大,290 ℃烘焙温度下TS样品的最大失重速率最慢,为2.94%/℃;在200、230、290 ℃烘焙温度下TS样品的热解活化能均小于TF样品,260 ℃时则相反,且其TS样品的活化能最高,达到100.43 kJ/mol。     

氢氧化钾催化木屑热解特性影响研究

为了考察钾盐催化剂对生物质热解特性的影响,实验以木屑为原料,采用浸渍方法加入不同质量KOH,干燥和粉碎后进行热重和热解实验。实验中使用热重分析仪对样品进行热重实验,采用Starink法进行动力学分析,使用自行搭建的固定床热解炉研究热解温度和KOH添加量对木屑热解的影响。热重结果表明,加入KOH后热解温度降低,改变了木屑热解路径,降低了热解失重速率。动力学分析结果表明,加入KOH后使木屑主要热解区间表观活化能降低。热解实验结果表明,加入KOH后,木屑热解产物中热解油产率降低,热解合成气和半焦产率增加。热解产物经分析发现,加入KOH后,热解合成气中氢气含量显著增加,热解油品质有所改善,低KOH添加量对半焦孔隙结构影响较小,高KOH添加量使半焦的孔隙更加发达。