微藻热解特性及其动力学分析

通过热重分析手段研究了杜氏盐藻在室温至900℃下的热解行为和特性,采用高纯氮气作保护气,升温速率分别为5℃/min、10℃/min、20℃/min和40℃/min.TG、DTG曲线的分析表明,热解过程随温度升高经历3个不同阶段.此外,随着升温速率增大,热解的初始温度和峰值温度均增大,且总失重增加.采用等转化速率法和主曲线法对盐藻热解过程进行动力学分析.结果表明,表观热解反应遵循单一动力学机理模型,反应动力学过程为简单级数反应机理模型Fn.求得热解反应表观平均活化能Ea为146.3 kJ/mol,指前因子A为4.28×1013s-1,指数n为2.4.     

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。     

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。     

黑液木质素焦热解动力学分析

在N_2的气氛下,以10℃/min、20℃/min、30℃/min、40℃/min和50℃/min的升温速率分别对黑液木质素焦进行热重实验,研究升温速率对其热解反应的影响。结果表明,黑液木质素焦的热解过程主要分为三个阶段:180～380℃、380～570℃以及570～800℃;TG和DTG曲线随着升温速率增大逐渐向高温侧偏移,高升温速率不利于热解反应进行;采用Coats-Redfern法、Ozawa法和Kissinger法求得活化能分别为93～251 kJ/mol、111～122 kJ/mol和110～134 kJ/mol。     

升温速率对煤热解特性影响的TG/DTG分析

利用热重法对我国四种典型动力用煤在不同升温速率(20℃/min、35℃/min、50℃/min、75℃/min、100℃/min)下的热解过程进行了研究.由各工况热重曲线得到热解特征参数,利用微分法与积分法相结合的方法求得了各煤样的动力学参数以及机理函数.分析比较了不同煤种、不同升温速率下的热解特性.结果表明,中温段热解反应最剧烈,活化能也最大;随着升温速率的提高,各煤样平均活化能增加.     

神华煤液化残渣的热解特性

在TGA/SDTA851热重分析仪上,以N_2为载气,在气体流速为20 mL/min,升温速率分别为20℃/min、40℃/min、60℃/min和80℃/min,终温1100℃的条件下,进行了煤液化残渣的热解特性研究实验,得到了不同升温速率下神华煤液化残渣热解的TG和DTG曲线,表明神华煤液化残渣的热解是分两步进行的．在低温段主要是神华煤液化残渣中挥发性的气体溢出引起热解失重,在低温度段180～450℃,挥发分迅速释放；高温段则主要是一些高分子有机质的热解过程．此外,研究了粒径对热解特性的影响．研究发现,随着粒径的增加,残渣的最大挥发分释放速率逐渐减小,而最大挥发分释放速率对应的温度逐渐增加．利用Freeman-Carroll法得到煤液化残渣的动力学参数,为煤液化残渣的有效和经济利用提供理论依据．     

水华蓝藻热解特性及热解动力学研究

采用热重分析研究了水华蓝藻在不同升温速率(5,10,15,20℃/min)下的热解特性。通过等转化率法计算了蓝藻热解的反应活化能,并利用主曲线法判断得出其热解动力学机理函数。结果表明:蓝藻主要的热解阶段发生在170~530℃,随着升温速率提高,最大失重速率升高,而最大失重峰向高温缓慢偏移。当转化率为0.2~0.7时,反应活化能基本保持不变(平均值为169.71 kJ/mol),说明此阶段热解过程能够用单一的机理模型描述。当n=5.3时,实验曲线与标准曲线拟合的线性相关系数R2=1,说明热解反应级数为5.3,计算得到指前因子为7.24×1021s-1,热解反应可以表示为da/dt=3.62×1020exp(-169.71/RT)·(1-α)5.3。     

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。     

炼化废液与褐煤混合物共热解特性及动力学分析

利用热重分析法对炼化废液与褐煤混合物的共热解特性和组分间相互作用进行研究。在升温速率30℃/min条件下,利用Coats-Redfern法求解不同掺混比例的废液固形物与褐煤混合物的热解动力学参数。废液固形物及其与褐煤混合物热解过程可分为三个阶段,而褐煤为两个阶段。随着废液固形物掺混比例的增加,混合物反应活性逐渐升高,TG曲线向低温区偏移且失重程度加剧,挥发分初析温度(t_s)、热解峰温度(t_p)、热解终止温度(t_f)及残留物含量(M_r)减小,最大失重速率(-v_p)、平均失重速率(-v_v)和挥发分综合释放特性指数(D)显著增大。废液固形物与褐煤在共热解过程中存在着一定的相互抑制作用。动力学分析结果表明,热解过程的各个阶段均可用级数反应模型来描述,活化能随温度升高而增大。     

热重-红外联用技术分析桉树热解动力学及挥发产物对结渣影响研究

基于热重-红外联用技术(TG-DTG-FTIR),研究升温速率为10、30、60℃/min下桉树的热解动力学活化能E及挥发分产物吸收带和特征峰。实验结果表明:桉树热解过程可分为水分挥发阶段(0~265℃)、挥发分析出阶段(265~605℃)、炭化阶段(605~700℃),共3个阶段,并且随着升温速率的增大热解最大速率增大,起始热解温度(T_(in))、终止热解温度(T_h)和最大峰值温度(T_(max))的热解曲线均向高温处稍微移动。在不知反应机理函数的情况下,利用Flynn-Wall-Ozawa法在转化率α∈[0.2,0.8]下计算桉树的热解动力学活化能E值,结果在33.25~60.12 k J/mol之间,与Coats-Redfern法求解的结果相近。利用FTIR谱图分析各热解阶段的产物,同时验证与之相应的TG-DTG曲线。     

植物化工醇废液热解动力学研究

为了研究植物化工醇废液的热解反应机理,将废液置于氮气气氛下进行加热反应。利用热重分析仪考察了不同升温速率对废液热解反应影响,得到了TG/DTG曲线。实验结果表明废液热解反应有五个波动峰,以及蒸发、热解和无机盐反应三个过程,利用Coats-Redfern法计算了动力学参数,热解过程活化能和频率因子均最小,无机盐反应过程最大,活化能大小与升温速率和反应阶段有关。改变升温速率并不会明显改变热解反应特性,热解过程主要是挥发分析出,失重比和失重速率均最大。     

生物质成型燃料热解特性及动力学研究

利用NETZSCH STA409PC型热重-差热分析仪对生物质成型燃料在以10℃/min、20℃/min及30℃/min升温速率下的热解过程进行了热重分析。对TG-T、DTG-T曲线分析,结果表明生物质成型燃料热解过程分为干燥、热解预热、热解与炭化4个阶段,热解过程随着升温速率升高出现热滞后现象。对剧烈失重区间建立了反应动力学模型,求解出此温度区间的表观活化能、频率因子等动力学参数。     

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。     

玉米秸秆热解特性及动力学研究

使用热重分析仪在升温速率分别为5、10、20、30、40℃/min的条件下,以玉米秸秆为原料进行热重试验,对其热解特性及动力学进行分析。结果表明:玉米秸秆热解过程大致可分为失水、热解、炭化3个阶段;微商热重(DTG)曲线出现肩峰现象;随着升温速率的增大,热重(TG)曲线向高温区偏移,热解初始和终止温度略有上升,DTG曲线峰值逐渐增大。通过Coats-Redfern法与F-W-O法对比,确定最佳的反应机理为随机成核和随后生长,反应级数n=2/3,分别计算不同升温速率下的反应活化能(E)与指前因子(A),并研究热解过程中的动力学补偿效应,在该实验条件下建立不同升温速率的热解动力学模型。     

废弃柞木段热解特性及其反应动力学研究

以废弃柞木段为研究对象,进行了不同升温速率(5,15,25℃/min)下的热解失重实验以及TG和DTG曲线分析,采用分布活化能模型(DAEM)和一级反应模型研究其反应动力学特性。结果表明,脱水干燥的废弃柞木段热解过程主要分为过渡、挥发分析出和碳化3个阶段,随着升温速率的提高,DTG曲线有向高温侧移动的趋势,不同升温速率下的最大热解速率所对应的温度在360~380℃;采用DAEM得到的主热解阶段活化能为210~260 k J/mol,一级反应模型得到的主热解阶段活化能约为62 k J/mol,两种模型都能够较好地描述废弃柞木段主热解阶段,而DAEM模型更为全面。     

超细煤粉热解特性及热解反应动力学研究

采用TG-DSC分析方法对内蒙古煤和神华煤两种煤种各4个不同粒径的超细煤粉分别在5℃/min、10℃/min、20℃//min和30℃/min的升温速率下进行热解实验并采集数据分析,研究了不同煤种超细煤粉热解过程中煤粉粒径、升温速率、煤种中组分对热解过程的影响。最后根据Coats-Redfern法建立了动力学模型并计算出了相关系数。结果表明:超细煤粉的热解过程可以分为干燥脱气、半焦形成和熟化成焦(二次脱气)3个失重阶段。     

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。     

生物质锯末快速高温热解气化研究

在对木质生物质在0～20℃/min这类较低升温速率条件下的热解特性研究基础上,采用热重分析法并结合TG、DTG曲线研究了干燥锯末在3种不同升温速率下的热解及动力学特性。并计算出活化能、频率因子,分析高升温速率(30、45℃/min)与低升温速率(10℃/min)对锯末热解气化影响的区别。研究结果表明:锯末热解时的最大失重速率随升温速率的升高而增大,在升温速率为45℃/min时达到最大为25.41%/min。在半纤维素热解占主导的阶段,热解反应机理为一级随机成核和随后成长过程,反应的活化能及频率因子随着升温速率的提高呈现先增大后减小的趋势;在纤维素和木质素热解占主导的阶段,热解反应机理为三维球形对称扩散过程,上述2个参数随着升温速率的提高呈现减小的趋势,且较高的升温速率能显著促进锯末挥发物质的析出。     

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.     

基于分布式活化能模型的污泥热解特性研究

文中通过非等温热重实验,并利用分布式活化能模型,对污泥热解特性与动力学参数随热解温度及升温速率的变化规律进行分析。实验结果表明:污泥热解过程主要分为脱水(室温~205℃)、脱挥发分(205~550℃)及碳类无机物热分解(550~800℃)3个阶段,并随升温速率升高(15、20、50℃/min),挥发分失重速率增大,且热解特征值向高温侧移动;模型计算结果表明:污泥热解活化能分布在70~180 k J/mol之间,随转化率升高,活化能与指前因子均呈先增加再降低的趋势,二者存在一定的补偿效应。