玉米芯/甘油共热解实验研究

以玉米芯/甘油及玉米芯/粗甘油为研究对象,以高纯氩气为载气对两种样品进行热重实验。通过对10℃/min和30℃/min两种升温速率和不同温度下的热重曲线分析发现,两种样品均出现两个失重峰(分别发生在200~220℃和300~328℃之间),这是由样品中生物质的含量不同造成的。样品中杂质改变了H2的析出途径,同一样品中升温速度率不改变H2的析出途径。通过对样品热解的DSC分析,探讨甘油的加入对玉米芯热解途径的影响。最后建立热解动力学模型并对模型进行求解,结果表明样品共热解在低温段属1.0级反应,在高温段属1.5级反应。     

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。     

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.     

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。     

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。     

微藻热解特性及动力学分析

利用热重法对裂殖壶藻的热解特性进行分析,升温速率分别为5、10、20、30、40、50℃/min。结果表明:微藻主要失重温度是158~519℃;随着升温速率的增大,主要热解区间的初始温度和最大峰值温度都向高温方向移动,热滞后现象加重。利用等转化率法中的FWO法和Kissinger法求得平均活化能为46.8915 k J/mol。采用主曲线法来确定热解过程的最可几机理函数,热解过程不能由单一的动力学方程描述,这是由于不同升温速率下,热解反应的主要控制因素不同。     

海藻热解动力学特性研究

选取江蓠、麒麟菜和马尾藻三种海藻为研究对象,进行热解特性研究.在升温速率分别为10℃/min、20℃/min和30℃/min, 反应终温为700℃的条件下,分别对热失重曲线和失重速率曲线进行分析,考察升温速率、反应温度等对海藻热解过程的影响,建立海藻热解的反应动力学模型,计算出江蓠、麒麟菜和马尾藻的平均活化能分别为156.1 kJ·mol-1、75.0 kJ·mol-1和119.6 kJ·mol-1.     

生物质成型燃料的热重分析及动力学研究

对三种生物质成型燃料在不同气氛下和不同升温速率下进行热重实验,研究反应条件对生物质成型燃料失重特性的影响规律,并对其空气气氛下的动力学特性进行了分析。研究结果表明,生物质在空气气氛下的挥发分析出速率比N₂气氛下高,随着温度升高,N2气氛下主要是纤维素、半纤维素以及木质素的分解,而空气气氛下还伴随有其分解产物的燃烧。生物质中挥发分含量较高时,反应活性也比较高。实验温度由室温升至800℃时,在升温速率为10℃/min ~ 25℃/min范围内,随着升温速率的升高,松木热重曲线先向低温区移动再向温度较高的一侧移动,最大失重速率对应的温度也表现出相同规律,当升温速率为20℃/min时最大失重速率对应的温度最低,升温速率为25℃/min时失重峰值最大。动力学特性分析表明,采用2组分动力学模型可以较好地表征生物质在空气中的失重特性,计算结果与实验结果吻合度较高。     

生物油热解及燃烧特性分析

对由木粉热解所得的生物油样品分别进行了氮气与氧气气氛下不同升温速率的热重分析试验.结果表明:生物油的热解分为两个阶段,第一阶段为生物油中低沸点有机物的挥发以及各组分间反应生成各类产物的过程,第二阶段为各种重组分的裂解过程;生物油的燃烧分为3个阶段,即前期的挥发与裂解和最后焦炭的燃烧过程.提高升温速率使氮气气氛中生物油样品的初始失重温度、失重峰值温度及对应的最大失重速率均有所增大,且在较高升温速率(20℃min)下,较少含炭残余物形成.随升温速率升高,生物油着火温度提高,最终失重率无变化.最后根据热重数据对热解与燃烧各段反应进行了动力学拟合.     

沼渣热解动力学、热力学分析及热解产物特性研究

采用热重分析（TG）分析沼渣的热解特性,研究沼渣的热解动力学并计算指前因子A、焓变ΔH、吉布斯自由能ΔG、熵变ΔS等热力学参数。进一步考察温度对沼渣热解产物分布与性质的影响。其热解过程可分为3个失重阶段,其中第2阶段为主要失重阶段,采用Flynn-Wall-Ozawa（FWO）法、Friedman法和Kissinger-Akahira-Sunose（KAS）法计算的平均活化能分别为410.00、471.32和420.01 kJ/mol,热力学参数计算结果表明沼渣热解过程具有稳定的能量输出。沼渣热解油的产率随温度上升先增加后降低。气体产物的高位热值（HHV）从400 ℃时的6.82 MJ/Nm³增加到700 ℃时的8.54 MJ/Nm³。红外光谱（FTIR）、拉曼（Raman）光谱表明热解温度升高生物炭结构的有序性增加。     

酒糟非等温热解动力学研究

酒糟气化是酒糟高效利用的一种方式。文章对酒糟的热解行为进行了热重分析研究。在高纯氮气的保护下,将10 mg酒糟分别以10,20,30 K/min的升温速率线性升温到923 K。结果显示,酒糟热分解的主要阶段为453～743 K,试样的大部分失重发生在该区域,失重率达67%以上。使用Coats-Redfern模型拟合方法分析酒糟的热解过程,确定了反应的动力学参数。在此阶段,酒糟热分解的级数为2.1级,表观活化能为69.31 kJ/mol,指前因子为4.92×105min-1。此热解动力学模型可以为酒糟的热化学转化有效利用提供基础数据。     

半纤维素模化物热裂解动力学研究

在热重红外联用系统中对生物质的主要组分半纤维素的模化物进行了热裂解动力学研究．在用红外压片微观结构分析方法验证木聚糖典型结构模型的基础上,得到不同升温速率下的热重曲线表明,随着升温速率的增加,各个阶段的起始和终止温度向高温侧轻微移动,主反应区间加宽以及炭产量逐渐增加;计算得到的木聚糖两阶段活化能分别为118．59 kJ／mol和66．69 kJ／mol．与纤维素热解气的联机红外分析谱图相比可知,木聚糖热解析出气体过程复杂,其中CO在全过程都有析出,而CH4主要来源于一次挥发分的二次分解．     

Kinetic and experimental characterizations of biomass pyrolysis in granulated blast furnace slag

With the objective of abating the energy crisis and greenhouse gas emissions, biomass pyrolysis to recover waste heat from granulated blast furnace (BF) slag was investigated via thermogravimetric and continuous fixed-bed experiments. The results showed that the mass conversion of biomass pyrolysis increased with the increasing heating rate. At the same time, a higher gas yield and lower heating value (LHV) and concentrations of H₂ and CO were obtained with the increasing temperature. Granulated BF slag can promote the pyrolysis and reforming of biomass tar, increasing the gas yield and LHV and H₂ concentration. Thus, granulated BF slag not only provided heat for the pyrolysis reaction but also promoted the pyrolysis and reforming of biomass tar, which might block and corrode pipes in practical production. The shrinking core model (R2) selected using a two-step calculation method interpreted the biomass pyrolysis in granulated BF slag. The reaction activation energy ranged from 60.743 kJ/mol to 65.963 kJ/mol as the heating rate decreased from 40 K/min to 10 K/min.     

Pyrolysis Kinetics of Blends of Yeni Çeltek Lignite and Sugar Beet Pulp

Abstract

Pyrolysis kinetics of the Yeni Çeltek lignite/sugar beet pulp blends prepared at different ratios (100:0, 80:20, 60:40, 40:60, 20:80, and 0:100) were investigated by thermogravimetric analysis in the present study. All the experiments were carried out in nitrogen atmosphere under non-isothermal conditions with a heating rate range of 30 K/min in the pyrolysis temperature interval of 298–1,173 K. The Arrhenius model is applied to determine the kinetic parameters from TG/DTG curves. Apparent activation energies of the lignite and sugar beet pulp were calculated as 51.55 kJ/mol and 97.27 kJ/mol, respectively. Activation energies of the blends were also calculated and were found to vary between 54.87 and 74.83 kJ/mol. Effects of blending ratio of lignite to sugar beet pulp on kinetic parameters were investigated and the results were discussed.     

Thermal decomposition behavior of tobacco stem Part II: Kinetic analysis

As a continuation of the previous study on the thermal degradation behavior of tobacco stem, this work is focused on the kinetics of pyrolytic decomposition. Thermogravimetric analysis of tobacco stem samples was conducted under nitrogen atmosphere at different heating rates of 5, 10, 15, and 20°C/min at a temperature range of 25–1,000°C. The kinetic parameters, such as activation energy, pre-exponential factor, and reaction order, were determined by applying the Coats–Redfern method for the main pyrolysis occurred in the second zone by means of the decomposition of hemicellulose, cellulose, and lignin at a temperature range 180–540°C. In addition, the activation energy was calculated using various degradation models, including Kissinger, Friedman (FR), Flynn–Wall–Ozawa (FWO), and Kissinger–Akahira–Sunose (KAS). The average activation energy of tobacco stem was calculated to be 150.40, 230.76, 216.97, and 218.56 kJ/mol by the Kissinger, FR, FWO, and KAS models, respectively.     

基于热红联用分析的木质素热裂解动力学研究

利用热重红外联用系统对生物质的主要组分木质素进行了热裂解动力学研究.在用红外固体压片法研究木质素结构的基础上得到不同升温速率下木质素热裂解的热重曲线.实验结果表明,随着升温速率的增加,各个阶段的起始和终止温度向高温侧轻微移动,主反应区间增加;计算得到的木质素两阶段活化能分别为58.41 kJ/mol和119.98 kJ/mol.与纤维素热解气的联机红外分析谱图相比可知木质素热解过程中气体析出机理复杂,主要生成CO、CH4和呋喃等产物.     

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。     

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．     

猪粪热解特性及其动力学研究

在程序控温热重分析仪上进行了不同升温速率(10,20,30,50℃/min)的猪粪热解失重试验,获得了猪粪热解特性参数;采用分布活化能模型(DAEM)进行动力学分析,计算得到整个热解过程的活化能和频率因子的分布规律。结果表明,猪粪热解过程呈现失水干燥段、热解过渡段、挥发分析出段和碳化段,升温速率对猪粪的热解有一定的影响,表现为随升温速率的升高,DTG曲线向高温侧移动;动力学分析表明,猪粪热解活化能在52~113 kJ/mol变化,低于锯末、稻壳、稻秆、椰壳热解的活化能,说明猪粪较其他生物质易受热分解;同时猪粪热解的活化能和频率因子之间存在动力学补偿关系,但整个热解过程中这种补偿关系呈分段趋势。