热解终温对花生壳炭化产物的影响研究

采用自制的生物质固定床热解装置研究了不同热解终温对花生壳炭化产物的影响。结果表明：随着热解终温的增加,生物炭质量和能源产率总体上呈现降低趋势,热解气产率呈现上升趋势（热值显著提高）,其中液体质量产率在550℃时达到最大值;热解终温的增加使花生壳生物炭中固定碳、灰分不断提高,C元素不断提高,H元素与O元素含量则不断降低,生物炭的化学和生物稳定性提高;生物炭的热值在500℃时达到最大值,为24.346MJ/kg。生物炭的燃烧过程包括水分蒸发、固定碳及挥发分燃烧和燃尽等3阶段,其燃烧起始时间明显晚于花生壳,不同温度制备的生物炭的综合燃烧特性指数（S）从大到小的顺序依次为：C500 > C350 > C600 > C400 > C450 > C550;热解终温为550℃时,生物炭的比表面积、微孔表面积、总孔容积和微孔容积均最大,分别为50.58m²/g、29.56m²/g、0.01543cm³/g和0.01111cm³/g,与活性炭相比仍有较大差距,需要进一步处理。     

大庆油页岩热解特性及动力学研究

采用热分析方法对大庆油页岩热解特性进行研究,考察了升温速率和热解终温对油页岩热解特性的影响.结果表明,温度是影响热解的最主要因素,随着温度的升高,挥发分产率增大;随着升温速率的增大,油页岩的热解特征温度和最大热解速率都明显提高.根据热失重曲线建立了大庆油页岩热解动力学模型,采用傅立叶红外光谱分析对油页岩及热解半焦官能团变化情况进行分析,发现油页岩的主要官能团与煤接近;随着热解终温的升高,半焦含氧官能团的吸收峰逐渐减弱.     

终温对油基钻屑热解产物分布和特性影响

页岩气开发处理过程中会产生大量对生态环境和人体健康造成严重危害的油基钻屑。为了实现油基钻屑的资源化利用,本文研究了热解终温对油基钻屑热解产物分布和特性的影响。结果表明,油基钻屑中的油水轻组分在50～250℃之间受热汽化逸出,碳酸盐在450℃之后大量分解,油基钻屑中的硫元素在气相中主要以H₂S形式存在。随着热处理温度升高,固相残渣收率明显降低,气相收率明显升高,油水收率缓慢升高。测试结果表明,在热解温度不低于300℃时,油基钻屑残渣的含油量可降低至0.3%(质量分数)以下。热解回收油组成主要为白油,沸程与柴油相当,油品品质优秀。油基钻屑热解的气体总产量随着热解温度的升高逐步升高。结果认为,在油基钻屑热解工业化的过程中,应该控制热解终温保持在450℃以下,以避免能量的浪费和有害气体的逸出,同时增加传热效率,保证物料热解完全。     

大河矿树皮残植煤热解特性及焦油组成研究

采用固定床热解及TG/DTG分析研究了晚二叠世龙潭组树皮煤热解过程中不同热解因素与产物组成的相关性,利用GC/MS系统研究了树皮体含量为40%的大河矿树皮煤和黄陵气煤低温热解焦油(530℃)组分的差异。结果表明,树皮煤热解产物组成与热解终温显著相关,与保温时间和升温速率的相关性较小,在530℃、60 min、8℃/min条件下热解焦油产率最大,该焦油主要由烷烃、萘、苯、芳烃和酚等45种有机物组成,分子中含9～16个碳的有机物含量占78.05%。同条件下,与黄陵气煤热解焦油相比,其高分子有机物和含氧有机物含量显著降低。两种焦油中碳数≤16的有机物含量分别为90.042%,77.924%,表明低阶煤低温焦油以轻质油为主,树皮体含量高有助于提高轻质油产量。     

大河矿树皮残植煤热解特性及焦油组成研究

采用固定床热解及TG/DTG分析研究了晚二叠世龙潭组树皮煤热解过程中不同热解因素与产物组成的相关性,利用GC/MS系统研究了树皮体含量为40%的大河矿树皮煤和黄陵气煤低温热解焦油(530℃)组分的差异。结果表明,树皮煤热解产物组成与热解终温显著相关,与保温时间和升温速率的相关性较小,在530℃、60 min、8℃/min条件下热解焦油产率最大,该焦油主要由烷烃、萘、苯、芳烃和酚等45种有机物组成,分子中含9～16个碳的有机物含量占78.05%。同条件下,与黄陵气煤热解焦油相比,其高分子有机物和含氧有机物含量显著降低。两种焦油中碳数≤16的有机物含量分别为90.042%,77.924%,表明低阶煤低温焦油以轻质油为主,树皮体含量高有助于提高轻质油产量。     

干馏终温对油砂油化学结构的影响

引言随着全球石油资源的日益短缺和石油需求的不断增加,油砂作为非常规油气资源中的一种,因其储量丰富、开采成本不断降低而越来越受到资源需求者的极大关注。世界上有70多个国家蕴藏油砂资源,主要油砂资源国有加拿大、俄罗斯、委内瑞拉、尼日利亚和美国[1]。据统计,全球油砂可采资源量约为891×108 t,占世界油气资源可采总量的32%[2]。油砂又称沥青砂或焦油砂,是一种含有沥     

干馏终温对油砂半焦表面特性的影响

利用氮气等温吸附脱附法和电镜扫描研究了印尼油砂干馏热解过程中半焦表面特性的变化,并利用分形维数来定量描述半焦表面形态的复杂程度。结果表明,半焦BET比表面积与孔容积随干馏终温的变化趋势相近,均呈现先增大后减小的趋势。通过FHH方程回归得到的分形维数能够较好地反映半焦内部孔隙结构的分形特性,挥发分的吸出、塑性变形、气体产物的逸出以及油蒸汽的再凝结造成的闭孔效应的多种作用的交替影响,使分形维数在不同的温度区间有不同的变化趋势。电镜扫描能够直观地观察到半焦表面的孔结构特征,利用Matlab编程分析电镜图片得到的盒子维数与氮吸附数据拟合得到的FHH分形维数变化趋势基本一致。     

氧对等离子体热解煤中乙炔收率的影响

研究了煤中的氧对等离子体裂解煤制乙炔过程中乙炔收率的影响．结果发现，乙炔的收率与煤中的氧含量成反比．进一步实验验证煤中有机氧、无机氧、外来氧等不同结构形态的氧对乙炔的收率有不同影响．由CO收率与C2H2相互制约的关系得到CO与C2H2是一对相互竞争的反应，其中有机氧的影响最为明显，无机氧次之，外来氧的影响不明显．     

聚酯终缩聚过程模型化进展

总结了聚酯终缩聚过程的化学反应及其动力学，对于聚酯终缩聚的间歇和连续两种不同生产方式的模型化分别进行了评述，指出了没有恰当地考虑传质与反应的耦合作用是目前模型化过程中存在的主要问题，提出了副产物含量控制、模型动态化和参数优化是未来模型化发展方向。     

喷动载流床中温度对霍林河褐煤快速热解产物的影响

在喷动载流床反应器内对霍林河褐煤的快速热解进行了研究,并对该煤的热解机理进行了初步分析。考察了在500～850℃范围内温度对热解产品产率分布及气体和液体产品具体组成的影响。分别利用气相色谱和色质联用仪来分析气体和液体产物的组成。实验结果表明,气体总产率及CO、H2和C1～5烃类的产率随热解温度的提高而增大;在热解温度为650℃时,液体产率最高,在煤粉粒径为0.125～0.18mm,液体产品的总产率可达23%,其中正己烷可溶物的产率可达30%以上,沸点340℃前馏分也达30%以上。液体产品中酚类产品较多;温度对液体产品的组成有极大的影响。     

煤热解焦油化学破乳脱盐试验研究

为减少煤焦油乳状液水中大量无机盐对分馏塔冷凝器等设备的腐蚀,促进煤焦油与水分离,利用化学破乳方法对煤焦油进行了脱盐试验,探讨了煤焦油化学破乳的可行性,考察了破乳剂类型、破乳剂添加量、注水量、脱盐温度及停留时间等试验条件对煤焦油脱盐效果的影响。结果表明,自制聚醚破乳剂脱盐效果较佳,破乳剂添加量100×10~(-6),注水量15%,脱盐温度110℃,脱后煤焦油中盐含量均出现明显拐点,停留时间在一定范围内对脱盐效果影响甚微。因此,自制聚醚破乳剂较其他2种较广泛应用于煤焦油脱水的破乳剂具有更好的脱盐效果,这主要归因于其特殊结构与煤焦油中沥青质有很强的相互作用。     

金属氧化物对油页岩热解产物收率及组成分布的影响

通过固定床反应器,对4种金属氧化物（Al₂O₃、MgO、CaO、Fe₂O₃）对油页岩热解所得油、气产率及成分的影响进行了研究。结果显示,碱性CaO对油、水、气、焦产率分布影响较为突出,可提高页岩油与半焦产率,并降低热解气产率;而酸性较强的Al₂O₃可同时提高页岩油、热解气和热解水的产率,有利于促进挥发分的析出;比较而言,MgO和Fe₂O₃的作用相对较弱。4种金属氧化物均可提高热解气中H₂、CH₄和C₂的产率;CaO作用下CO₂含量降低,而其他金属氧化物对CO₂的产生有不同程度的促进作用;Fe₂O₃可促进H₂产生;Al₂O₃作用下CH₄含量有所增加。4种金属氧化物均可促进页岩油中芳香烃的产生,并且CaO和MgO两种碱土金属氧化物作用下,短链（C₆~C₁₂）烷烃和烯烃含量均增加,而掺混Al₂O₃时页岩油中仅短链（C₆~C₁₂）烷烃含量增加。对此机理进行推测认为,碱性CaO和MgO首先与以脂肪酸形式存在的有机质进行酸碱反应,得到脱羧活性更高的羧酸盐,后者脱羧所得中间产物具有生成烷烃或烯烃两条可能路径,同时得到碳酸盐;而在具有Lewis酸特征的Al₂O₃作用下,脱羧产物为CO₂,并同时得到饱和烃产物。     

温度对铬革屑热解产物及特性的影响

在热解终温为350～750℃的条件下,对铬革屑的热解产物及其特性进行研究,为其热解资源化利用提供实验支持。结果表明,550℃条件下热解液体产率最高,为46.82%。750℃条件下热解气体产率上升显著,热解气热值随温度的升高而上升。热解液体产物主要为含N类及N/O类物质。随热解温度的升高,液体产物含氧量明显降低。固体产物有机官能团迅速减少,C含量上升,同时六价铬含量迅速下降,绝大部分铬富集于热解焦。     

微波功率对油页岩热解的影响

对甘肃油页岩进行了微波热解实验研究,考察了油页岩在微波场中的升温特性及功率对页岩油、半焦、干馏气产率和组成的影响。结果表明：在微波场中油页岩干馏终温可达800℃以上;不同功率下干馏气组成不同,在480 W时干馏气中有效组分（H2＋CH4＋CO）达55%以上;随着功率的增大,半焦产率逐渐减小;页岩油产率随功率先增加后减小,在480 W时达到最大值13.5%;而干馏气产率随功率逐渐增大,在480 W时可达10%。     

The effects of oxygen on the yields of the thermal decomposition products of catechol under pyrolysis and fuel-rich oxidation conditions

In order to investigate the effects of oxygen on the distribution of thermal decomposition products from complex solid fuels, pyrolysis and fuel-rich oxidation experiments have been performed in an isothermal laminar-flow reactor, using the model fuel catechol (ortho-dihydroxybenzene), a phenol-type compound representative of structural entities in coal, wood, and biomass. The gas-phase catechol pyrolysis experiments are conducted at a residence time of 0.3 s, over a temperature range of 500-1000 °C, and at oxygen ratios ranging from 0 (pure pyrolysis) to 0.92 (near stoichiometric oxidation). The pyrolysis products are analyzed by nondispersive infrared analysis and by gas chromatography with flame-ionization and mass spectrometric detection. In addition to an abundance of polycyclic aromatic hydrocarbons, catechol pyrolysis and fuel-rich oxidation produce a range of C₁-C₅ light hydrocarbons as well as single-ring aromatics. Quantification of the products reveals that the major products are CO, acetylene, 1,3-butadiene, phenol, benzene, vinylacetylene, ethylene, methane, cyclopentadiene, styrene, and phenylacetylene; minor products are ethane, propyne, propadiene, propylene and toluene. Under oxidative conditions, CO₂ is also produced. At temperatures <850 °C, increases in oxygen concentration bring about increases in catechol conversion and yields of C₁-C₅ and single-ring aromatic products—in accordance with increased rates of pyrolytic reactions, due to the enhanced free-radical pool. At temperatures >850 °C, catechol conversion is complete, and increases in oxygen bring about drastic decreases in the yields of virtually all hydrocarbon products, as oxidative destruction reactions dominate. Reactions responsible for the formation of the C₁-C₅ and single-ring aromatic products from catechol, under pyrolytic and oxidative conditions, are discussed.     

温度梯度与产物流动对先锋褐煤热解产物分布的影响

通过两段固定床反应器分离了煤热解和二次反应过程,模拟了传统外热式固定床反应器和外热式内构件固定床反应器内挥发性热解产物流动与固相反应颗粒间的相互作用,研究了不同温度的半焦对先锋褐煤热解产物分布和品质的影响。结果表明：当半焦的温度在500～900℃时,焦油发生剧烈的二次反应,热解气收率增加,焦油收率大幅下降,H/C同时大量降低且均低于空白样,油品质下降;在100～400℃半焦作用下,焦油发生轻微的二次反应,热解气收率略微增加,焦油收率缓慢下降,但H/C均高于空白样,油品质提升。该结果验证内构件外热式固定床反应器热解产生的焦油具有更高的收率及品质。     

Time‐resolved measurements of pyrolysis and combustion products of PMMA

We studied transient chemical speciation during high‐temperature solid material pyrolysis and combustion in air. Our objective was to develop a database of chemical burn signatures. The material tested was the thermoplastic PMMA. Material samples were heated in an infrared furnace until they pyrolyzed, ignited, and combusted in air. Time‐resolved quantitative measurements of the exhaust species CO₂, O₂, hydrocarbons, and CO along with exhaust gas temperature were obtained. Two categories of experiments were conducted: (1) pyrolysis tests in which there was no combustion; (2) combustion tests with chemical reaction and heat release. During heating, the sample underwent numerous processes that appear as diagnostic sequences. In the pyrolysis tests, as the furnace temperature was raised, the CO and hydrocarbon (HC) signals underwent transition from one peak to two peaks. In the combustion tests, spontaneous ignition occurred at higher test temperatures as evidenced by an exothermic reaction reported by the thermocouples, leading to three‐peak CO and HC profiles. The measured O₂/CO₂ ratio of 1.3 ± 0.1 agreed with stoichiometric methyl‐methacrylate monomer decomposition. Calculations of the power output using two independent methods supported (1) that combustion was experimentally observed in the furnace, and (2) the accuracy of the combustion gas analysis. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Effect of oxidation on the chemical nature and distribution of low-temperature pyrolysis products from bituminous coal

Two bituminous coals, a high volatile Eastern Canadian and a medium volatile Western Canadian, were used to investigate the effect of oxidation on yields and chemical composition of gases, liquids and chars produced during coal pyrolysis. Pyrolysis experiments were performed at 500 °C using the Fischer assay method. Mild oxidation of coals resulted in a decrease of liquid hydrocarbon yields. Further coal oxidation increased the proportion of aromatic carbon in liquid products as determined by n.m.r., and also increased the content of oxygen in liquid products. The content of oxygen in chars was markedly lower than in corresponding coals. An attempt is made to explain reactions occurring during oxidation and subsequent pyrolysis of coal on the basis of differences in chemical composition of gases, liquids and chars.     

生物质热解气分级冷凝对生物油特性的影响

利用分级冷凝手段对成分复杂的生物质热解气在不同冷凝温度下的分离特性进行研究,将成分复杂的混合物依据自身露点的不同,通过控制冷凝温度,实现生物油的分组富集。对热解气在不同冷凝温度(300℃、100℃、0℃和-20℃)下生成的各级液体产物的物理特性和化学成分进行系统分析。生物质热解气经过分级冷凝处理后得到4组生物油样品,其中0℃时得到的生物油产率最大,超过液体总量的50%;其次是100℃时的冷凝产物,为分子量80~200的有机物,以杂酚类物质为主;300℃冷凝得到的产物为沥青类物质,不含水分,状似固体碳,没有流动性。分级冷凝能够很好地将水分和有机酸成分从生物油中分离出来,几乎所有的有机酸和超过80%的水分都富集在0℃和-20℃冷凝组分中。结合各组分GC-MS的分析结果,对乙酸、苯酚、愈创木酚和多环芳烃等生物油中典型有机组分的分布特性进行分析总结,得到各类物质在分级冷凝过程中的富集规律。