模拟医疗垃圾组分的平衡分析

建立非化学当量平衡模型,根据物料守恒和G ibbs最小自由能原理对模拟医疗垃圾中的典型组分进行热力学平衡分析。考虑温度、压力和过量空气系数对产物的影响,从而预测完全燃烧后的可能产物及其所占百分比。结果表明,产物的生成和体积分数主要受温度和过量空气系数影响,压力的影响次之。要使得热解产物有高热值,应选择尽量小的过量空气系数,过量空气系数越大产物热值保持不变的温度越低。高的温度将促进污染物CO的产生,而加压有利于抑制CO的产生。     

木材热解过程的热化学平衡分析

基于Gibbs自由能最小化法,利用HSC Chemistry软件对木材热解过程进行了热化学平衡计算。讨论了温度对热化学平衡产物组成和比例的影响,并把热解过程划分为4个阶段。首次根据自发反应的判据即反应的Gibbs自由能变与温度关系讨论了产物相互之间反应,由此确定热解各个阶段可能发生的反应。最后总结了文献中实验研究温度对木材热解产物影响情况,并与计算结果比较,结果表明,所预测的不同温度下木材热解产物分布特性与前人的实验结果相似。     

木材热解过程的热化学平衡分析

基于Gibbs自由能最小化法,利用HSC Chemistry软件对木材热解过程进行了热化学平衡计算。讨论了温度对热化学平衡产物组成和比例的影响,并把热解过程划分为4个阶段。首次根据自发反应的判据即反应的Gibbs自由能变与温度关系讨论了产物相互之间反应,由此确定热解各个阶段可能发生的反应。最后总结了文献中实验研究温度对木材热解产物影响情况,并与计算结果比较,结果表明,所预测的不同温度下木材热解产物分布特性与前人的实验结果相似。     

影响医疗垃圾热解特性的主要因素

用TG-DTA差热热重联用分析仪对影响医疗垃圾热解特性的主要因素,包括垃圾种类、升温速率、试样质量、实验终温和保温时间等进行了实验研究。结果表明,垃圾种类不同,表现出的起始温度、终止温度、峰温和失重率等反映医疗垃圾热解特性的主要参数不同;升温速率和试样质量对医疗垃圾热解特性的影响主要表现在起始温度和终止温度方面,而对峰温和失重率的影响较小;实验终温和保温时间的影响则主要表现在医疗垃圾的失重率上,即实验终温越高、保温时间越长,医疗垃圾的失重率越高,而对起始温度和终止温度的影响则可以忽略。     

医疗固体废弃物热解及其产物特性分析

目前关于医疗固体废弃物热解的研究主要集中在热解条件对产物分布的影响，在产物成分及应用方向少有报道。本试验将预处理后的医疗固体废弃物在450～550℃下进行热解处理，对热解后产生的气体、液体、固体三相产物，系统地分析了其成分及产物特性，并提出其进一步资源化利用方向。结果表明，所得气体产物中可燃组分占83.17%，热值为10995kcal/m³（1kcal=4.18kJ）；液体产物热值为8973kcal/kg，进一步分离提纯后所得产物中烃类组分占67.81%，热值可达10214kcal/kg；固体产物经过改质后，碳含量高达63.13%，热值为5455kcal/kg。研究表明，医疗固体废弃物热解得到的气、液、固三相产物在资源化利用方面都具有一定的价值，除了可以直接用作替代燃料外，三相产物中均含有多种应用广泛的化工原料。     

城市生活垃圾热解特性的TG-DSC分析

引　言城市生活垃圾的焚烧处理可实现垃圾的减量化、无害化和资源化 ,目前国外正大力普及这项技术 ,以获取其中的能量用于供热或发电 .2 0 0 0年日本垃圾发电装机容量已达到 2 0 0 0ＭＷ ,并计划在 2 0 10年达到 4 0 0 0ＭＷ ,2 0 0 2年前在每个百万人口以上的大中型城市建 2～ 3座现代化垃圾发电厂 ,装机容量不低于 30ＭＷ .目前我国也积极进行垃圾焚烧技术和焚烧设备的研究和研制 .北京市朝阳区日处理量为 130 0ｔ生活垃圾的绿色环保电站即将开工 ,预计并网后年发电量可达 1.36× 10 8ｋＷ·ｈ .垃圾焚烧可分为热解和燃烧两个阶段 ,由于垃…     

复合垃圾衍生燃料燃烧-热解特性的研究

采用热重和气-质联用仪对复合垃圾衍生燃料(CRDF)的燃烧特性和氯释放特性进行分析,结果表明在燃烧和热解条件下,CRDF中氯的释放特性有明显的区别,在温度为500～600℃时CRDF燃烧无机氯的释放率可达90%以上,而CRDF热解无机氯的释放为76%;当温度达800℃时CRDF热解过程释放的有机氯化合物种类和浓度均高于燃烧过程。热重分析结果显示CRDF在热处理中存在3个明显的失重阶段,第一失重阶段温度约200～300℃,失重率38.5%;第二失重阶段温度约为400～500℃,失重率为20.35%,第三阶段为一个缓慢的失重阶段,温度在600～800℃,失重率约22.35%。     

城市生活垃圾热解过程中HCl气体排放特性

在N_2气氛下,采用卧式管式炉以10℃/min的升温速率对塑料、厨余类和未分类生活垃圾在600,700,800℃下进行热解。同时,对城市生活垃圾进行热重分析,对热解前后垃圾中的氯含量进行元素分析;以NaOH溶液吸收热解过程中产生的HCl,并用硝酸银滴定法进行测定。结果表明,塑料垃圾的氯含量最高,而厨余垃圾的氯含量最低;垃圾热解过程中,HCl析出量随着温度的上升而增加,残余焦炭中的氯含量随着温度的上升而减少。在升温过程中,HCl的最大析出速率均在400℃左右,600℃以后HCl的析出速率再次增加。未分类垃圾热解过程中的HCl析出率最高,厨余垃圾最低;低温热解及对含氯量相同的垃圾进行分类热解,有利于控制污染物HCl的析出。     

城市生活垃圾热解过程中HCl气体排放特性

在N_2气氛下,采用卧式管式炉以10℃/min的升温速率对塑料、厨余类和未分类生活垃圾在600,700,800℃下进行热解。同时,对城市生活垃圾进行热重分析,对热解前后垃圾中的氯含量进行元素分析;以NaOH溶液吸收热解过程中产生的HCl,并用硝酸银滴定法进行测定。结果表明,塑料垃圾的氯含量最高,而厨余垃圾的氯含量最低;垃圾热解过程中,HCl析出量随着温度的上升而增加,残余焦炭中的氯含量随着温度的上升而减少。在升温过程中,HCl的最大析出速率均在400℃左右,600℃以后HCl的析出速率再次增加。未分类垃圾热解过程中的HCl析出率最高,厨余垃圾最低;低温热解及对含氯量相同的垃圾进行分类热解,有利于控制污染物HCl的析出。     

废塑料热解特性研究

采用热重分析法及差示扫描量热法,在氮气气氛下分别以5,10,15,20℃/min的升温速率对四种废弃塑料(PP、PS、PE、PET)热解过程及其动力学进行了研究。实验结果表明:四种塑料聚合物的非等温热解只有1个剧烈失重阶段,热稳定性的排序为:PSPETPPPE。随升温速率的提高,塑料的最大热解速度线性减小,对应的峰值温度线性升高,失重率基本不变。聚合物的热解机理满足一级反应动力学方程,且随着升温速率的提高,其活化能(E)和指前因子(A)线性增大,ln A与E之间存在近似的线性关系。     

氢/氩热等离子体裂解煤碳-氢-氧-氩多相多组分体系的热力学分析

采用Gibbs自由能极小化法对等离子体裂解煤制乙炔碳-氢-氧-氩多相多组分体系的化学反应平衡组成进行了计算,结果表明,在C-H-Ar平衡体系中,惰性组分氩的存在降低了乙炔的最高平衡产率,氩在5000 K以下基本不电离,典型组成为C:H:Ar=1:13.39:0.6的液化石油气裂解反应体系的最佳反应温度区间为2800~3200 K. 在C-H-Ar-O多相平衡体系中,氧作为杂质同样降低了乙炔的平衡产率,体系中氧以CO的形式存在,典型组成为C:H:O:Ar=1:8.638:0.160:3.339的煤裂解反应体系的最佳反应温度区间为3000~3200 K.     

A THERMODYNAMIC EQUILIBRIUM ANALYSIS OF GLUCOSE CONVERSION TO HYDROCARBONS

Deoxygenation, or removal of oxygen from oxygenates, is an important element in the hydrocarbon fuel production process from biorenewable substrates. A thermodynamic equilibrium analysis gives valuable insights on the theoretical limits of desired products when a substrate is reacted under a given set of conditions. Here we report the equilibrium composition of glucose-to-hydrocarbon system by minimizing the total Gibbs energy of the system. The system was treated as a mixture of 11 components comprised of C₆H₆, C₇H₈, C₈H₁₀ (ethyl benzene), C₈H₁₀ (xylenes), C₆H₅ –OH, CH₄, H₂O, C, CO₂, CO, and H₂. Equilibrium compositions of each species were analyzed between temperatures 300 and 1500 K and pressures 0–15 atm. It was observed that at high temperature, CO and H₂ dominate the equilibrium mixture with mole fractions of 0.597 and 0.587 respectively. At low temperatures the equilibrium mixture is dominated by CH₄, CO₂, H₂O, and carbon. The aromatic hydrocarbon composition observed at thermodynamic equilibrium was extremely small.     

Pyrolysis Kinetics of Paper Mixtures in Municipal Solid Waste

The pyrolysis kinetics of a mixture of the four principal papers (uncoated and coated printing/writing papers, newsprint, and tissue paper) in municipal solid waste (MSW) was investigated with a thermal gravimetric analysis (TGA) reaction system. The experiments were carried out in a nitrogen environment over the temperature range of 450 to 900 K at various constant heating rates of 1, 2, and 5 K min⁻¹. The results indicated that there were two principal reactions in the TGA curves as distinguished by the two significant and distinct mass changes over the experimental conditions. The pyrolysis of a paper mixture can be adequately described by a two reaction model. The effect of interaction between the components of a paper mixture on the pyrolysis rate was insignificant. The results for the pyrolysis rates of paper mixtures with slow heating rates can be represented by the weighting sum of the corresponding pyrolysis rates of the components of papers in MSW. The experimental results were satisfactorily fitted by the proposed chemical reaction kinetic equations and able to provide useful data for the design of a pyrolytic processing system for the waste papers in MSW. © 1997 SCI.     

废旧电路板热解特性的研究

热解是回收处理废旧电路板中金属及树脂成分的重要方法。文中采用热重差热联用分析仪和裂解气相色谱质谱联用仪检测了以酚醛树脂为基板的废旧电路板热解特性;分析了不同速率下的动力学参数,及其热解产物的化学成分。实验研究结果表明:废旧电路板热解过程主要有2个快速质量损失阶段(270—350℃,350—480℃),其平均活化能分别约为67,97 kJ/mol。其裂解产物主要是苯酚、对甲苯酚、邻异丙烯基苯酚、邻甲苯酚、对异丙基苯酚、糠醛等。     

费托合成反应体系的热力学计算与分析

利用Benson基团贡献法和ABWY法估算了费托合成产物的标准生成焓、标准熵和摩尔定压热容,对费托合成反应体系的热力学性质进行了详尽的计算,得到不同反应温度下的反应焓、吉布斯自由能以及反应平衡常数等热力学性质。分析了不同反应步骤的热力平衡与限度,对反应生成烷烃、烯烃、含氧有机化合物的热力学可能性与生成顺序进行了判断,考察了温度和H2与CO摩尔比对合成气平衡转化率的影响。结果表明:费托合成反应是放热反应,低温时大部分反应在热力学上都能够自发地进行,并运行到很高的程度;高温时(大于635 K)生成烷烃、烯烃、醇及酸的大部分反应在热力学上不能自发进行;随着温度的升高,平衡转化率降低,随着H2与CO摩尔比的增大,平衡转化率升高;且所获的热力学数据对费托合成工艺研究及相关催化剂研发等具有重要的参考价值。     

烟杆废物热解动力学研究

通过热重分析（TGA）方法,采用单步和三平行反应模型分别考察烟杆废物的热解动力学。烟杆废物单步热解的平均活化能为182.4 kJ/mol,最适宜的反应机理函数为14级反应机理f（α）=（1-α）¹⁴。能量补偿效应结果显示烟杆废物的热解可以分为3个阶段α=0~0.32、α=0.32~0.80和α=0.80~1,各阶段的指前因子分别为2.88×10¹⁰、4.33×10¹⁴和9.76×10¹⁶s^-1。单步热解过程中伴有表观活化能的变化以及高级数反应的机理,不能合理地描述烟杆废物的热解机理。采用混合韦伯分布活化能模型考察了三平行反应热解动力学,结果显示：混合韦伯分布活化能模型能很好地拟合烟杆废物热解数据,相关系数R²≥0.997 6;3种伪组分的活化能大小符合E₀（木质素,195.26 kJ/mol）> E₀（纤维素,152.54 kJ/mol）> E₀（半纤维素,121.18 kJ/mol）的顺序;半纤维素的热解机理为一级反应f（α）=1-α,纤维素的热解机理属于成核机理,木质素的机理亦呈现级数反应,级数介于n=3~4之间,木质素的热解机理复杂,可能为多步反应。     

生物质在管式炉中的热解试验研究

对锯末、蔗渣、稻壳、纸屑等四种生物质在管式加热炉中进行了热解实验研究,分别在两种升温模式下,以及有无石灰石作为催化剂的条件下进行了对比实验研究。实验结果表明,四种生物质在15℃/m in升温速率下热解所得气体产物流量随温度变化规律相似,气体流量在200℃~400℃最大。初始热解温度对热解气体产物的流量影响显著。在加入石灰石作为催化剂后,生物质热解液体产物量明显减少。     

碳酸二甲酯与苯酚酯交换合成碳酸二苯酯热力学分析

用分子模拟软件M aterial stud io、工艺过程模拟软件ChemCAD结合Benson基团贡献法,计算了碳酸二甲酯与苯酚酯交换合成碳酸二苯酯的反应焓变、反应熵变、吉布斯自由能变及平衡常数。结果表明,该反应为吸热反应,升高温度有利于DPC的生成。反应的热力学平衡常数很小,为了提高DPC收率,必须及时移走副产物甲醇。     

Simultaneous calculation of chemical and phase equilibria using convexity analysis

Chemical and phase equilibria were considered for closed multicomponent reactive systems at: (a) constant pressure and temperature; (b) constant pressure and enthalpy. Equilibrium at constant P and T was found by minimization of G, while equilibrium at constant P and H was found by maximization of S or minimization of −S, all with respect to the number of moles of each component in each phase. Both cases could be handled as optimization problems, satisfying the restrictions imposed by mole or atom balances, and non-negativity of number of moles. Convexity analyses were carried out, and the conditions were found in order to guarantee global minimum, for one liquid phase, one gas phase, and a number of solid phases. The minimum point was then found either by analytical methods or by direct minimization methods. These strategies were tested for a number of cases, with good results.