高二氧化碳浓度下石灰石的热分解反应动力学

用热重分析仪,在升温速率5～20K/min范围内,研究CO2浓度对石灰石热分解反应动力学参数的影响及高CO2浓度气氛下两种化学成分与矿物组成不同的石灰石的热分解反应动力学。采用改进的双外推法计算这两种石灰石的热分解反应动力学参数。结果表明:石灰石热分解反应的活化能与气氛中的CO2浓度呈指数增加关系;在高CO2浓度气氛条件下石灰石的热分解过程机理模型为随机成核和随后生长模型,得到了反应机理函数,CO2浓度不同,反应级数不同,反应级数的变化范围为2/5～2/3;CO2浓度越高,石灰石热分解的活化能越高,反应级数越大;在相同CO2浓度气氛条件下,石灰石中含有一定量白云石有助于其分解反应的进行。     

大粒径石灰石热分解动力学研究

主要研究大粒径石灰石的煅烧特性,采用热重分析仪研究了5种不同粒径石灰石的煅烧过程。石灰石粒径分布在0.5~10 mm,煅烧温度在900~1 050 ℃。研究结果表明,粒径越小温度越高石灰石分解速率越快,而且粒径和煅烧温度对石灰石热分解机理也有明显的影响。粒径小温度高时反应符合随机成核和随后生长机理模型,粒径大温度低时反应符合相界面反应机理。当粒径为0.5~1 mm时反应活化能很小,随着粒径的增大反应活化能有所增加,粒径在1~5 mm时活化能变化不大,粒径继续增大（5~10 mm）活化能增大了1倍。     

石灰石分解过程中的动力学参数测定

采用热重分析仪对池州地区的石灰岩资源进行了分解动力学试验分析。分析结果表明：在氮气气氛下,采用双外推方法对平均粒径为34μm的石灰石活化能进行了计算,并且得到了石灰石分解的活化能随转化率变化的规律。将升温速率外推为零,得到了理论上系统处于热平衡状态下的动力学参数=210 kJ/mol。     

石灰石与SO2反应动力学的研究

石灰石与ＳＯ２的高温短时的硫酸化反在夹带流反应器中被实验研究，硫酸化反应是一个两阶段反应：初始是一个非常快的零级表面反应且活化能的２１．０ｋＪ／ｍｏｌ，接着是活化能为８０．１ｋＪ／ｍｏｌ的产物层扩散控制反应，初始阶段约０．３ｓ．吸收剂的种类、Ｃａ／Ｓ比、停留时间、反应温度和ＳＯ２分压影响着脱硫反应速率，脱硫反应过程能用缩芯模型来模拟。在Ｃａ／Ｓ＝２、１０００℃Ｔ ２Ｓ的实验条件下，喷射Ｆ－石灰石能     

硫酸钙与氢气反应的动力学研究

通过综合热分析仪研究了硫酸钙与氢气的反应过程,用Flynn-Wall-Ozawa公式,求出不同转化率下的活化能,并将其外推为零,得到无副反应时的活化能Eα→0=198.02kJ/mol。然后运用Coast-Redfern积分式,计算出30种机理函数和不同升温速率所对应的活化能E,并将升温速率外推为零,得到热平衡态的Eβ→0。通过比较Eα→0与Eβ→0,确定反应过程的最概然函数。     

粒径和升温速率对煤热分解影响的研究

使用美国 Perkin Elmer公司生产的 Pyris1 TGA热重分析仪 ,对不同粒径煤采用非等温热重法进行了实验研究 ,研究表明 :煤热解过程可分为四个阶段 ,升温速率和粒径对煤热解曲线都有显著影响 ,并用挥发分释放特性指数反映煤热解特性 ,最后用热解动力学方程研究煤的热解过程 ,计算结果表明 ,热解动力学参数能很好地反映煤的热解状况 .     

粒径对微米级氢氧化镁热解动力学的影响

采用热重分析仪研究了氮气气氛下不同尺寸氢氧化镁颗粒(微米级)的非等温热解动力学。结果表明,氢氧化镁热解反应呈现阶段性特征,转化率达0.8以上的反应后期,其产物水蒸气扩散被氧化镁膜所阻碍,导致失重速率明显降低。针对转化率0~0.8的氢氧化镁主分解阶段,采用Starink法和联合动力学分析法拟合解析其过程动力学模型,发现颗粒尺寸对微米级氢氧化镁的热解过程动力学无显著影响,由此可知,所考察范围内的氢氧化镁热解过程为分解反应控制,颗粒热传导和产物水蒸气扩散的阻力作用弱,氢氧化镁热解主反应过程近似于均匀转化。模型拟合求解结果显示,微米级氢氧化镁热解反应活化能为129.4 kJ/mol,指前因子为1.820×1010 min?1,其热解反应过程服从随机成核和随后生长机理(A1.5)。     

高温悬浮态下石灰石与菱镁矿热分解特性比较及动力学研究

利用悬浮态高温炉,对比研究了菱镁矿及石灰石的热分解特性,探讨了其热解模型及动力学参数。结果表明:低温段(650~750℃)时,菱镁矿比石灰石易分解,达到一定高温后其分解速率相差不大;菱镁矿、石灰石在悬浮态下的热解机理均符合收缩核模型,其活化能分别为50 kJ/mol、79 kJ/mol;随着菱镁矿粒度的增大,其分解速率趋缓,分解表观活化能增大。     

基于双外推法的污泥锯末共热解动力学分析

利用热重分析仪对污泥、锯末及其混合物进行了热重分析实验。基于双外推法,结合几种常规固体热解机理函数确定了污泥与锯末共热解过程最概然机理函数。结果表明:污泥与锯末按质量比9:1混合共热解热重(DTG)曲线存在两个失重峰,主要热分解温度区间为230~500℃,失重量约47.1%;锯末的加入使混合物的表观活化能(E)降低,波峰出现右移;DTG波峰前后E值随升温速率增大有微小变化,且E与指前因子(A)之间具有动力学补偿效应;污泥与锯末共热解DTG峰前(230~350℃)最概然机理函数为Nucleation-Growth(n=4)模型,峰后(350~500℃)为Chemical reaction(second order)模型。     

城市中水对脱硫石灰石反应活性的影响

通过恒定加酸速率法研究城市中水及Cl-、SO42-对脱硫用石灰石反应活性的影响,试验表明:相比地下水,中水对石灰石反应活性有一定的抑制作用,其中Cl-起抑制作用,SO42-起促进作用。     

竹材热解动力学特性分析

采用热重分析法研究了氮气气氛下竹材的热解行为及其动力学特性,分析了升温速率和粒径对竹材热解过程及动力学参数的影响. 结果表明,竹材热解分为干燥、预热解、热解和缓慢热解４个阶段;升温速率对竹材的热失重特性有显著影响,当升温速率从40℃/min增加到100℃/min时,竹材热解出现了滞后现象,热解活化能从130.87 kJ/mol下降到73.85 kJ/mol,频率因子及反应级数单调减小;不同升温速率下计算的活化能和频率因子之间存在良好的补偿效应;当粒径大于380 mm时,竹材的热解不仅受动力学控制,受颗粒传热、传质影响也较大.     

方解石颗粒尺寸对白云质灰岩中碱白云石反应的影响

探讨了白云质灰岩中方解石基质对Na＋在岩石中迁移及其对碱白云石反应的影响。采用图像分析法测定不同白云质灰岩样本中方解石颗粒的尺寸,采用N2吸附法测定岩石孔径分布,采用火焰光度计测定养护在80℃、1 mol／L NaOH溶液中岩石柱内部的Na＋含量,采用X-射线内标法定量分析白云质灰岩中碱白云石反应（ ADR）生成的水镁石含量。结果表明,白云质灰岩TS-1、TS-2、GS-2及FHS-1中方解石颗粒中位径分别为4μm、12μm、15μm和33μm;方解石颗粒越小,迁移到岩石内部的Na＋含量越高,岩石中白云石的碱白云石反应程度越高。     

双外推法研究棉秆热解过程的动力学机理

利用热分析仪研究棉秆的热解过程,采用双外推法研究其动力学机理,并计算相应的热解动力学参数. 热重分析表明,棉秆热解过程可分为3个阶段：水分析出(<150℃)、脱挥发分(200~400℃)和炭化(>400℃). 动力学分析表明,Jander方程G(a)=[1-(1-a)1/3]2和Z-L-T方程G(a)=[1/(1-a)1/3-1]2分别是转化率a在0.15~0.4和0.7~0.9区间最可能的机理函数,其主要热解过程为三维扩散过程.     

BGL煤气化动力学模型构建与验证

在目前节能减排需求下,针对BGL煤气化技术的装备研发与性能优化正越来越受重视。BGL煤气化性能分析和预测仍主要采用平衡模型和整体反应模型,但在预测准确度上仍显不足。本文针对BGL煤气化过程,改进缩核模型,将碳核细分为界面反应区和内部反应区,改善了模型适应性。煤热解气最终产率和组成预测采用装置标定数据和热解数据相结合预测,简化了迭代寻优过程。煤热解层高度预测采用通用热解动力学模型,计算值为1.22 m,较符合实际情况。本文构建的BGL煤气化一维模型计算结果表明：粗煤气组成计算值与标定校核值很接近;烧嘴邻近区气相温度2012℃,颗粒相温度1978℃,与经验估测值一致;粗煤气出口温度549℃,实测粗煤气出口温度约538℃。     

BGL煤气化动力学模型构建与验证

在目前节能减排需求下,针对BGL煤气化技术的装备研发与性能优化正越来越受重视。BGL煤气化性能分析和预测仍主要采用平衡模型和整体反应模型,但在预测准确度上仍显不足。本文针对BGL煤气化过程,改进缩核模型,将碳核细分为界面反应区和内部反应区,改善了模型适应性。煤热解气最终产率和组成预测采用装置标定数据和热解数据相结合预测,简化了迭代寻优过程。煤热解层高度预测采用通用热解动力学模型,计算值为1.22 m,较符合实际情况。本文构建的BGL煤气化一维模型计算结果表明：粗煤气组成计算值与标定校核值很接近;烧嘴邻近区气相温度2012℃,颗粒相温度1978℃,与经验估测值一致;粗煤气出口温度549℃,实测粗煤气出口温度约538℃。     

石灰石粒度对生料易烧性的影响

控制生料中石灰石的不同比例的80μm筛余量和不同比例的200μm筛余量,在相同的试验条件进行生料易烧性试验,以研究石灰石粒度与易烧性的定量关系。实验研究表明:(1)随着石灰石颗粒80μm和200μm筛余量的增加,生料易烧性变差。(2)w(f-CaO)为1.50%时,石灰石颗粒80μm及200μm的筛余量分别是18.73%及2.07%,即80μm筛余量每增加1.00%,w(f-CaO)值就增加0.04%~0.06%;200μm筛余量每增加0.50%,w(f-CaO)值就增加0.20%~0.60%,因此,在生产中,必须严格控制200μm筛余量。(3)由杨德尔方程计算得到,w(f-CaO)为1.50%时石灰石的临界半径为60μm。