基于TG/DTA技术研究烟酰胺的热解行为

利用热重差热综合热分析仪(TC／DTA),在不同升温速率(5,10,15 and 20℃／min)下,采用Freeman-Carroll、Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa三种热分析方法,对烟酰胺的热行为及其热分解的动力学参数进行了研究.结果表明,烟酰胺的热行为包括熔融和分解两个阶段,测得烟酰胺的熔点Tm、熔融焓△Hm和熔融熵△Sm分别为(127.9±0.18)℃、(21.28±0.33)kJ.mol-1和(53.08±0.84)J.mol-1.K-1;其热解反应的动力学方程为:dα/dt=1.118×1011 [exp(-(88.07±1.68)×103/RT)](1-α)(o.37±0.03).     

阻燃共聚酯固相缩聚反应结晶动力学研究

为了研究阻燃共聚酯(flame retardant co-polyesters,FRPET)固相缩聚(solid state polymerization,SSP)反应过程中的结构变化,特别是结晶变化以及结构与反应动力学的关系,对SSP进程中不同反应时间的聚酯样品的特性黏度及端羧基含量进行了测试,并通过X-射线衍射、差...     

微波催化热解微藻特性研究及热解残渣催化作用分析

为了探索不同微波功率以及不同添加剂(活性炭和热解残渣)对微藻(小球藻)微波热解过程的影响,利用微波反应器对微波热解小球藻进行实验研究。结果表明,微波功率越大,物料升温越快,热解终温也越大,物料热解越完全,活性炭的催化效果优于热解残渣的。为了探索热解残渣对小球藻微波热解具有催化作用的原因,比较分析了热解残渣和活性炭的比表面积及孔结构参数,并利用等离子体发射光谱仪(Accuris ICPES)测量了热解残渣的金属元素含量,结果表明,热解残渣的孔结构参数值比活性炭的小很多,热解残渣对小球藻微波热解具有催化作用的主要原因不是因为热解残渣具有较大的比表面积和较好的微观孔隙结构,而金属元素(主要是钾、镁和钙,还含有少量的钠、铁和锌)含量较高可能是热解残渣具有良好催化性的主要原因。     

污泥及其与煤混合物的热解特性和灰熔融特性

采用热重分析法对造纸污泥、市政污泥及其与煤的混合物的热解特性进行了系统研究.揭示了污泥、煤及其两者混合物热解特性的异同,研究了升温速率、掺混比等因素对混合试样热解特性的影响,提出了挥发分综合释放特性指数.研究表明:造纸污泥的挥发分析出特性与烟煤相当,而市政污泥的挥发分析出特性远优于造纸污泥和烟煤;在污泥与煤混合物的热解过程中,2种组分之间的相互作用可以忽略不计.随着升温速率的增加,污泥与煤混合物的挥发分初析温度提高,挥发分最高析出速率和平均析出速率升高.但升温速率对挥发分析出总量没有明显影响.测定了煤灰和污泥灰在不同混合比例下的熔融特征温度,测试结果表明,随着污泥灰比例的增大,混合试样的灰熔点逐渐下降,但由于存在低温共熔现象,不按线性规律变化.     

基于TG-FTIR和Py-GC/MS的生物质三组分快速热解机理研究

利用热重红外联用仪(TG-FTIR)和快速热解-气相色谱/质谱联用仪(Py-GC/MS),对生物质三组分(纤维素、半纤维素和木质素)的热解失重规律、动力学和挥发分组分及其含量进行了对比研究。TG/DTG曲线表明,纤维素热解失重区间最窄,峰值处热解失重率最大;半纤维的最易发生降解,存在两个失重区间;而木质素热解过程最缓慢,热解温度范围最广。三维FTIR表明,纤维素热解主要产物为CO_2、醛类、酮类和酸类;半纤维素热解主要产物与纤维素一致,但是CO_2含量比其他几类组分高很多;木质素热解主要产物为CO_2和芳香烃类。Py-GC/MS分析表明,纤维素热解有机组分主要为呋喃类和脱水糖类,呋喃类产物在600℃时达到最大值43.34%,脱水糖类产物在500℃时达到最大值27.78%;半纤维素热解主要产物为酮类和呋喃类,两者含量随着热解温度增加呈逐渐下降趋势;木质素热解主要产物为酚类,总酚含量在热解温度500℃时达到最大值78%,其中愈创木酚型(G-型)酚的含量最高63.43%。     

纤维素与木质素共热解行为研究及产物分析

利用热重分析仪和居里点裂解-气相质谱联用仪进行纤维素和木质素共热解实验,研究纤维素和木质素共热解过程中的相互作用及热解产物分布情况.结果表明:纤维素与木质素共热解过程中存在明显的相互作用,与热解温度和混合比例具有一定相关性.纤维素质量分数较低(30%)时,木质素和纤维素共热解时促进残渣的形成,而抑制了气相产物的形成,并提高了酚的相对产率;纤维素质量分数较高(70%)时,木质素和纤维素在共热解过程中相互促进,抑制了固体残渣的形成和非芳基化合物的形成.在低温区(200～320℃),木质素易活化产生小分子,与纤维素共热解时形成相互促进的作用加速了热失重过程;在高温区,纤维素与木质素共热解促进了残渣的形成,抑制了热解过程.     

氧烛中锰金属粒径对氯酸钠热解的催化作用

分别制备了两组粒径的Mn金属燃料(平均粒径分别为18.73和5.24μm),利用激光粒度分析仪测试了其粒径分布,扫描电镜分析了表面形貌,能谱仪确定了所含元素.对NaClO3,NaClO3与Co3 O4,NaClO3、Co3 O4与Mn的混合物分别进行了热重与示差扫描量热联合分析实验(TGA-DSC),通过对比各混合物热解起始温度及其他特征温度,探究了Mn金属粒径对NaClO3热解的催化强度与热解稳定性的影响.研究结果表明:Co3 O4虽对NaClO3热解具有催化性,热解开始温度(To)由512.3℃ 下降为333.0℃,但其可导致NaClO3热解的不稳定,热解阶梯由1个变为3个;Mn金属燃料对NaClO3中间产物具有明显的催化性,且随着粒径减小,催化强度逐渐增加,热解终止温度(Tf)由419.8℃ 下降为351.9℃,同时NaClO3热解阶梯减少,热解温度区间变窄(由180.6℃ 减小为19.4℃),热解更加稳定.     

不同催化剂对废旧线路板热解油轻质化的影响

在500和600℃下,进行废旧印刷线路板(WPCB)环氧树脂粉末与3种催化剂(HZSM-5、USY和活性氧化铝)的共催化热解实验。通过对热解三相产物产率计算、热解油的馏程、成分以及碳数分布分析,研究催化剂对WPBC粉末热解过程和热解油轻质化效果的影响。结果表明:600℃下,活性氧化铝的轻质化效果最好,热解油中0~200℃馏分(轻组分或汽油组分)含量最高,达到56%,苯酚含量超过50%,选择性好,且有一定的脱溴效果,热解残渣产率最低,碳分布集中在C5-C10(汽油的碳分布)。HZSM-5的产油率最高,600℃下有一定轻质化效果,但热解油成分复杂,选择性差。USY对提高产油率和热解油轻质化效果几乎没有影响。     

结晶氯化铝的热解性能

利用化学成分分析及XRD技术对一种新的酸法生产氧化铝方法(双循环法)中关键技术——氯化铝热解制备氧化铝的性能进行了研究.主要考察温度及时间对静态与有水蒸气气氛两种热解条件结晶氯化铝热解性能影响规律并进行对比.结果表明:水蒸气气氛中结晶氯化铝的热解速率明显高于晶体直接热解.水蒸气气氛中适宜的热解条件为热解温度800℃,热解时间30 min,产物中氯的质量分数可降至0.14%.而静态热解最优条件为热解温度900℃,热解时间60 min,此时氯的质量分数为0.25%.     

餐厨垃圾的混速热解实验研究

通过分析餐厨垃圾的热重曲线(TG/DTG),研究了其热解特性,得出了适合餐厨垃圾热解的工艺条件;同时通过外热式回转反应炉,采用介于快速热解与慢速热解技术之间的50～200℃/min加热速率的混速热解工艺,进行了5 kg/h的餐厨垃圾热解实验,分别收集了热解反应的三相产物,研究了不同产物的收率,并针对性地分析了热解焦油和热解焦炭的成分组成及热值.     

夏威夷果壳热解特性实验研究

夏威夷果壳是一种农产品加工剩余物,随意处理会造成资源的极大浪费。采用同步热分析仪和红外光谱仪对夏威夷果壳的热解过程进行了研究,使用Coats-Redfern法计算了热解动力学。实验结果表明:夏威夷果壳的挥发分(78.67%)、木质素(42.81%)和C元素(47.45%)含量均较高,其主热解温度区间在275～410℃,热解总失重率为76.31%。随着升温速率的增加,热解反应的活化能和频率因子均增大,分别由58.737 kJ·mol~(-1)、11.689 min~(-1)增加到59.796 kJ·mol~(-1)、43.773 min~(-1),线性拟合系数均在0.99以上。傅里叶红外光谱仪对果壳热解固体产物进行了红外光谱分析,实验还表明夏威夷果壳的热解温度区间在300～500℃,热解过程主要是纤维素、半纤维素和木质素的解聚,与热重分析结果相一致。     

溶剂预处理对淮南煤热解产物分布的影响

采用吡啶(Py)、四氢呋喃(THF)和CS_2作为单一溶剂分别对淮南煤(HN)进行了溶胀处理。根据热解气析出速率、组成及热解半焦、焦油、热解水等产物分布,结合热重分析,系统考察了溶胀煤的热解行为。实验结果表明,溶胀煤的热解产物分布有显著改善,热解气体积和热解焦油有不同程度的增加,热解水产率降低;CS_2和THF溶胀煤的热解气析出速率明显增大,Py溶胀煤的热解焦油产率最高,比HN原煤热解时产率提高了5.99%(质量分数,干燥无灰基),这表明溶剂和煤结构间有交互作用,从而提高溶胀煤的热解焦油产率。     

废弃电路板环氧树脂真空热解及产物分析

在真空条件下,应用程序升温的管式炉反应器对废弃电路板中环氧树脂热解规律进行研究,考察不同的热解终温、升温速率、真空度(压力)及保温时间等各种因素对产物产率的影响.此外,利用傅里叶红外(FT-IR)和气质联用(GC/MS)技术对热解油产物进行表征分析.实验结果表明:温度对产物产率的影响最大,升温速率、真空度及保温时间对热解产物产率也有重要影响.选择适当的热解温度(400～550 ℃)、升温速率(15～20 ℃/min)、真空度(压力15 kPa)及保温时间(30 min)有利于提高热解液体产品的产率;热解油的主要成分是酚类物质,其总含量为84.08%,其中,含溴化合物含量为15.34%.     

橡胶单体热解动力学过程及模型

应用热综合分析仪(TG/FTIR)研究了橡胶的三种单体(天然胶Nr,丁苯胶SBr和顺丁胶Br)的热解过程.TG/DTG曲线表明单体的热解可分为2～3个阶段,其中SBr的初始热解温度和Nr完全热解的温度最低;升温速率改变单体热解速率最大值和其对应的温度.三种单体热解析出的气体组分复杂.最后,计算了三种单体热解的动力学参数.     

低阶煤热解提质技术的研究进展

为实现低阶煤高效分级利用,从提高煤热解焦油品质出发,论述了低阶煤热解的机理和提高焦油品质热解工艺(加氢热解、催化热解、热解与催化裂解耦合工艺等)的研究现状,同时对炭基催化剂在热解与催化裂解耦合工艺中的应用情况进行了论述。指出低阶煤热转化过程的基础研究、热解与催化裂化耦合反应器的设计及催化剂的开发是今后低阶煤热解提质工艺发展的关键。     

松针热解的实验和数值模拟研究

文章选取松针作为典型的生物质,对其热解动力学展开研究。在惰性气体中分别在升温速率为10、30、50 K/min下开展松针热重实验,质量损失速率曲线中出现2个特征峰,分别对应半纤维素和纤维素的热解。采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法计算松针热解的活化能,分别为63.90～205.23 kJ/mol和59.56～203.85 kJ/mol。采用分布活化能模型(distributed activation energy model, DAEM)计算指前因子的值。利用shuffled complex evolution(SCE)方法优化热解动力学参数,优化热解动力学参数预测的热重曲线与实验数据高度吻合。利用开发的多组分生物质热解求解器biopyrolysisFOAM进一步模拟松针热解,并将优化后的热解动力学参数作为初始参数。模拟结果显示,在不同的升温速率下,模拟结果与实验数据吻合度较高。     

在固定床中煤加压热解特性研究

作者对小龙潭煤和义马煤在固定床中进行加压热解试验,分别用 N_2和 H_2作载气,对热解产生的焦油、热解气、热解水和残炭进行测定和分析。实验结果表明:煤在压力加氢热解(H_2压31kgf/cm~2)条件下与在 N_2气氛中加压热解(N_2压31kgf/cm~2)条件下比较,焦油产率分别提高100%(小龙潭煤)和77.9%(义马煤),焦油中酸性组分含量下降,热解气和热解水产率都有较大的增加,残炭产率有较大幅度的降低,     

褐煤与大豆荚共热解特性分析及动力学研究

利用热重分析仪对褐煤、大豆荚及其混合物进行热解特性分析,研究添加大豆荚对褐煤热解过程的影响,并从动力学角度分析其热解机理。结果表明,大豆荚的添加有利于促进褐煤热解反应,使其热解过程向低温区移动,热解失重速率变快,与褐煤单独热解相比,在升温速率为10K/min下30%大豆荚与褐煤共热解的最大失重速率所对应的温度降低5.6℃,挥发分析出的终止温度提前17.51℃,其混合物热解反应指前因子A增大2.78min~(-1);大豆荚与褐煤混合物的热解速率随着升温速率的增大而加快,其热解过程符合一级反应动力学方程。     

生物质快速热解制备生物油

大规模生物质快速热解制取生物油将成为解决液体燃料短缺的一个重要途径。总结了热解所需的原料预处理要求,介绍了各种热解反应器目前的应用状况,重点介绍了利用热解副产物(焦炭和燃气)实现自热式热解液化的工艺技术及其关键问题,并结合3种比较成熟的热解反应器介绍了最佳的自热式热解工艺,随后阐述了热解产物中的固体颗粒分离以及生物油冷凝的工艺,阐述了生物油生产、存储和运输过程中的环境、安全和健康问题。     

几种典型工业污泥及混合物热解特性影响因素

利用热重法,研究了3种典型工业污泥(制药,造纸、啤酒)及其混合物在不同影响因素下:热解温度、样品粒度、升温速率、热解压力、添加含金属元素化合物时的热解特性,研究得到热解机理方程式和反应动力学参数。结果表明,热解温度与压力、升温速率、样品粒度和升温速率污泥热解特性有重要影响,特别是添加了含金属元素化合物后,促进污泥热解有明显作用;3种典型工业污泥在低、中、高温段热解反应级数n分别为1,1.5,2.0,其热解特性参数并没有因为工业污泥试样的混合而显著改变;工业污泥热解特性表现出与煤矸石料相同特性,热解初期活化能和频率因子较低,随着热解温度升高,活化能和频率因子均增大,特别是在热解后期,活化能和频率因子都较高。