不同升温速率下尿素沉积物热重试验对比分析

尿素选择性催化还原系统(Urea-SCR)还原氮氧化物(NOx)应用中的一个主要问题是生成冷凝尿素和尿素分解副产物组成的固体沉积物,造成排气管堵塞、背压升高等问题,影响发动机正常运行。采用热重分析法对尿素沉积物及重要组分进行升温速率为5℃/min、10℃/min、20℃/min热重试验研究。尿素、缩二脲热解过程受到反应时间和反应温度的影响,而三聚氰酸及三聚氰酸同系物热解过程受温度的影响更为明显。起始分解温度按尿素缩二脲三聚氰胺三聚氰酸三聚氰酸一酰胺三聚氰酸二酰胺顺序依次升高。沉积物含量占比按三聚氰酸(52%～53%)三聚氰酸一酰胺与三聚氰酸二酰胺(27%)缩二脲(16%～17%)尿素(4%)顺序依次降低。温度低于265℃时沉积物主要由尿素、缩二脲和三聚氰酸组成,温度高于265℃时可产生三聚氰酸一酰胺和三聚氰酸二酰胺,温度高于500℃时沉积物完全分解。可见,柴油机低温瞬态工况时、SCR系统尿素喷射管段局部低温处易生成沉积物,而不同的反应温度可能导致沉积物各组份占比的不同。提高排气温度、延长尿素水溶液反应时间和利用沉积物相关组分催化热解有利于尿素沉积物的减少。     

生物质焦与煤混合燃烧特性及动力学分析

利用热重分析天平,采用非等温燃烧的方法对生物质热解产物——生物质焦与两种无烟煤混合试样的燃烧特性及其反应动力学参数进行了实验研究,考察了不同配比的混合试样的着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等燃烧特征参数,求出了反应的动力学参数活化能Ea和指前因子A.结果表明:活化能和指前因子均随混煤中生物质焦比例的增加而降低,存在动力学补偿效应;煤中掺入生物质焦后,试样燃烧的第一阶段和第二阶段的活化能分别呈现出"U形"曲线和"阶梯形"曲线的规律,且对混合燃料热解过程的作用要优于对固定碳燃烧过程的作用;活化能的计算表明生物质焦的存在有助于改善煤的着火性能,对煤的燃烧有催化促进作用.     

线路板废渣的真空热解动力学

采用真空热解技术对真空下线路板废渣进行了热解动力学研究,以期为真空热解批量回收处理设备的设计提供理论依据.根据线路板废渣的热失重微分(DTG)曲线,讨论了其在三个失重反应阶段的情况,计算得到反应级数为3,活化能为68.001 kJ/mol,指前因子为4.67×107m in-1.与氮气下线路板的热解相比,真空下的热解反应活化能降低了100 kJ/mol左右.同时,根据计算所得动力学参数模拟的真空热解DTG曲线与实验所得的DTG曲线相一致.     

脱脂餐厨垃圾燃烧特性及几种动力学模型结果比较

利用热重分析仪在空气气氛和不同升温速率下对脱脂餐厨垃圾进行了热重实验.依据热重实验数据,采用4种热分析动力学方法(Coats-Redfern法、Doyle法、Friedman法和分布活化能模型(DAEM)),计算脱脂餐厨垃圾燃烧反应活化能E、反应级数n及频率因子A,并进行比较.结果表明:采用不同的动力学分析处理方法,得出的燃烧动力学参数不同.利用Coats-Redfern法,脱脂餐厨垃圾在燃烧主要阶段(转化率5%~95%)可由一段二级反应过程描述,升温速率30℃/min时活化能为70.9 k J/mol.Doyle法和分布活化能模型计算得到的活化能比较接近,Friedman法计算得到的活化能数值最高.脱脂餐厨垃圾燃烧包含分子键能断裂的一系列复杂、连续反应过程,并获得脱脂餐厨垃圾的燃烧反应活化能随转化率的变化曲线.     

城市生活垃圾热解气化动力学参数的实验确定

在常压、400～1 200℃温度下测定了天津市典型城市垃圾在热天平及小型气化反应装置上的热解与气化反应动力学参数.采用热天平进行了热解处理,得出了垃圾热解的动力学参数,其活化能为15 061 J/mol,指前因子为15.237 h-1.以水蒸气和二氧化碳为气化剂,对经过热解处理的垃圾焦进行气化反应,测得垃圾焦气化的动力学参数,垃圾焦与二氧化碳气化反应的活化能为188 838 J/mol,指前因子为9.032×107 h-1;与水蒸气反应的活化能为81 797 J/mol,指前因子为1.229×103 h-1;并对测得参数进行了初步评估.确定的动力学参数可为实际垃圾热解气化反应装置的设计、建造与运行提供依据.     

东荣矿区煤样氧化反应动力学热分析

东荣矿区煤层自燃现象较为严重,煤的氧化动力学参数是反映煤自燃倾向性的重要指标,为防治东荣矿区煤层自燃,在不同升温速率条件下的基础上,应用热重分析实验,研究了东荣煤样升温氧化过程中质量变化的规律,同时结合15种气固反应机理函数,运用?atava法对煤样进行动力学分析,确定了煤氧化机理函数,及活化能、指前因子及反应级数等动力学参数,并应用Ozawa法对得到的动力学参数结果进行了验证。实验表明:不同升温速率下煤样氧化自燃总反应历程相似,热分析曲线的变化规律相同,但随着升温速度的加大,曲线有向右平移的趋势。计算得到煤样高温剧烈氧化时的反应级数为1级,反应动力学模式为一级化学反应,其表观活化能为174.588 kJ/mol,指前因子为5.729×10~(10).     

氢氧化铁引发含硫油品储罐自燃的动力学机制

含硫油品储罐自燃火灾事故的根本原因是罐壁铁锈被含硫油品腐蚀生成具有自燃倾向性的腐蚀产物,这些腐蚀产物自燃而引起油罐火灾。通过硫化试验模拟储罐内壁氢氧化铁硫化产物,对其进行热分析试验,应用非模型法和"主曲线法"确定氢氧化铁硫化产物的动力学机制。结果表明,氢氧化铁硫化产物在氧化反应阶段的热重曲线可分为两个主要的失重阶段:第一失重阶段符合随机成核和随后生长反应动力学反应机制,其模型函数为g(a)=[-ln(1-a)]0.673 1,平均活化能E=124.25 kJ/mol,指前因子A=4.45×1013s-1;第二失重阶段符合相边界动力学反应机制,模型函数g(a)=1-(1-a)0.45,平均活化能E=218.42 kJ/mol,指前因子A=1.07×108s-1。     

某有机过氧化物的潜在热危险性分析

分析过氧化物的热分解动力学及不同规模下的热危险性,利用同步热分析仪(TG-DSC)测得温升速率分别为3、5、7和9℃/min下的热流率-温度曲线,使用Friedman等转化率法计算出过氧化物分解反应的表观活化能、指前因子,推算出该物质的自加速分解温度t sat及不同规模下的安全指数。结果表明:活化能和指前因子随着转化率的变化而变化,活化能范围为25.2~104.81 kJ/mol,指前因子范围为3.3~59.79 s-1。在25 kg标准包装下,过氧化物的自加速分解温度为104.6℃,安全指数为0.661;在实验规模、中试规模和生产规模下的安全指数分别为0.995、-0.267、-3.211。     

PPS过滤纤维热动力学特性及其失效性能

利用热重(TG)分析仪对氮气和空气中聚苯硫醚(PPS)纤维的失效过程和动力学参数进行了研究.TG曲线表明PPS纤维的热降解呈现两个阶段,在空气中的热降解终止温度比在氮气中低85℃.同时,利用Coats-Redfern法计算了PPS热降解动力学参数,结果表明空气中PPS纤维的失效活化能比氮气中平均高156kJ/mol,指前因子与氮气中的平均相差10个数量级.在空气和氮气中PPS的反应级数分别为3和1.     

废旧乱线的热重分析及中试试验研究

利用差热热重分析仪研究了废旧乱线（PE线）外皮热解特性,通过热重和热重微分曲线得出动力学3参数,同时应用独立建设的中试设备进行了PE线的热解试验.试验结果表明：PE线热解温度区间较长,为267～580℃,活化能和指前因子分别为259.19kJ/mol和3.79×1017 min-1,反应级数为1;热解产物既有烃类大分子...     

变压器油的热分解动力学研究及其寿命预测

基于热分析动力学理论,采用热重法分析研究K125AX型超高压变压器油在不同升温速率(5、10、20、30、40℃/rain)下的热解过程.利用微分法和积分法分别计算比较变压器油样的动力学参数(活化能、反应级数和指前因子).计算结果表明:绝缘油的热分解过程是单步反应,采用不同的热动力学参数计算方法得到的热分解动力学参数都不相同,其中以Coats-Redfern方法计算结果最为可信,计算获得线性相关系数最接近1,绝缘油样的活化能为57.48 kJ/mol,同时得出变压器油具有动力学补偿效应的结论.在以质量损失2%为寿终指标的情况下,进一步推得变压器油的热老化质量损失寿命方程,为评估变压器油寿命提供参考.     

HTS硝酸熔盐体系的高温热分解动力学行为

研究了HTS硝酸熔盐体系高温热分解的动力学行为,采用分光光度法测定HTS中硝酸根和亚硝酸根的含量,并研究其各自的热分解动力学参数。结果表明:在813~893K的温度区间,HTS中硝酸根的分解主要受温度影响,其分解速率系数随温度呈指数型增大,主导硝酸根分解的反应为Ⅰ型反应,反应的表观活化能为189.8kJ/mol,指前因子为7.48×105 s-1;亚硝酸根表现出更为复杂的动力学行为,亚硝酸根分解结果受温度与硝酸根分解反应共同影响。在813~873K的温度区间,亚硝酸根的分解速率系数近似稳定在0.12×10-5~0.13×10-5s-1,当温度升至893K时,亚硝酸根的分解速率系数减小为0.005 8×10-5s-1;HTS中硝酸根分解的表观活化能大于单组分硝酸盐分解活化能,三元混合盐的高温热稳定性高于单组分硝酸盐的高温热稳定性。     

替硝唑的非等温热分解动力学及热稳定性研究

报道了用热重法(TG)研究替硝唑（Tinidazole,TNZ）原药及片剂中替硝唑热分解非等温动力学以及药物的稳定性,并对用热重分析仪测定片剂含量的方法进行了探讨.推断出原药热分解过程为零级反应,其动力学方程为dα/dt=Ae-(Ea)/(RT),热分解反应活化能Ea为99.7kJmol-1,指前因子A为3.60×107s-1;片剂中替硝唑的热分解过程为三维扩散级反应,其动力学方程为dα/dt=Ae-(Ea)/(RT)3/2(1+α)2/3/［(1+α)1/3-1］,活化能Ea为105.1kJmol-1,指前因子A为1.08×106s-1.实验表明替硝唑原药具有较高的热解活化能,热稳定性较好;在片剂中热分解机理和分解活化能发生改变,说明赋形剂对药物的热稳定性有一定影响.根据得到的热分解反应的机理函数和动力学参数,得到片剂有效存贮期与贮存温度的关系曲线,估算出在室温（25℃）下,分解率为10%时药物的存贮期为26.7年,分解率为5%时所需要的时间约为6.9年.     

多种热分析法解算硫化矿石氧化分解动力学参数的对比

为了表征不同热分析法在解算硫化矿石氧化分解反应动力学参数中所呈现出的差异,采用STA449C型热分析仪对采自典型高硫矿山的硫化矿样进行热分析实验;分别运用Coats-Redfem,Doyle,Flynn-Wall-Ozawa(FWO)等积分法和Kissinger,Fridman,Achar等微分法求解出该矿样的氧化分解反应动力学参数。研究结果表明:硫化矿石的氧化分解进程符合一级反应动力学机制;硫化矿石在高温反应阶段的动力学参数值明显高于低温阶段的动力学参数值。对6种热分析方法的求解值进行比较发现,尽管不同热分析法的求解结果都能反映硫化矿石的氧化分解过程,但具体方法不同,结果相差较大。因此,通过热分析手段选择合适的升温速率,以Coats-Redfern法或Doyle法求解并采用FWO法分析校检,可以得到较好反映硫化矿石氧化分解过程的动力学参数。     

非爆炸且不可还原农用硝酸铵的热稳定性评估

绍了一种测试含能材料热稳定性的新方法——加速度量热仪，并用此法研究了硝酸铵和非爆炸且不可还原农用硝酸铵的热分解过程，得到了绝热分解温度与压力随时间的变化、自加热速率与分解压力随温度的变化曲线，计算了分解动力学参数表观活化能和指前因子，讨论了放热反应系统的热惰性因子对测试结果的影响，表明非爆炸且不可还原农用硝酸铵具有良好的热稳定性、安全性及其热稳定性的提高是爆炸特性得以消除的原因。     

福城煤的热解动力学研究

通过热重分析法对福城煤的热失重行为进行研究,并用Coats-Redfern法计算和比较不同升温速率下煤的热解反应活化能、指前因子.结果表明,升温速率对样品最终失重量没有明显影响;最大失重速率峰随升温速率升高向高温偏移;较低升温速率下热解反应受煤的结焦影响较大.福城煤热解可由3个独立的一级反应来表示;随着升温速率的增加,中间阶段活化能降低而第三阶段活化能增加,活化能与指前因子间存在动力学补偿效应.     

粒度对纳米氧化锌与硫酸氢钠溶液反应动力学的影响

以纳米氧化锌与硫酸氢钠溶液的反应为模型体系,研究了反应物粒度对动力学参数的影响规律。结果表明:反应物的粒度对反应的速率常数、反应级数、表观活化能和指前因子均有较大的影响;随着反应物粒径的减小,速率常数增大,反应级数增大,表观活化能减小,指前因子减小,并且表观活化能与反应物粒径的倒数呈线性关系。     

葡萄糖与果糖异构化的酶反应动力学 Ⅰ.实效动力学参数的测求

用国产异构化酶在固定床中研究了D-葡萄糖与D-果糖异构化反应动力学。利用米氏方程测定了60～75℃下正、逆异构化反应的米氏常数、最大反应速度与各机理反应的活化能、指前因子以及相对的速度常数等实效动力学参数与酶中间物的离解常数。利用计算标准摩尔反应焓与预测反应初期产物浓度对测求的实效动力学参数给以验证,计算值与实验值取得很好的吻合。     

药物贮存期的热分析动力学

目的研究了药物的热稳定性,快速、科学、经济地预测药物的有效贮存期.方法用TG-DTG热重法测定药物的热降解曲线,用Coats-Redfern积分法求算出热降解反应为一级反应时的动力学参数活化能E和指前因子A,根据所得到的动力学参数求算出药物在贮存温度-室温(25℃)下降解反应速率常数k,进一步探讨药物已知有效期与反应速率常数k的负对数pk的相关性.结果市售药物有效期与热分析动力学方法求算得到的(室温25℃)pk存在相关性,根据市售药物贮存期可将药物室温(25℃)下pk划分为3个区间药品的有效期在1.5a或2a,定为区间Ⅰ,pk＜7.5;药品的有效期为3a,定为区间Ⅱ,7.5＜pk＜11;药品的有效期为4a或5a,定为区间Ⅲ,pk＞10.5.结论根据室温(25℃)下降解反应速率常数k和药物有效期的相关性,通过热分析动力学求算法可初步预测未知药物贮存期.     

煤升温氧化动力学阶段性规律

为了研究煤的自燃特性,选取石圪台煤矿22203采煤工作面煤样为研究对象,采用热分析技术,对煤氧化升温过程中质量及动力学参数变化规律进行了探讨。结果表明:煤的失重呈阶段性变化规律,可分为低温失重、吸氧增重、缓慢化学反应和燃烧阶段;通过采用改进的KAS法计算煤升温氧化动力学参数,可知在温度达到燃点前,随着温度升高反应活化能增加,说明不断有难燃结构参与到反应。超过燃点温度,在燃烧阶段初期,活化能基本保持不变,而指前因子出现峰值,表明有大量活性结构被激活,准备参与到燃烧反应中。在燃烧阶段中后期,活化能随温度的增加逐步减小,表明该阶段有芳香环的破坏形成更易于反应的活性结构;动力学参数的补偿效应存在显著分段性,说明在煤氧反应过程中前后反应不同,其整体反应存在不止一个反应机理。研究结果对防治煤自燃提供理论依据。