龙口油页岩热解特性及动力学研究

利用热天平对龙口油页岩进行了热解实验,考察了不同升温速度对热解特性的影响;利用Friedman法和平行一级反应模型对热失重数据进行了数学处理,得到了有关的动力学参数,并对油页岩的热解机理进行了初步的探讨.结果表明,在转化率为5%～95%时,活化能的变化范围为100～200 kJ·mol-1,而且活化能与频率因子的对数呈线性关系.低能级和高能级的反应所占比例较小,主要反应集中在活化能为125～250 kJ·mol-1内.Friedman法和平行一级反应模型能够合理地描述油页岩的热解过程.     

软质聚氨酯泡沫阴燃前热解特性及动力学分析

采用差示扫描量热-热重分析(DSC-TGA)同步热分析仪和中温差热分析仪(DTA)对软质聚氨酯泡沫(FPUF)在不同O2浓度下的热解特性、热解动力学及其对阴燃的影响进行研究。结果表明:聚氨酯泡沫热解主要分为2个阶段。第一阶段主要是FPUF分解产生异氰酸酯和多元醇,第二阶段主要为多元醇的分解。当O2体积分数从0增加到50%时,第一阶段热解起始温度和活化能变化很小,第二阶段最大质量分数损失速率对应温度从385℃降低到300℃,活化能从170 kJ/mo1降低到80 kJ/mo1。聚氨酯热解过程中不同类型反应的活化能大小顺序为:多元醇热解活化能聚氨酯热解活化能多元醇氧化活化能。多元醇氧化反应产生的热量是聚氨酯泡沫阴燃时的主要热量来源。因此,O2浓度增加通过加快热解速率、降低反应所需温度和增加放热量来促进阴燃的建立和传播。     

稀酸水解木素的热失重特性及其动力学分析

采用热重分析的方法研究了稀酸水解木素在不同升温速率时的热解特性及升温速率对热解反应的影响,并根据微分热重曲线,建立了动力学模型,计算了热解反应的动力学参数.结果表明:200～450℃温度区间是水解木素热解的主要阶段;随着升温速率的增大,热重曲线向高温区移动,升温速率为10、20和30℃/min时,失重速率分别在311.9、323.8和338.1℃左右出现最大值,且微分热重曲线均只出现一个较大的失重峰.根据Coats-Redfern法,稀酸水解木素在不同升温速率下的热解可用两个一级反应表示,随着升温速率的提高,活化能有所降低,低温区稀酸水解木素的活化能在18.27～18.47kJ/mol之间,高温区的在74.45～84.37kJ/mol之间.     

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.     

化学气相淀积过程中钛酸丁酯热解反应机理及动力学

利用热解-色质联用分析系统,对文题进行了研究,发现其热解过程是一个复杂的多元反应过程。在500～800℃,钛酸丁酯(Ⅰ)热解尾气产物主要是烯烃、醇、醚和醛类化合物。经热解机理分析,发现Ⅰ的重排断裂反应是整个热解过程的主反应,其反应动力学常数为3.87×10~5,活化能为69.3 kJ/     

含油污泥热解动力学研究

采用热重分析仪对含油污泥在氮气气氛下的热解特性进行实验研究,考察了不同操作参数下污泥的热重曲线和微分热重曲线.采用微分法对实验数据进行回归拟合,确定污泥热解机理方程,并求出反应动力学活化能和频率因子.实验结果表明,污泥的有机物热解阶段分为200～450 ℃和450～900 ℃;升温速率对污泥热解影响不明显,升温速率不同时,每个阶段活化能变化不大,热解第二阶段的活化能小于第一阶段的活化能;污泥的干燥程度对热解动力学参数影响较小.     

阿斯匹林的热稳定性及其热解动力学

目的研究了阿斯匹林的热稳定性及热解动力学.方法采用TG热重仪测定药物的热解曲线,用多条升温速率法Freeman-Carrollde 法和 Ozawa 法处理热重数据并比较热解活化能和热解温度.结果计算出阿斯匹林的热解动力学参数活化能、指前因子、反应级数;热解动力学方程为dα/dt=1.15×108e-96.04/RT (1-α)1.91.结论阿斯匹林片剂的热稳定性大于原药.由于阿斯匹林对温度敏感,应低温储存.阿斯匹林在室温下分解10 %约需2.08 a.     

龙口油页岩热解特性及动力学研究

利用热天平对龙口油页岩进行了热解实验,考察了不同升温速度对热解特性的影响;利用Friedman法和平行一级反应模型对热失重数据进行了数学处理,得到了有关的动力学参数,并对油页岩的热解机理进行了初步的探讨。结果表明,在转化率为5%~95%时,活化能的变化范围为100~200 kJ.mol-1,而且活化能与频率因子的对数呈线性关系。低能级和高能级的反应所占比例较小,主要反应集中在活化能为125~250 kJ.mol-1内。Friedman法和平行一级反应模型能够合理地描述油页岩的热解过程。     

含油污泥与煤共热解特性的研究

采用热重分析方法分别对含油污泥、煤及其混合试样在氩气气氛下的热解特性进行了实验研究.分析了含油污泥、煤及其混合燃料的热解机理,通过对实验数据进行处理计算,确定了其表观活化能、频率因子和质量平均活化能等反应动力学参数.实验结果表明:含油污泥与煤的热解过程分为4个阶段,各阶段的热解反应十分复杂;在混合试样的热解过程中,含油污泥与煤在200～700℃基本保持各自的热解特性,在700℃以上发生热解的协同作用,含油污泥-煤混合燃料热解温度范围增大;各试样热解反应表观活化能计算结果与上述结论吻合;混合试样的质量平均活化能比含油污泥和煤单一组分的都低,含油污泥与煤的混合热解在一定程度上形成了2种组分的互补和促进,获得了一种热解性能更好的燃料.     

典型陕北长焰煤热解行为及其动力学实验研究

利用热重分析(TGA)技术研究了升温速率对典型陕北长焰煤热解行为的影响,并用总包反应模型和分布活化能模型(DAEM)对其进行了动力学分析,比较了两种模型对3种典型陕北长焰煤热解的适应性.TGA结果表明典型陕北长焰煤热解分为3个阶段,增加升温速率使活泼热分解阶段和二次脱气阶段最大失重峰对应的热解温度向高温区移动,热解转化率降低.动力学分析表明:总包反应模型由于其假设只能得到某一温度范围内活化能和指前因子的平均值,且数值较低.DAEM可得到热解活化能的分布区间32～446kJ.mol-1,3种长焰煤热解表现出不同的活化能分布趋势.DAEM可较好描述黄土庙(HTM)煤样热解的全过程,活化能主要分布于181～425kJ.mol-1,出现两个峰值,对应的活化能分别为419kJ.mol-1和425kJ.mol-1.DAEM可描述府谷(FG)和张明沟(ZMG)煤样失重率在10%～55%的热解行为,活化能和频率因子随转化率的增加而升高.DAEM能描述非等温热解从低温到高温的过程,真实反映不同煤样热解过程的差异性、复杂性、连续性.     

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.     

毛竹酶解/温和酸解木素的热解特性

为有效利用竹材,进行毛竹全组分和木素单组分热解行为的研究,提出单组分木素的热解规律及其对毛竹全组分热解的影响.采用热重分析法对毛竹酶解/温和酸解木素(EMAL)的热解行为进行了研究,并与丙酮抽提后毛竹全组分的热解行为进行了对比.探讨了升温速率和热解温度对毛竹EMAL热失重行为的影响.利用Coats-Redfern法描述毛竹EMAL的热解过程,建立了动力学模型并通过计算得到了热解动力学参数.研究结果表明毛竹EMAL热解反应的主要温度范围是150～600℃,其热解动力学模型可用一级反应表征,所得活化能随升温速率的增大而增加.     

升温速率对抚顺油页岩热分解的影响

在升温速率为2.22K/min～12.34K/min的范围内考察了抚顺页岩的热分解过程。按照一级反应动力学模型,分别采用积分法和微分法求算了不同升温速率下的热分解动力学参数,结果表明:在主要热解阶段,抚顺页岩的表观活化能波动于35.1kcal/mol(积分法)及38.7kcal/mol(微分法)上下,升温速率对动力学参数未见有明显的规律性影响,但升温速率的增加使得转化率曲线及热解产物挥发速率曲线出现显著的变化,本文扼要地讨论了引起转化率曲线及挥发速率曲线变化的原因。     

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。     

抚顺油页岩热解特性及产物分析

为揭示油页岩的热解产物及热解特性参数,采用热重分析仪、红外分析仪和质谱仪对抚顺油页岩热解特性进行了实验分析.实验表明:油页岩的热解初始于200℃,在600℃基本结束,反应开始较为缓慢,反应峰值随升温速率不同,从10℃/min的455.13℃升高到60℃/min的496.38℃.反应活化能采用Friedman–Reich-Levi分析,低转化率下反应活化能比高转化率要小近70 k J/mol,说明在反应后期,热解反应进行较困难.结合红外数据和质谱数据,反应初期,油页岩热解产物主要为水,在反应中期,产物种类较多,主要的有机产物有芳香化合物、饱和烷烃、烯烃、芳香烃,同时有SO2和NO2和NH3等污染物.反应后期产物较反应中期在种类和量上都要少很多.     

粒径、升温速率及催化剂对废轮胎胶粉热解特性的影响

采用热重分析法探讨了不同粒径、升温速率及催化剂对废轮胎胶粉热解特性的影响。结果表明:随升温速率加快,废轮胎胶粉的TG/DTG曲线向着高温区段移动,且热解反应时间Δt会缩短,说明升温速率加快有助于废轮胎胶粉的热解反应;粒径(20目至100目)对废轮胎胶粉热解反应TG/DTG曲线影响很小,但目数增大最终失重率会变小。在低温段,NiCl2,CoCl2和Co/Ni 3种催化剂都能有效降低废轮胎胶粉热解的反应活化能,其中NiCl2效果明显,可以降低30.37 kJ/mol,而ZnO对低温区的反应活化能没有影响;在高温段,NiCl2能降低废轮胎胶粉的反应活化能,而CoCl2,Co/Ni和ZnO则使反应活化能分别升高16.966 kJ/mol,10.813 kJ/mol和7.5 kJ/mol;催化剂Cr2O3对低温段和高温段的反应活化能没有影响。     

酚醛树脂保温板热解动力学研究

采用热重分析仪研究酚醛树脂保温板粉体热解行为.采用FWO法探讨活化能分布,机理函数法确定热解动力学模型.结果表明:10 K/min的升温速率下,酚醛树脂保温板粉体热解过程可分为三个阶段.低于180℃,粉体表面吸附水份受热脱附蒸发过程,失重约10％,符合一维扩散的D1机理函数模型,活化能约25 kJ/mol;180～408℃,交联网络的分解和主聚合物链的随机断裂,同时释放出低分子烃类挥发物,失重约32％,符合二级化学反应模型,活化能约为58 kJ/mol;408～800℃,芳香族组分分解,失重约28％,遵循三维扩散、球形对称模型,活化能约为67 kJ/mol;剩余固体物为炭,约占30％.DTG曲线出现多峰,证明酚醛树脂保温板热解是个复杂过程;随着升温速率提高炭得率略有增加.     

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.     

天然橡胶热解产物反应机理研究

针对天然橡胶初级热解(300～550℃)过程中的主要产物异戊二烯单体和二聚体-1,4-二甲基-4-乙烯基环己烯进一步热解生成小分子气体的生成机理展开研究,采用密度泛函理论对各个反应进行了模拟计算,得到了相关热力学参数焓变、自由能变以及动力学参数反应势垒;用Aspen plus建立一维裂解反应器模拟实验过程,得到产物分布情况。结果表明:单体的主要反应路径为氢基与单体之间的取代反应,主要产物为氢气,反应活化能为5.68kJ/mol,与通过热裂解工艺过程预测的产物分布结果相符;二聚体主要通道是先发生开环反应,然后与甲基发生取代反应,主要产物为甲烷,反应活化能为354.48kJ/mol。研究结果可为废旧轮胎的气化回收利用提供重要的理论依据。     

生物质热解过程两种动力学分析方法的比较

利用Coats-Redfern法和Starink等转化率法对松球和玉米芯两种生物质的热解过程进行动力学分析.Coats-Redfern法需事先假设或筛选动力学模型,采用Malek法对动力学模型进行了筛选,松球、玉米芯热解过程分别符合D3,R2模型.Starink等转化率法不需模型假设即可进行动力学求解,求得的活化能比由Coats-Redfern法求得的活化能高.由Starink等转化率法求得玉米芯的活化能在整个热解过程中变化较小,可以用单一机理函数描述,而松球的活化能在整个热解过程中变化较大,不可以用单一机理函数描述.