煤在流化床中的热解Ⅱ.稀相段温度和停留时间对气体产物组成的影响

采用小型流化床热解装置对神木煤流化床浓相段热解产物在稀相段的二次反应进行了研究。流化床浓相段温度为６００℃，稀相段温度为５８０～１０００℃。气体在稀相段的停留时间为０．０７～１２ｓ。实验得到了稀相段温度及停留时间对气相产物组成的影响规律，并对稀相段气相产物生成反应进行了动力学关联，得到了相应的动力学参数。     

煤在流化床中的热解Ⅰ.浓相温度对煤脱挥发分行为的影响

利用一个内径４８ｍｍ，具有锥形分布板的流化床对神木煤（４５～８０目）的热解行为进行了研究。流化床稀浓两段温度可以分别控制。浓相段温度４００～９００℃，稀相段温度控制在５８０℃，得到了浓相段温度与热解产物产率的关系。结果表明，提高浓相段温度有利于Ｈ２，ＣＯ，ＣＨ４及Ｃ２Ｈ４产率的提高，浓相段温度在６００～６５０℃左右液相产品产率达到最大值。通过与以往的研究者所得结果的比较，表明在稀相段温度较高的情况下，即使挥发分停留时间很短，也会有相当程度的二次反应发生。而本文的结果是在最大限度地减小了稀相段气相二次反应的情况下得到的，更准确地反映了流化床浓相温度对热解的影响。     

反应条件对稻杆热解产物分布的影响

以稻杆为研究对象，在温度６５０℃－１０００℃，考察了热解因素包括最终温度，析出挥发性产物停留时间，传热与传质强化措施，原料颗粒尺寸和原料种类对稻杆在间壁式加热固定床上热解产物分布的影响。结果表明，温度，停留时间，传热与传质强化措施对热解产物分布影响显著，转化率随各种反应条件的变化可高达８０％。     

油浆高温快速裂解过程的气固相产物研究

采用高频炉快速热解装置研究油浆的高温快速热解特性,考察了热解温度、氮气流量对气固相产物的组成和产率的影响。温度是影响气相产物产率的关键因素,气相产物主要为甲烷、氢气和乙烯,升高温度可提高甲烷和氢气的产率,而乙烯产率受高温下二次反应的影响在800℃到达最大值后逐渐降低,乙烷、丙烯产率较小且受二次反应的影响在700℃到达最大值后逐渐降低,温度高于800℃时会有少量乙炔生成且升温可提高乙炔产率。增加氮气流量可降低甲烷、氢气分压,缩短乙烯、丙烯等在高温区的停留时间,从而增加气相产物的产率。积炭产率随热解温度升高迅速增加,氮气流量的增加能够削弱二次反应从而降低积炭产率。     

玉米芯热解及过程分析

研究了农业废弃物玉米芯热解过程中气、液、固三相产率与裂解温度的关系；气相组成、液相组成与温度的关系，以及热解过程的机理。实验表明，在350℃～400℃，气相成分主要是CO2、CO所占比率为95%;随着温度的升高，H2、C2H4、CH4等气体的比率逐渐增高，CO、CO2的体积分数在逐渐降低。在450℃～500℃，CO、H2所占的比率达50%。GCMS，IR分析表明，裂解过程产生的液体主要是由含氧的化合物酚、呋喃及其衍生物组成；低温有利于酚类质量分数的增加，高温有利于4-乙基-2-甲氧基-苯酚、2-甲基-苯酚的增加；采用TGA分析，建立了热解过程的动力学方程，得到了热解过程的反应机理，即热解过程有两个分解阶段，在不同温度段具有不同的反应规律。在211℃～290℃具有三级反应的特征，其活化能为121.4kJ·mol－1；在290℃～418℃表现为0.5级反应的特征，其活化能为105.7kJ·mol－1。     

流化床中生物质热解气化的模型研究

对水蒸汽和氮气流化条件下，流化床内生物质热解气化生成的纯煤气产率及低位热值随反应温度的变化特性进行了研究。在五种生物质原料实验数据的基础上，进一步研究了流化床内生物质热解气化生成气体产物的反应动力学模型，得到了纯煤气产率和热值的计算公式，并推荐了循环流化床条件下生物质热解的计算方法。     

废轮胎热解半焦CO2气化反应动力学

利用热重－差热（TG－DTA）分析仪对废轮胎热解半焦进行气化反应的研究,反应气体为CO2,在20－1100度温度范围内以不同的加热速率（10℃/min,30℃/min,50℃/min对各种热解条件下制得的废轮胎半焦进行气化动力学研究,分析了升温速率,制焦条件等对半焦气化反应特性的影响,得到废轮胎热解半焦与CO2气化反应的动力学参数。建立了废轮胎半焦CO2气化反应一级动力学模型,模型与实验结果吻合良好。     

煤的多段加氢热解过程及机理分析

通过对不同停留方式加氢热解过程产物的详细分析，探讨了煤多段加氢热解过程的机理。结果表明，不同停留方式对热解产物的分布及性质有重要的影响，并使氢气的有效利用率相差很大。停留温度应选在煤热解产生自由基最多的温度范围（350－500℃）；于350℃停留段在挥发组分大量逸出的过程中产生丰富的孔隙，有利于后续加氢反应的进行；低温下的停留过程使气相中的氢优先与煤中的含氧官能团结合而生成酚类，从而避免了在更高温度下生成水；加氢热解半焦中化学官能团的断裂主要与热解温度有关，停留过程只是通过稳定热解产生的自由基和较重热解产物的进一步加氢而改变产物的分布和组成。     

流化床半焦等温热重CO2气化动力学研究

采用等温热重法对４００－９００℃温度下流化床制得的神木煤半焦进行了ＣＯ２气化动力学研究。结果显示，排除反应初始阶段脱挥发分的影响后，不同制焦温度下的半焦的气化反应活性基本相同，这是由于所用热重实验条件下半焦脱挥发分后得到的焦具有相近的孔结构及活性点浓度造成的。实验得到了流化床半焦在９５０－１０５０℃范围内的气化动力学参数。     

油页岩热解挥发分产物二次反应对油气收率与组成的影响

采用两段反应器对油页岩热解释放的一次挥发分产物进行不同热态条件下的二次反应特性研究,考察第二段温度、气氛与停留时间对油气收率及品质的影响。研究结果表明,转化温度对油气产率的影响最明显,在优化第一段热解反应条件的基础上,当反应器第二段温度由600℃提高到650℃时,油页岩热解油产率下降15%(质量分数,下同),气体产率增加约20%。与氮气气氛相比,水蒸气作为第二段反应气氛能够提高液体油品收率约5%,并且热解油主要集中在馏程350℃的汽柴油馏分。结合GC-MS分析表明,停留时间0-3 s二次反应主要为裂解过程,水蒸气能够提高油品中芳烃含量,同时抑制芳烃缩聚;3-5 s二次反应主要为缩聚过程,焦炭生成量增加,汽柴油馏分收率保持稳定,VGO馏分油收率下降约30%。     

热解产物逸出行为研究中新型内标释放装置的建立及其应用

实验在流动载气-液滴微萃取(GF-LDME)技术的基础上增加了液滴托附装置,设计并建立了内标物释放和热解产物富集的新型联用装置,使内标物和热解产物在相同条件下完成液滴的萃取和富集,实现了各温度段间目标热解产物相对含量的纵向比较。实验利用热重模拟咖啡生豆的烘焙过程,同时利用联用装置结合气相色谱-质谱研究了咖啡生豆在热重程序升温过程中发生的热解反应及其热解产物的逸出行为。热重条件:初始温度为50℃;以10℃/min升温至500℃;空气为载气。结果表明,在100~400℃范围内共发现13个热解产物,在280~300℃温度段,逸出量达到峰值的热解产物包括羟基丙酮、吡啶、糠醇、γ-丁内酯和正戊醛;在300~320℃温度段,逸出量达到峰值的热解产物包括乙酸、苯酚、2-环戊烯酮和愈创木酚。建立的联用装置在热解产物的逸出行为研究中具有明显优势。     

煤在热载体流化床中的热解模型

煤粒在热载体流化床中的热解规律对于设计煤气、热、电三联产的关键装置－热载体流化床干馏炉是十分重要的。本文建立了煤粒在热载体流化床中的传热和热解反应的微分方程，并对其进行了数值求解，得到了煤粒度、热载体流化床操作速度、热载体流化床床层温度、热载体颗粒粒径等对煤气产率的影响规律，为热载体流化床干馏炉的设计提供了计算方法和理论依据。     

β-PbO2纳米棒及Pb3O4纳米晶的制备与表征

利用NaClO在碱性溶液中与Pb(Ac)2进行氧化反应直接合成出直径为10－20nm、长度为400nm、长径比达20以上的纯相β－PbO2纳米棒，对所得β－PbO2在420℃下进行热解，得到晶粒尺寸为20nm左右的Pb3O4。对液相氧化反应的温度、时间、氧化剂浓度、pH等因素的影响进行了详细研究，获得了最佳合成反应条件，所得产物利用粉末X射线衍射和透射电子显微镜分析进行了表征。     

废轮胎回转窑中试热解油的理化性质

研究了回转窑中试反应器中废轮胎热解所得液体产物油的品质。热解反应在中温段(450℃～650℃)进行，油产率在500℃有最大值45.1%，此后随温度升高而呈下降趋势。对热解油的品质进行了考察，获取了热解油的完整实沸点蒸馏曲线。结果表明，热解油品质较轻，200℃以下轻馏分总量高达33%～40%，而且热解温度的升高也有助于增加轻馏分含量。对各馏分进一步的FT-IR分析显示，较高热解温度下热解油具有较强的芳香性，并可从谱图中识别出苯、萘及其烷基衍生物等芳香类物质。600 ℃和500 ℃热解油低馏分FT-IR分析结果体现了热解芳烃类物质生成的Diels-Alder反应途径。     

煤焦油在超临界水中的改质研究

在自制的间歇式高压反应釜中，对煤焦油在超临界水中的改质反应进行了研究。考察了温度、反应停留时间、水密度等对产物分布及组成的影响。通过与N2气氛下的焦油常压热解、高压热解过程所得结果进行对比，表明煤焦油在超临界水中发生了轻质化反应，获得一定量的轻质化油品；超临界水介质的存在还对产气量和过程结焦产生一定的抑制作用。为获得较高的轻组分收率，最佳的反应条件为：450℃左右，反应停留时间约为20 min，水密度约为0.40 g/cm3在此反应条件下的轻质油收率为51.55 w%，比原料中的增加了约30％。     

基于TG-FTIR的生物质催化热解试验研究

运用热重－傅里叶红外光谱联用技术(TG-FTIR)，以麦秸为研究对象，探讨催化与非催化条件下生物质的热解挥发分析出特性，分析研究热解温度、催化剂种类对生物质热解主要析出产物的影响。通过热重TG和DTG曲线，获得了相关热解特性参数及动力学参数。结果表明，添加NiO和CaO存在两个失重峰，并促进麦秸热解反应进行，降低表观活化能，其中NiO对提高热解析出产率作用更显著。通过红外光谱对热解产物实时测量的分析表明，CO与CO2的析出与失重峰基本一致，而CH4的析出滞后于前两者。添加NiO和CaO有利于减少热解产物中的CO2的浓度，促进挥发分产物CO、CH4的生成。其中CaO更有利于生物质在温度800℃以下的热解性能改善，而NiO在800℃以上具有更好的催化作用。     

平朔煤岩显微组分热解过程中HCN的生成

以平朔煤的三种有机显微组分为研究对象，使用石英玻璃管式反应器，在600℃～900℃范围内考察了程序升温热解和快速升温热解过程中HCN形成与释放的规律。实验结果表明,热解反应温度、升温速率和显微组分类型对HCN的释放均有较大的影响。热解温度越高，HCN在三种显微组分气相产物中的生成量越大；热解温度为900 ℃时，稳定组的HCN收率较大，热解温度为600 ℃时，镜质组的HCN收率较高，这和不同显微组分中氮的赋存形态有关；与慢速升温热解相比，快速升温热解有利于HCN的释放；与原煤热解过程中HCN的收率相比，显微组分在原煤中的百分含量不是HCN收率的权重系数，显微组分热解生成HCN的过程中有协同效应。     

热重/差热分析-固相微萃取-气相色谱-质谱联用系统的建立与应用

根据非平衡态固相微萃取理论,建立了热重/差热分析-固相微萃取-气相色谱-质谱联用系统,并按照划分温度段取样的方法,将其应用于原儿茶醛热解行为的研究,以验证联用系统的可靠性和分析方法的可行性。采用此系统,在10℃/min升温速率、200mL/min氦气流速条件下,在140～380℃温度范围内监测并分析了原儿茶醛的10种热解逸出产物的含量变化和原儿茶醛本体的迁移情况。结果表明,此联用系统在分析复杂组分逸出行为方面有明显优势;根据热解产物色谱峰面积计算得到的联用系统相对标准偏差(n=5)小于10%,证明此联用系统具有较高的可靠性,能够用于热解行为的研究。     

油棕废弃物热解的TG-FTIR分析

利用热重分析(TGA)和傅里叶红外光谱(FTIR)联用技术对油棕废弃物的热解特性及其气体产物的释放特性进行了研究，采用一级反应计算了油棕废弃物的热解动力学参数。研究表明，油棕废弃物较易于热解，失重集中在220℃～400℃，其热解活化能较小，约为60kJ/mol；气体产物的析出与生物质的热解失重有着相似的特性，气体产物主要在200℃～400℃析出，主要成分为H2O、CO2、CO、CH4和有机碳水化合物的混合物, 其中CO2和有机混合物的析出温度较低，而CO和CH4的析出温度相对较高。随着温度的进一步升高(>400℃)，除少量的CO2和CO外，无其他气体产物析出。气体产物的析出量与生物质样品的化学组成和结构有关，CO2和有机混合物的析出与生物质的热解失重曲线(DTG)有着相似的特性，是引起油棕废弃物热解失重的主要原因。     

神府烟煤快速热解特性研究

利用高频电炉对神府煤进行快速热解,研究了不同热解温度和停留时间下,固相和气相产物的性质。结果表明,煤焦的失重率及真密度随温度升高和时间的延长而增长。红外光谱结果表明,热解过程中,煤中含氢/含氧官能团分解,生成H₂、CO、CO₂、CH₄等气体,并且其分解程度随温度的升高和时间的延长而加深。气相产物中H₂和CO的释放量随温度的升高和时间的延长而增加,而CO₂和CH₄存在释放量的峰值。气相产物随温度的升高和时间的延长而增多,导致高温煤焦出现大量的孔隙和裂缝。