高频燃烧-红外吸收法测定石墨矿中固定碳

应用高频红外碳硫分析仪对石墨矿中的固定碳含量进行测定。选用HNO₃溶液(1+2)预处理样品,于420℃灼烧4 h,样品称取质量为0.050 0 g,加入纯铁助熔剂0.4 g、纯钨助熔剂1.5 g,分析时间为40 s。用国家标准物质验证了该方法的精密度和准确度,标准物质测定结果的相对标准偏差小于2.0%(n=7),相对误差均小于3%。该方法检出限为0.017%。     

高频燃烧-红外吸收法测定石墨中的固定碳含量

称取0.05 g试样在520℃高温下灼烧30 min,除去石墨中的有机碳,然后用硝酸(1+1)处理,除去碳酸盐,加3 g碳硫分析专用混合助熔剂,在高频红外碳硫仪上测定固定碳含量.与间接定碳法和非水滴定容量法进行对比试验,测定结果吻合较好.经国家一级标准物质(GBW03118、GBW03119和GBW03120)和石墨矿样品验证,方法的准确度为-0.11%~0.04%,精密度为0.52%~1.81%(RSD%,n=12),符合DZ/T0130-2016《地质矿产实验室测试质量管理规范(岩石矿物样品化学成分分析)》的要求.     

煤系高岭土热化学反应动力学

煤系高岭土的热化学反应包括高岭土的脱羟与反应与煤的燃烧反应。利用程序升温热分析法得到几种煤系高岭土样品的ＴＧ／ＤＴＧ谱图，由Ｆｒｅｅｍａｎ－Ｃａｒｒｏｌｌ法计算出煤系高岭土势化学反应的动力学参数。     

垃圾中可燃物的燃烧动力学研究

采用热重法对六种垃圾中的可燃物的燃烧过程进行了研究,探讨了垃圾中可燃物燃烧过程的燃烧特性,并由它们的微分热重曲线计算出它们的一级反应动力学参数。各可燃物的燃烧特性可归纳为纤维类与聚合类,可燃物的活化能与着火点温度相对应,活化能与指前因子直接存在补偿效应。     

城市污水污泥燃烧特性和动力学特性分析

采用热重分析仪对城市污水污泥进行热重实验,通过TG(热重)、DTG(微分热重)和DSC(差示扫描量热)曲线的分析对比,获得污水污泥热解和燃烧不同阶段的特性。低于250℃,燃烧与热解的热重曲线基本吻合,说明在此之前,失重速率主要受控于有机物的分解以及析出,燃烧过程对失重影响不明显。燃烧DTG曲线呈现“W”峰型,第一个失重速率峰与热解DTG曲线基本对应,高于410℃,燃烧DTG曲线出现显著的加速。采用Coats-Redfern 积分法,假设不同的反应模型进行拟合,推断出污泥燃烧过程中两个DTG峰体现出不同的反应机理。借鉴煤燃烧机理分析认为,污泥燃烧反应初期挥发分的燃烧受控于化学反应速率,随着温度的不断提高,剩余挥发分的燃尽和固定碳的燃烧总反应速率逐渐受扩散因素控制。基于分析所得污泥燃烧机理,采用四个独立的平行反应模型模拟污泥的燃烧过程,拟合曲线与实验数据吻合良好。     

蔗渣的热解与燃烧动力学特性研究

利用热重分析仪对蔗渣在不同升温速率下的热解、燃烧失重特性进行了研究。采用Friedman法对反应过程中可能存在的反应机理进行初步判断，蔗渣热解过程由其主要组分半纤维素、纤维素和木质素热解的三个独立的平行反应来描述，相应的反应活化能分别为203.92 kJ·mol-1、238.50 kJ·mol-1和77.11 kJ·mol-1； 蔗渣燃烧过程分为两段，第一段类似于其热解过程，第二段由木质素热解和残焦燃烧共同组成的连续反应，反应活化能为255.57 kJ·mol-1和159.11 kJ·mol-1。通过非线性回归法拟合获得的曲线与实验曲线基本一致，证实了蔗渣的热解、燃烧过程中存在着上述假定的反应机理。     

聚氯乙烯等温燃烧反应动力学

聚氯乙烯等温燃烧反应动力学;PVC;燃烧反应;化学动力学     

高频燃烧红外吸收光谱法测定铪合金中碳

通过对称样量、助熔剂、最短分析时间和比较器水平、分析功率等条件进行了优化选择,建立了高频燃烧红外碳硫分析仪对铪合金中碳含量的分析方法。确定采用称样量为0.4g,助熔剂选择为Fe+Sn+W=0.5g+0.1g+1.3g,最短分析时间为45s,比较器水平为1,分析功率选择100%的条件对铪合金中碳含量进行测定。方法用于测定铪合金实际样品中碳的相对标准偏差(RSD)为5.0%,加标回收率为99%～102%。方法重复性好,准确度高,在实际操作中切实可行。     

流化床气化炉半焦细粉的燃烧特性及其动力学研究

利用热天平研究了三种不同变质程度煤流化床气化半焦细粉的燃烧特性,考察了灰分对燃烧行为的影响,同时采用三种不同的动力学计算方法对其燃烧动力学进行了分析。研究结果表明,挥发分的存在能显著降低低阶褐煤半焦细粉的着火点;高温下半焦细粉中矿物质的分解导致其DTG曲线出现较为明显的二次峰。细粉中的灰分对其燃尽性能和综合燃烧反应性都具有一定的抑制作用。动力学分析结果表明,燃烧活化能随转化率的增加而增加;三种常用动力学分析方法中,Vyazovkin对半焦细粉的燃烧拟合效果最好。     

生物质炭燃烧特性与动力学分析

利用小型固定床反应器对棉杆和木屑进行了炭化制焦实验,利用热重分析仪对制得的生物质炭进行氧化实验.基于综合反应速率方程推导了生物质炭氧化过程气固反应机理,并对热重实验结果进行拟合计算.实验结果表明,随着制焦炭化温度的升高,生物质炭的着火温度和燃尽温度升高,燃烧特性指数S减小;棉杆炭综合燃烧性能优于木屑炭.棉杆炭在低温段和高温段燃烧的反应机理不同,低温段燃烧反应的机理是片状内扩散反应机理,高温段燃烧反应的机理是球形界面化学反应机理.木屑炭的反应机理是球形界面化学反应机理.拟合计算求得的活化能并不能反映出生物质炭进行燃烧反应的难易程度.     

低活性无烟煤固定床二氧化碳催化气化反应动力学研究

在内径18 mm的固定床反应器中研究了福建低活性无烟煤二氧化碳催化气化反应动力学。考察了消除内外扩散影响的实验条件。在750 ℃～907 ℃，以碳酸钠为催化剂分别测定了永安丰海筛无烟煤、永安加福筛无烟煤和永定无烟煤的转化率与时间的关系；以碳酸钾及纸浆黑液为催化剂测定了永定无烟煤的转化率与时间的关系。永安加福筛无烟煤采用均相一级反应模型及未反应缩芯模型进行拟合，得出气化反应速率常数、反应活化能和指前因子，与热天平的实验结果进行比较，固定床反应速率常数明显变大，活化能和指前因子也大，是由于固定床中有较高的二氧化碳到煤粒表面的传递速率和较高的升温速率所致。     

煤催化气化中非均相反应动力学的研究

以神木煤焦为研究对象,在小型加压固定床上考察了不同气化剂(水蒸气、二氧化碳、氢气)、催化剂负载量、水蒸气分压、氢气分压和一氧化碳分压对碳转化率和气化反应速率的影响。结果表明,对于非均相的催化气化反应来说,反应速率顺序为C-H2OC-CO2C-H2。H2和CO不同程度地抑制煤焦水蒸气气化反应,CO的抑制作用明显大于H2。在700℃,当添加5%的CO,碳转化率降低约50%。基于Langmuir-Hinshelwood(L-H)方程,结合随机孔模型,同时考虑催化剂负载量及气化产物分压的影响,建立了煤焦催化水蒸气气化动力学模型,模型预测反应速率常数与实验值误差在10%以内,说明建立的动力学模型可以较好地模拟煤焦的催化水蒸气气化反应过程。     

Effect of Different Binders on the Combustion Properties of Lignite. Part II. Effect on kinetics

In this research kinetic analysis of the Tuncbilek lignite and its mixture with different binders (molasses, CMC, sulphide liquor, heavy crude oil, sodium silicate,cornstarch, lime, peridur, bentonite, cement and poly(vinyl-acetate)) were analysed by thermogravimetric (TG/DTG) methods. Two different kinetic models (Arrhenius and Coats–Redfern) were used to determine the activation energies of the samples studied. The concept of weighed mean activation energy was applied to determine the overall reactivity of the samples. It was observed that molasses, CMC, heavy crude oil, peridur, bentonite and poly(acetate) decreased the activation energy of the coal sample, whereas, all other binders increased the activation energy of the coal sample. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

煤粉的增压富氧燃烧特性及煤灰矿物演变

为了更好地了解煤粉在增压富氧条件下的燃烧过程,利用加压热天平(PTGA)结合X射线衍射仪(XRD),研究了增压富氧燃烧条件下压力对煤粉燃烧特性及煤中矿物演变的影响。研究表明,随着压力的升高,煤粉常压时的非均相着火逐渐转变为均相着火,当压力升高到3 MPa开始向非均相着火过渡,并在5 MPa时完全转变成非均相着火。由于煤粉着火机理的转变,综合燃烧特性指数S随着压力的增加先升高后降低。不同的着火机理下,煤粉的燃烧温度也会有所差别。常压时非均相着火较高的燃烧温度使得反应生成了莫来石等矿物,而1 MPa时均相着火较低的燃烧温度则使得煤灰中出现了伊利石等矿物。压力继续升高,均相着火开始向非均相着火过渡,燃烧温度逐步升高,伊利石逐渐转变为莫来石。     

合成气气氛下褐煤与生物质共液化残渣的燃烧特性

利用热重研究了不同液化条件(溶剂、温度、气氛、水分)下褐煤与生物质共液化所得残渣的燃烧特性。通过比较共液化残渣燃烧的三个特征温度,着火点、燃烧峰温和燃尽温度,对比分析了液化条件对残渣燃烧特性的影响及其原因,同时研究了残渣燃烧的动力学。结果表明,四氢萘为溶剂所得残渣的燃烧特性好于甲苯为溶剂的;360℃下所得液化残渣燃烧反应性好于420℃下的;合成气气氛下所得液化残渣燃烧反应性好于氢气气氛下的;液化过程加入水后,所得残渣的燃烧反应性降低。不同液化条件下所得残渣的加氢程度和收率不同,使残渣具有不同的H/C原子比、比表面积和灰分,从而对残渣的燃烧特性产生影响。残渣的燃烧特性符合三段二级反应,大部分残渣三段活化能遵循高-低-高的变化规律。     

Co-combustion characteristics and kinetics of meager coal and spent cathode carbon block by TG-MS analysis

As a hazardous waste, the spent cathode carbon block (SCCB) has a high calorific value while it is difficult to fire, its harmless disposal is a major difficulty at present. Herein, a method of mixed combustion of meager coal and SCCB in a pulverized coal furnace for disposal of SCCB is proposed, and thermogravimetric mass spectrometry (TG-MS) is used to characterize the combustion and gas release characteristics. The effects of the heating rate and mixing ratio on combustion are analyzed as well. The result shows that the comprehensive combustibility index and combustion stability index of SCCB-5 at a heating rate of 50 °C/min are both the highest. Abundant oxygen-containing groups in SCCB promote the co-combustion process. The release of hydrogen fluoride is relatively low below 1000 °C so that the use of pulverized coal boilers meets the temperature requirement for disposal of SCCB. The good melting characteristics of ash after mixing sintering also confirm this point. Finally, the kinetic calculation results show that the combustion activation energy is the lowest when the mixing ratio is 5%, which is in good agreement with the experimental results. The highest activation energy values for the combustion of meager coal, SCCB and SCCB-5 are 46.90, 89.39, 59.87 kJ mol^?1, respectively.     

煤及其拔头半焦的燃烧反应特性研究

采用热天平研究了贵州褐煤、三江原煤及其拔头半焦的燃烧行为,考察了粒径和升温速率对样品着火点和燃烧稳定性的影响。减小样品的粒径可显著降低样品的着火点,改善样品的燃烧性能,在粒径100～120目和升温速率25℃/min下,样品的燃烧稳定性最好。根据Coats-Redfern方法求解燃烧反应动力学参数。燃烧反应动力学分析表明,三种样品的热天平燃烧反应均为一级反应,并得到了实验样品的燃烧反应动力学参数,表观活化能E和指前因子A。贵州褐煤的活化能为100.0～163.6 kJ/mol,三江原煤的活化能为73.4～161.2 kJ/mol,三江煤焦的活化能为68.3～178.1 kJ/mol。     

Combustion characteristics of crude oil-limestone mixtures

High pressure thermogravimetric analysis (HPTG) was used in order to study the oxidation of crude oil in a porous medium under pressurised conditions for simulation of in-situ combustion during oil recovery. Three distinct reaction regions were observed from the HPTG curves in an oxidising environment subjected to a constant heating rate. These were low temperature oxidation, fuel deposition and high temperature oxidation. The method of Coats and Redfern was used to obtain kinetic parameters and the results are discussed.The authors would like to express their appreciation for the financial support of TUBITAK (The Scientific and Technical Research Council of Turkey) and the Royal Society.     

两相流中煤粉的燃烧机理及动力学特征

利用微型流化床动力学分析仪研究了两相流条件下无烟煤粉的燃烧反应机理和动力学特征,并与热重法所得结果进行比较分析。结果表明,当温度大于850℃时,煤粉燃烧机理发生了变化,燃烧气态产物的生成比例也随之改变;当气速大于0.10 m/s时,气体扩散限制基本被消除,煤粉燃烧反应速率主要受界面化学反应控制;煤粉燃烧反应速率随着氧气分压的增大呈幂函数形式增长,且氧气分压对煤粉静置燃烧的影响更加显著。煤氧两相流燃烧的表观活化能与静置燃烧相比降低了49 kJ/mol,相同温度条件下两相流燃烧的界面化学反应阻力也明显小于热重法测试结果。     

煤的缔合结构研究 Ⅰ 溶液缔合动力学

研究了煤可溶组分——吡啶不溶物（PI）在溶液中的缔合动力学，该PI系二硫化碳/N-甲基-2-吡咯烷酮（CS2/NMP）混合溶剂可溶组分。结果表明PI在NMP溶液中的缔合属于反应控制机理，并提出了二步动力学反应过程，即基本缔合单元的生成和缔合单元之间的缔合。通过实验获得了有关缔合的动力学参数，PI在NMP溶液中二步缔合的活化能分别为73.3 kJ/mol和21.6 kJ/mol。温度对缔合速率的影响显著，随着温度的升高，缔合速率增加。由于PI分子在CS2/NMP混合溶剂中相对NMP具有较高的扩散性，因而其在CS2/NMP混合溶剂中缔合速率较NMP快。此外，还讨论了PI在溶液中的缔合机理。