柳树河油页岩微波干燥及其对热解特性的影响

在对家用微波炉改造基础上搭建了微波干燥实验台,研究了柳树河油页岩微波干燥特性及对热解特性的影响。结果表明,微波干燥所需的时间为传统干燥所需时间的20%;微波干燥速率要明显大于传统干燥速率;Page模型适用于描写柳树河油页岩微波干燥过程。微波干燥的油页岩同热风干燥后及原样油页岩的热解活化能随转化率的变化曲线基本一致,整体呈先上升后下降的趋势,在转化率为0.7时达到最大值;热解活化能在80~200 kJ/mol变动;微波干燥油页岩热解反应有机质分解段的活化能增加。     

生物质热反应机理与活化能确定方法Ⅱ.热解段研究

在热重分析仪上研究了杉木木屑在不同升温速率下的热解过程,利用DAEM模型探讨了热解活化能随转化率的变化规律,采用傅里叶红外光谱仪分析了热解温度对木屑热解固体产物半焦有机结构的影响.结果表明,木屑慢速热解过程可分为干燥、过渡、热解和碳化段;热解段活化能为103 kJ/mol～179 kJ/mol,随转化率的升高而变化;温...     

碱及碱土金属对准东煤热解特性及动力学影响分析

利用程序升温热重(TG)技术对准东原煤(R-form)和酸洗煤(H-form)样品的热解过程进行了研究,同时,采用分布活化能模型(DAEM)法对两者的热解动力学参数进行了计算。结果表明,准东煤在热解过程中保持了丰富的孔隙结构;碱及碱土金属(AAEM)的存在不会对准东煤大分子网络结构造成显著影响,但会提高准东煤的平衡水分含量及二次脱气阶段挥发分释放速率,降低其主热解阶段挥发分释放速率及热解最终失重率;DAEM法可以在较宽的温度范围内对准东煤的热解过程进行准确的描述,R-form和H-form煤样品的热解活化能均随转化率的增大而升高;相同转化率下R-form煤样品的活化能高于H-form,前者活化能分布函数的最大值出现在261.85kJ/mol处,而后者出现在264.51kJ/mol处;AAEM的存在使准东煤的热解活化能升高且分布更加集中,使其热解反应活性降低;准东煤热解的频率因子与活化能之间呈现明显的动力学补偿效应。     

桦甸油页岩热解特性的研究

在热分析仪上进行了桦甸油页岩的热解特性研究,升温速率分别为10℃/min、20℃/min、30℃/min和40℃/min,终温为900℃。实验表明油页岩的热解是分两步进行的。在低温段主要是油页岩中可挥发性的气体溢出引起热解失重;高温段则主要是一些有机质、固定碳的热解过程。低温段的热解是主要的,它基本上热解掉了油页岩重量的15％－27％左右,油页岩挥发分含量很高且具有集中析出的特性,在400℃－530℃区间内可挥发物质迅速热解守比,其在高温段的热解产率很小,只有总重量的10％左右。随着升温速率的增加低温段的高温段热解的区分更加明显,且使油页岩的热解产率提高。文中给出了不同升温速率下的桦甸油页岩热解特性数据和化学反应动力学参数。     

水介质条件下油页岩热解机理研究

利用高压釜反应装置,对柳树河油页岩进行了饱和水和不饱和水介质条件下的热压模拟实验,研究了两种条件下油页岩热解产物(气体、油和热沥青)的生成机理.实验结果表明,在油页岩的热解过程中,同时经历自由基反应和碳正离子反应.水在高温的物化性质较在常温常压时发生了巨大的变化,具有酸催化剂和碱催化剂的作用,促使按碳正离子机理进行反应...     

茂名油页岩中有机质与矿物质热分解过程的研究

将两份铝甑油收率为8.8%的茂名油页岩分别进行处理。一份采用盐酸及氢氟酸处理除去矿物质,另一采用过氧化氢处理除去有机质。然后分别于热重装置上以线性升温速率为6.8K/min 考察其热分解过程。在论述有机质与矿物质热分解过程的动力学特征的同时,发现有机质的热分解过程基本上体现了油页岩热解的动力学特征。其差别在于有机质的初始分解温度较油页岩提前了98℃,并且,在峰值附近热解产物的挥发速率均高于油页岩的挥发速率。动力学处理热重数据表明,有机质与矿物质的热分解过程均系一级反应。但是,在热解过程的不同温度区间,具有不同的表观活化能E 及指前因子A。通过对所获动力学参数的分析比较,可以认为矿物质对于热解初期油母大分子的解聚过程影响较为显著,而对随后生油过程中烃类分子的裂解反应影响较小。最后探讨了茂名有机质的热分解机理。     

煤-焦炉气共热解热重研究Ⅱ.热解半焦燃烧反应性

采用高压热天平在终态温度为８００℃，压力为０．１～５ＭＰａ，升温速率为５～２５℃／ｍｉｎ的实验条件下，对先锋、黄县褐煤和兖州烟煤在真实焦炉气气氛中共热解特性进行了系统的ＴＧ／ＤＴＧ研究，主要考察了反应压力、升温速率对热解特性的影响，并与可比条件下加氢热解作比较。结果表明，压力和升温速率对热解有较大影响，压力升高热解总失重量增加，升温速率减慢有利于提高热解总转化率；压力与升温速率互相促进又互相制约共同影响热解特性。在给定较高压力下，减慢升温速率能明显提高热解总转化率；在慢速升温条件下，提高压力也能明显提高热解总转化率，通过降低升温速率可以实现在较低压力下达到甚至超过高压下的热解效果。与可比条件下的加氢热解相比，煤焦炉气共热解具有相近的热解特性，但总转化率略有降低且失重峰温向高温区移动。     

微波处理后石油焦水蒸气气化特性的研究

采用热天平考察了1 000~1 150 ℃、30%~100%水蒸气分压下微波处理后石油焦气化动力学特性,并采用四种动力学模型对气化反应速率曲线进行了拟合。结果表明,微波处理后石油焦水蒸气气化反应速率随着微波照射时间、功率、温度的减小而增加,随着水蒸气分压的增加而增加;微波处理后石油焦在1 100 ℃时水蒸气气化反应速率随着转化率的增加先增加后减小,在转化率为20%左右出现最大值,且不随微波处理条件和水蒸气分压的变化而改变,但随着气化温度的升高气化反应速率最大值提前出现。正态分布函数模型能够准确的拟合不同温度下微波处理后石油焦水蒸气气化反应速率随转化率的变化,相关系数均在0.97以上。     

微波作用下的多肽固相缩合反应及动力学研究

分别在微波作用以及传统加热两种方式下, 研究了Fmoc-Val-OH与NH₂-Tyr(t-Bu)-Wang树脂的固相缩合反应及其动力学. 测定了温度变化对反应速率的影响, 并获得了两种方式下的缩合反应的宏观动力学参数: 300 W微波作用下表观缩合反应级数为2.3, 活化能为104.7 kJ/mol; 传统方法中表观反应级数为2.9, 活化能为142.4 kJ/mol. 微波作用将常规条件下的连接率由68%提高到95%, 而所需时间降为常规条件的1/14.     

应用分布活化能模型分析伊敏褐煤丝炭腐植酸热解及氢气生成动力学

应用开放体系的热重-质谱(TG-MS)联用技术在5、20和50℃·min-1三个升温速率下对伊敏褐煤丝炭腐植酸(F-HA)和脱灰丝炭腐植酸(DF-HA)的热解行为进行了分析,并利用分布活化能模型(DAEM)分别对其热解和氢气生成动力学进行分析,获得了热解过程和氢气生成的活化能分布函数.结果表明:(1)F-HA热解活化能分布函数呈类Gaussian分布,且具有一定的对称性,主峰位与标准Gaussian分布相一致;DF-HA热解活化能分布函数也呈类Gaussian分布形式,主峰位与Gaussian分布相比,偏向低活化能值.根据转化率与温度、活化能的关系,结合腐植酸的热失重特征,将F-HA热解过程划分为四个阶段,DF-HA热解过程划分为五个阶段,并对腐植酸热解过程中各阶段的化学反应进行了详细讨论.(2)F-HA和DF-HA热解氢气生成活化能分布函数均呈类Gaussian分布,热解氢气生成活化能的整体趋势为随着转化率的升高而增加,但也表现出一定的阶段集中分布特征.根据热解氢气生成的动力学特征,将其生成过程划分为五个阶段,反映了其生成的不同化学反应机制.(3)酸洗脱灰对伊敏丝炭提取出的HA的热解行为、热解过程及热解氢气生成动力学产生了影响.     

Pyrolysis kinetics of polypropylene

The pyrolysis of oil shale and plastic wastes is being presently considered as an alternative means of partial substitution of fossil fuels to generate the necessary energy to supply the increasing energy demand and as well as new technology to reduce the negative environment of plastic wastes. However, Knowledge of pyrolysis kinetics is of great imponrtance for the design and simulation of the reactor and in order to establish the optimum process conditions. In this study, the thermal decomposition of polypropylene, oil shale and their mixture was studied by TG under a nitrogen atmosphere. Experiments were carried out for various heating rates (2, 10, 20, 50 K min⁻¹) in the temperature range 300–1273 K. The values of the obtained activation energies are 207 kJ mol⁻¹ for polyethylene, 57 kJ mol⁻¹ for the organic matter contained in the oil shale and 174 kJ mol⁻¹ for the mixture. The results indicate that the decomposition of these materials depends on the heating rate, and that polypropylene acts as catalyst in the degradation of the oil shale in the mixture.     

生物质热反应机理与活化能确定方法Ⅰ.干燥段研究

干燥段是生物质热解的第一个过程.采用热分析仪研究了杉木木屑干燥段质量和热量的变化,推导了非等温干燥动力学模型,探讨了热质传输机理.结果表明,随着温度的升高,木屑含湿量迅速下降,80℃左右出现一个明显的失重峰;非等温干燥动力学Page模型能很好地模拟木屑干燥过程,木屑干燥活化能为12.6 kJ/mol;水分传输与热量传递...     

生物油重质组分模型物热解行为及其动力学研究

采用TG-FT-IR在非等温条件下对生物油重质组分酚、醛和糖类模型代表物(丁香酚、香草醛、左旋葡聚糖)进行热解特性及其热解动力学分析。TG-DTG曲线和FT-IR测试数据显示,重质组分模型物热解的先后次序是酚类、醛类、糖类物质。香草醛、丁香酚均为一个主热解阶段,主要产物为水、烷烯烃、CO₂、CO和小分子酚、芳香醛。左旋葡聚糖热解分两阶段进行,热解发生在较高温区(180~370℃),主要热解产物有CO₂、烷烯烃、醛、酮和环醚,少量的CO和水。混合物热解分为三个阶段,产物与单一模型物热解产物相似,但有少量缩醛低聚物。对比单一组分,混合物中羰基和羟基组分在较高温区(≥300℃)存在相互作用,生成难分解的缩聚物。其中,糖类是影响重质组分热解速率的主要物质。根据热重数据对热解各阶段进行动力学拟合,确定了模型物热解反应动力学三因素。平均表观活化能和反应级数分别为:E_{左旋葡聚糖}第一、第二阶段分别为115.80 kJ/mol(0.5级)、141.19 kJ/mol(2/3级); E_混合物第一阶段为54.46 kJ/mol(1级)、第二阶段为50.67 kJ/mol(2/5级); E_丁香酚为42.29 kJ/mol(0.7级); E_香草醛为36.53 kJ/mol(0.95级)。     

Oil shale kinetics by differential methods

In this research, pyrolysis and combustion behavior of three different oil shale samples from Turkey were characterized using thermal analysis techniques (TG/DTG). In pyrolysis experiments, two different mechanisms causing mass loss were observed as distillation and cracking. In combustion experiments, two distinct exothermic peaks were identified known low and high temperature oxidation. On the other hand, determination of activation energies are required for the estimation of oil extraction conditions from the oil shales. Differential methods are used to determine the activation energies of the samples where various f(α) models are applied from the literature. It was observed that the activation energies of the all oil shale samples are varied between 13.1–215.4 kJ mol⁻¹ in pyrolysis and 13.1–408.4 kJ mol⁻¹ in combustion experiments which are consistent with other kinetic results.     

棕榈壳酶解-温和酸解木质素的结构及热解特性研究

采用酶解/温和酸解法提取了棕榈壳和麦秆的木质素(EMALs),利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、裂解器-气相色谱质谱联用(Py-GC/MS)和热重-红外联用(TG-FTIR)技术,对两种EMALs的化学结构和热解特性进行了对比研究,并采用Ozaw a-Flynn-Wall方法计算了其热解反应的活化能。结果表明,棕榈壳EM AL和麦秆EM AL均为HGS型木质素。500℃下,两种EMALs的热解产物主要包括酚类、酸类和少量的醇类、醛酮类等化合物;棕榈壳EMAL热解酚类产物中H、G、S型单体酚类的比例分别为47.61%、25.64%和17.18%,而麦秆EMAL分别为23.66%、51.90%和15.50%。在热解反应主失重区(200-380℃),棕榈壳EM AL的主失重速率(50.80%/min)低于麦秆EM AL(78.63%/min);但棕榈壳EM AL热解同时存在肩状失重峰(265℃,27.40%/min),这与其较多H结构产物的释放相关。H型结构产物释放的放热效应降低了棕榈壳EMAL热解初期的活化能(20%,127.92 k J/mol),同时使其热解过程(20%-80%)的平均活化能(152.32 k J/mol)低于麦秆EMAL(161.75 k J/mol)。     

丁醇醛和丁醇酸热解形成CO和CO2机理的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法B3LYP/cc-pVTZ,对模型化合物2,3,4-羟基丁醛的脱羰基和2,3,4-羟基丁酸的脱羧基反应机理进行了量子化学理论研究。对两种模型化合物分别设计了三种热解反应途径,计算了不同温度下各热解反应途径的标准热力学及动力学参数。计算结果表明,纤维素热解过程中CO₂和CO的逸出分别与脱羧基和脱羰基反应相对应,脱羧基和脱羰基反应均为分子内氢原子转移的协同过程。脱羰基反应是吸热反应,而脱羧基反应是放热反应。饱和丁醇醛的脱羰基反应反应能垒为288.8 kJ/mol,脱水后的不饱和烯醇醛的脱羰基反应能垒增大;饱和丁醇酸的脱羧基反应能垒较高,为303.4 kJ/mol,脱水后的不饱和烯醇酸的脱羧基反应能垒明显减小,这说明脱水有利于CO₂的生成。     

Determination of kinetic parameters and analytical pyrolysis of tobacco waste and sorghum bagasse

The thermal decomposition of tobacco waste and sorghum bagasse was investigated by non-isothermal thermogravimetric analyses, applying slow heating rates and well-defined conditions. The purpose of evaluating the decomposition was to estimate the kinetic parameters of the analyzed materials. Activation energies and Arrhenius exponential factors were inferred by different estimation methods: the classical methods of Ozawa and Starink and the independent parallel reactions model. The analytical pyrolysis was performed in a micro-pyrolyzer coupled to a gas chromatographer/mass spectrometer. Values of activation energy obtained with single step reaction models by the Ozawa method were: 103.94 kJ/mol for tobacco waste and 120.01 kJ/mol for sorghum bagasse, and by the Starink method - 135.95 kJ/mol for tobacco waste and 148.91 kJ/mol for sorghum bagasse. The independent parallel reaction model presented energy activation values of 39.7-272.0 kJ/mol for tobacco waste and 35.7-220.0 kJ/mol for sorghum bagasse. In analytical slow and fast pyrolysis of tobacco residue and sorghum bagasse, holocellulose and lignin-derived compounds were identified, as well as hydrocarbons and aromatic hydrocarbons. The kinetic behavior of the materials are presented and discussed. Our findings may be helpful in evaluating other types of lignocellulosic biomass.     

聚氯乙烯的热解特性和热解动力学研究

随着聚氯乙烯的大量使用,聚氯乙烯在总固体废弃物中占的比例愈来愈高,成为固体废弃物中的重要组分.如何科学、合理、有效地妥善解决聚氯乙烯问题是当前一项急待解决的重要课题.……     

Thermal analysis studies of oil shale residual carbon

Thermal analysis has been used to determine the impact of heating on the decomposition reaction of two Moroccan oil shales between ambient temperature and 500°C. During pyrolysis of raw oil shale, the residual organic matter (residual carbon) obtained for both shales depends on the heating rate (5 to 40°C min^-1). Three stages characterize the overall process: the concentration of carbonaceous residue decreases with increase of heating rate, become stable around 12°C min^-1 and continue to decrease at higher heating rates. Activation energies were determined using the Coats-Redfern method. Results show a change in the reaction mechanism at around 350°C. Below this temperature, the activation energy was 41.3 kJ mol^-1 for the decomposition of Timahdit, and 40.5 kJ mol^-1 for Tarfaya shale. Above this temperature the respective values are 64.3 and 61.3 kJ mol^-1. The reactivity of Timahdit and Tarfaya oil shale residual carbon prepared at 12°C min^-1 was subject to a dynamic air atmosphere to determine their thermal behaviour. Residual carbon obtained from Tarfaya oil shale is shown to be more reactive than that obtained from Timahdit oil shale. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.