生物质与废轮胎共热解催化热解油蒸发过程及其动力学研究

采用热重微商(TG-DTG)法考察生物质稻壳与废轮胎共热解经催化与非催化热解油的热失重行为,并同0#柴油的热失重行为进行了比较;同时采用Achar微分法和Coats-Redfern积分法对热解油热失重蒸发过程的蒸发热进行了计算,并结合Satava和Bagchi法确定了热失重蒸发过程的机理函数, 建立了0#柴油和在催化与非催化条件下得到的热解油蒸发过程的动力学方程,得出了在催化与非催化条件下热解油热失重过程的机理函数,其动力学方程为dα/dt=Ae-△vapH/RT(1-TBX〗α)2;而0#柴油的热失重蒸发过程动力学方程为dα/dt=1.5Ae-△vapH/RT(1-α)2/3\[1-(1-α)1/3\]-1。蒸发热的顺序由大到小依次为,柴油＞非催化热解油＞SBA-15热解油＞MCM-41热解油。结果表明,通过建立的模型函数得到的蒸发热与实验值非常接近。催化剂SBA-15和MCM-41的存在对降低高沸点馏分的物质具有一定作用,而SBA-15催化作用强于MCM-41。     

高密度聚乙烯与两种典型生物质在Y型分子筛上的催化共热解研究

采用固定床反应器,在氢气气氛下研究了高密度聚乙烯(HDPE)与两种典型生物质(杉木、毛竹)(8:2wt%)的共热解及在Y型分子筛上的催化共热解。结果表明,与HDPE单独热解相比,共热解生成的油相液体的碳数分布变窄,使C5-C11汽油馏分的含量显著增加,而C12-C20以及C20 组分相应降低。共热解最高的总液体收率出现在NaY催化剂上,毛竹与HDPE共热解中达到58·9%。在Y型分子筛加入后,共热解水相产物中乙酸含量明显增加,苯酚类产物含量则显著下降。乙酸生成量最多的是USY催化剂,其次是HY、NaY。在USY催化剂作用下,毛竹与HDPE共热解水相液体所含有机物中,乙酸含量达到38·3%。     

废旧高分子材料在回转窑内热解的研究：热解终温对热解产物的影响

以废旧高分子材料—ＰＥ塑料,ＰＶＣ塑料和废轮胎为试验物料,在外热式回转窑内进行了一系列热解试验。考察了热解终温对热解产物的产率及产物特性的影响。随热解终温的提高,热解气体的产率上升而半焦的产率下降;ＰＥ和ＰＶＣ的热解焦油的产率下降,而废轮胎则相反。在试验温度范围内热解气体的平均热值有一最大值;ＰＶＣ在热解过程中Ｃｌ－ＨＣｌ的转化率为５２０％～５６０％;热解终温对焦油的ＣＨ原子比、热值及族分均有一定影响;热解终温对热解半焦的热值、Ｃ和Ｈ残余率以及半焦反应活性也有一定的影响     

快速热解炭负载Cu-Zn对碱木质素热裂解生成单酚类化合物的催化性能

以具备丰富中孔和大孔结构的快速热解炭(FPC)为载体,采用共浸渍法制备了不同Cu/Zn摩尔比的CuxZny/FPC负载型催化剂.采用X射线衍射仪(XRD)、高分辨场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)及电子能谱仪(EDX)对催化剂进行了表征,采用热重分析仪(TG)和热解气质联用仪(Py-GC/MS)评价了催化剂对碱木质素热裂解生成单酚类化合物的催化性能.结果表明,催化剂活性组分Cu O和Zn O晶相结构均一,很好地嵌入到FPC中孔和大孔结构中,未发生聚集状态或生成Cu Zn合金;随着Cu或Zn金属负载量的增大,相应的Cu或Zn金属氧化物衍射峰强度逐渐增强,平均晶粒尺寸逐渐增大.热重分析结果表明,催化剂降低了碱木质素热裂解残炭率和反应活化能,提高了热裂解反应效率.热解气质联用分析表明,CuxZny/FPC催化剂大幅度简化了碱木质素热裂解单酚类化合物种类(从23种减少到了10种),Cu0.67Zn0.33/FPC对单酚类化合物表现出最大的选择性(52.99%),与Cu/FPC相比选择性增加49.7%.     

生物质热解产物中焦油的催化裂解

对生物质热解产物（粗煤气）中焦油的催化裂解过程进行了实验研究。实验装置主体由一个常压鼓泡床热解反应器和一个固定床催化裂解反应器组合而成,生物质原料为玉米杆屑,催化剂分别选用煅烧石灰石和煅烧白云石,实验结果表明,当催化裂解反应器内温度在800－850℃之间时,两种催化剂对粗煤气中焦油的催化裂解效果均非常明显,焦油裂解率均可达到90％以上,虽然煅烧石灰石的催化活性比煅烧白云石高,其失活速率也相对大一些。     

四氢萘热解反应机理研究

本文应用计算机研究四氢萘裂解反应机理, 计算结果表明文中所提出的反应机理有仅从定性, 而且从定量上与实验结果比较符合。本文应用灵敏度分析不仅得到最合适的机理步骤, 同时还得到一些实验中或计算中难于准确得到的动力学参数。     

乙基乙酰胺热解反应机理的MO研究

对于烷基乙酰胺的初始热解反应机理, 通常认为与酯类的热解反应相类似。Maccoll和Nagra通过对该热解反应的动力学研究, 认为两者存在不同。差异之一, 烷基乙酰胺存在两种可能的热解途径【参见本文(129页)前述反应方程(1),(2)】。而在酯类热解反应中(2)的活化能过高, 且四元环过渡态极不稳定。差异之二, 极性溶剂(比如乙酸)对酰胺热解反应的催化作用不明显, 而对酯类等气相热解反应的催化作用是十分显著的。为此, 我们用MINDO/3分子轨道法对乙基乙酰胺的初始热解反应进行了较全面的研究。用能量梯度法对此反应的反应物、中间体和生成物的平衡几何构型进行了全优化。(如图1所示)用极小能量途径法分别寻找反应(1)和反应(2)的初始过渡态, 继而用Powell法全优化过渡态的几何构型, 计算所得的过渡态TS1、TS2和TS3分别见图2a, 图3a和图4a。为了确证这些过渡态, 进行了振动分析研究, 结果表明这些过渡态的力常数矩阵的诸本征值中均只有一个负值, 且虚振动模式展示了走向各自的反应物和生成物的趋势, (如图2b,图3b和图4b所示)。它们的总能量及反应(1)和反应(2)的活化能列于表1. 对整个热解反应(1)作了内禀反应坐标(IRC)理论分析, 反应历程见图5所示. 与IRC相应的总能偶极矩以及部分关键的键长和原子净电荷变化一并列于表2.本文研究结果表明, 在乙基乙酰胺的初始反应中主反应即反应(1)与酯类反应相类似, ...     

MCM-41/SBA-15中孔分子筛对生物质热解油的催化裂解研究

以中孔MCM 41/SBA 15分子筛作催化剂,对不同条件下快速热解得到的木屑热解蒸气进行催化裂解,采用元素分析、凝胶色谱(s.e.c.)和气质联用（GC MS）等手段表征。结果表明,同未加催化剂比较,分子筛MCM 41/SBA 15的存在可使热解液体中氧的质量分数降低,长链化合物所占比例明显减小,其中SBA 15作催化剂比MCM 41作催化剂对热解蒸气裂解更容易得到接近柴油和汽油分子量的热解油,但芳香类化合物的质量分数明显增加。热解油中Pentadecane、Hexadecane、Dimethyjbenzene、Naphthalene等质量分数增加,而含氧类物质Methyl Phenol、2 Methoxy 4 Methyl Phenol、2 Methoxy 4 Propyl Phenol 等质量分数减少。     

山梨醇快速热解特性与反应机理研究

本研究结合快速热解实验和密度泛函理论(DFT)计算,深入探究了山梨醇快速热解主要产物的生成机理与竞争关系.结果表明,山梨醇快速热解产物主要包括:小分子产物羟基乙醛(HAA)、羟基丙酮(HA)等,呋喃类产物糠醛(FF)、1-(2-呋喃基)-乙酮(2-FE)等和脱水糖产物异山梨醇(IS).小分子产物HA和HAA生成路径的反...     

印刷线路板废弃物的热解及其产物分析

作为一种热固性复合材料 (ＳＭＣ) ,印刷线路板(ｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｂｏａｒｄｓ)广泛应用于自动控制、电子工业等多种工业领域。由于树脂在固化过程中与硬化剂加热成型时发生交联反应 ,使得树脂难于再熔化和溶解 ,热固性聚合物以前被认为是无法回收的。另一方面 ,ＳＭＣ包含大量玻璃纤维、ＣａＣＯ3 等无机组分 ,热值较低 ,焚烧也不适于处置此类物质。因此 ,填埋是目前大规模处置印刷线路板废弃物的主要方式。热解是一种适于回收塑料物质的技术 ,同样也适用于无法重铸的热固性复合材料[1] 。在热解过程中 ,有机聚合物分解成油状…     

毛竹酶解/温和酸水解木质素的快速热解研究

采用热裂解-气相色谱/质谱仪联用技术,研究毛竹酶解/温和酸水解木质素(简称EMAL)的热解特性和热解产物的分布与形成规律.以温度为重要因素,研究其对木质素快速热裂解产物的影响,并通过主要的热解产物推断热解反应途径.研究结果表明,EMAL的热解产物主要是2,3-二氢苯并呋喃、酚类、脂类和少量乙酸.热解温度对热解产物组分的相对含量有显著影响,250~400 ℃时,产物主要是2,3-二氢苯并呋喃,320 ℃时其相对含量最高,达到66.26%;400~800 ℃时,热解产物主要是酚类,600 ℃时其相对含量最高,达到62.58%;800 ℃时出现了少量的乙酸.     

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。     

生物质热解、加氢热解及其与煤共热解的热重研究

在加压热天平上用非等温热重法进行生物质（锯末、稻壳）在Ｎ２气氛下的热解和加氢热解研究。考察了升温速率（５～２５℃／ｍｉｎ）和压力（０．１～７ＭＰａ）的影响，求取了热解动力学参数，并研究了生物质与煤在常压Ｎ２气下的共热解过程。研究结果表明：生物质在４００℃左右即完成热解反应，总失重率大于７０％（Ｗ％，ｄａｆ．），热解时仅一个峰位于３００℃左右；与煤热解行为相同，随升温速率及压力的升高，转化率下降，ＤＴＧ峰移向高温，但由于热解反应在较低温度下进行，氧气的存在对生物质热解ＴＧ和ＤＴＧ的影响远小于煤热解。证明生物质热解以其内部氢对自由基的饱和及分子重排反应为主。生物质热解可用一级反应动力学处理，主要热解阶段及表现活化能分别为：锯末，２６７～３１４℃，６９．６６ｋＪ／ｍｏｌ；稻壳，２８３～３１０℃，５３．４５ｋＪ／ｍｏｌ；生物质由于与煤的热分解温度相差很大，因而在其共热解过程中无协同作用。     

生物质主要组分低温热解研究

利用热重分析仪和裂解气质联用仪进行生物质主要组分低温热解特性研究。热重实验结果表明,生物质主要组分的热稳定性为：纤维素>木质素>半纤维素。半纤维素主要热解温度在210℃～320℃,而纤维素和木质素的主要热解温度分别在310℃～390℃和200℃～550℃。裂解气质联用实验考察不同温度对生物质主要组分低温热解产物的影响。半纤维素热解产物主要有乙酸、1-羟基-丙酮和1-羟基-2-丁酮,纤维素热解产物主要包括左旋葡聚糖和脱水纤维二糖,而木质素热解产物主要是邻甲氧基苯酚。     

Pd/Al2O3催化剂催化毛竹与聚乙烯共裂解反应研究

我们采用等体积浸渍法制备了Al2O3负载贵金属Pd系列催化剂,分别在N2和H2气氛下,研究了不同Pd负载量的催化剂对毛竹和低密度聚乙烯(LDPE)混合物的催化裂解性能.实验结果表明:Pd的负载量为1.0%时,Pd/Al2O3催化剂在两种气氛下活性均较好,在H2气氛下所得到的油品中烯烃含量较低,异链烷烃和环烷烃含量较高,油品的收率和质量均明显优于在N2气氛下所得到的油品.XRD表征发现,Pd负载量为1.0%的催化剂上,Pd在Al2O3载体上生成了晶形,表明金属钯有利于毛竹和LDPE共裂解生成液体产物.     

爱沙尼亚油页岩及其热解产物的电子顺磁共振研究

采用电子顺磁共振（EPR）技术,系统地研究了热解温度对样品自由基浓度、g因子和线宽的影响。结果表明,油页岩干酪根及其制备的热解产物沥青、焦油和半焦的自由基浓度为2.29×10¹⁴-9.16×10¹⁴。当热解温度低于380℃时,主要发生干酪根的热解聚,当热解温度超过380℃,主要为中间产物热沥青的分解阶段,表现为热沥青的自由基浓度N_g和g因子值高于半焦。对EPR谱图线宽分析可知,当温度高于380℃时,焦油的线宽明显大于半焦和热沥青,说明液体内部自由基中自旋粒子间以及自旋粒子与环境的相互作用要比固体剧烈的多。温度低于380℃时,半焦和热沥青由于热解反应的进行,自由基自旋粒子之间及其与环境的相互作用增强,线宽随着温度的升高而增加。温度高于380℃时,半焦和热沥青的EPR曲线线宽降低,表明随着温度的升高自由基自旋粒子的相互作用减弱。     

我国煤加氢热解研究—Ⅱ.先锋褐煤加氢及催化加氢热解的热重研究

本文在加压热天平上对云南先锋褐煤的加氢热解及ＭｏＳ２为催化剂的催化加氢热解进行了研究，并与比利时烟煤的结果作了比较。研究结果表明：１．褐煤加氢反应起始温度低，加氢热解的转化率和焦油收率高，表明褐煤容易进行加氢反应而且加氢产物易挥发；２．在氢气气氛下，煤中羧基和酚羟基分解为ＣＯ２和ＣＯ的反应补明显抑止，导致温度９００Ｋ以前，褐煤加氢热解气体产率低于惰性气氛下的热解；３．随压力和Ｍｏ载量的提高，催化加     

钾对松木热解特性影响实验研究

采用管式炉热解实验装置对浸渍K2CO3松木进行直接热解,并将松木热解气通过含钾石英砂层、含钾焦层以模拟钾对热解气体反应的影响。结果表明,松木中浸渍K后会促进热解固体焦生成,提高H2/CO比,低温下K会降低液相产率、提高气相产率,而热解温度较高时则使气体产率下降、液体产率提高。松木热解气经过含K石英砂后发生催化裂解,液体产率降低,CO、CO2和H2产量上升。松木焦也可以催化裂解焦油,使气体产物增加,H2和CO2产量提高,CO、CH4和C2产量降低。K与松木焦共同作用,不仅使焦油发生裂解而且促进更多焦参与气固反应。钾对松木热解作用是通过对松木的直接热解、对气体中间产物再反应的均相催化及对固体焦气化的非均相催化等复杂过程实现的。     

沉积有机质的加氢热解及其地球化学信息研究

用加氢热解(hydropyrolysis)释放高演化源岩干酪根和沥青分子网络中共价键结合的生物标志物,在恢复原始有机地球化学信息方面具有重要的意义,可应用于源岩有机质生源确定、成熟度确定、古沉积环境判识以及油/源对比等.实验表明,样品沥青“A“与加氢热解产物中生物标志物的组成存在一定的差异,加氢热解产物中含有丰富的地球化学信息.加氢热解具有产物收率高、结构重排少、生物特征保持完整等特点,能够合理地释放出沉积有机质分子骨架中具有原生性的组分,保持完整的原始生物标志物结构和立体化学特征.加氢热解技术为油气地球化学研究开辟了新途径.