DAEM和Coats-Redfern积分法研究煤半焦燃烧动力学的比较

利用恒温和程序升温热重技术研究了神木煤半焦的燃烧动力学,采用DAEM（分布活化能模型）和Coats-Redfern积分法对其进行了动力学分析,比较了二者在处理程序升温半焦燃烧反应动力学的差异,同时还对恒温及程序升温的燃烧动力学进行了分析.结果表明,在恒温燃烧和程序升温燃烧过程中,随着燃烧反应的进行,比燃烧速率逐渐增加,所得半焦燃烧的活化能有不同的变化趋势.DAEM和Coats-Redfern 积分法因所用方法的不同而使结果有所差异.而恒温燃烧时由于所用燃烧温度较低,可以最大限度地消除外扩散的影响,使所得动力学参数更接近半焦燃烧的本征动力学参数.     

椰壳、椰壳渣与脱灰椰壳渣热解及热解动力学

用热重技术分析了椰壳类活性炭原料的热解过程，采用Coats-Redfern积分法求解了热解反应动力学模型。椰壳渣及脱灰椰壳渣热解失重过程主要集中在280~370℃之间，在热失重速率曲线上呈单峰，而椰壳热解失重主要集中在230~300℃和300~350℃两个温度范围，在热失重速率曲线上呈双峰。在低温段三者热解反应表观活化能差别较大，高温段差别较小，且最大反应速率均出现高温段。     

不连沟煤热解半焦燃烧特性研究

煤热解产生具有高利用价值的煤气和焦油,并伴随产生大量的热解半焦,燃烧是半焦的主要利用途径之一。本文采用非等温热重分析法研究了热解条件(热解温度和停留时间)、热解气氛和燃烧升温速率对热解半焦燃烧行为的影响,并利用Coats-Redfern积分法对半焦燃烧过程进行动力学计算。结果表明:热解温度对甲烷二氧化碳重整与煤热解耦合过程半焦的燃烧反应特性有重要影响。随热解温度升高,半焦燃烧反应性呈下降趋势,反应活化能逐渐增加,这与半焦中较低的挥发分成正相关。热解停留时间和热解气氛对半焦燃烧影响较小。与在氮气中热解半焦相比,加氢热解和耦合热解半焦表现出几乎相同的燃烧特征和反应活化能。燃烧升温速率显著影响半焦的燃烧特性,提高燃烧升温速率促使半焦燃烧反应在更高温度下进行。     

补连塔煤低温氧化特性的热重研究

为研究煤粉的低温氧化特性,对实验煤样在不同升温速率和氧气体积分数条件下进行了热重实验,并利用Coats-Redfen积分法计算了不同实验条件下最大失重开始时的温度至燃点间的活化能。结果表明:在实验条件范围内煤样的特征温度随升温速率的增大而升高,随氧气体积分数的增加而降低;活化能随升温速率的增大而增大,随氧气体积分数的增大而增大。同时,TG曲线随着升温速率的增加向高温段漂移,随着氧气体积分数的增大向低温段漂移,说明在一定范围内,氧气体积分数的增加可以缩短反应时间,而增大升温速率则会延长反应时间。     

阿莫西林的热分解行为研究

利用热重分析（TG）采用不同升温速率（5,10,15,20,30℃/min）在氮气气氛下对阿莫西林热分解动力学进行了研究。采用Coats-Redfern和Ozawa热分析处理动力学数据的方法,计算阿莫西林热分解反应活化能E及指前因子A。结果表明,阿莫西林的热分解反应为一级反应,在15%～35%的失重率时热分解表观活化能为51.43～56.34 kJ/mol,指前因子lgA值为8.76～9.38。     

五种常见氨基酸的热分解动力学及热稳定性的研究

研究了几种常见氨基酸的热稳定性及热降解,建立动力学方程.用TG DTG热重仪测定氨基酸的热解曲线.用多升温速率法、Coats-Redfern积分法和Achar微分法确定热分解函数,根据TG-DTG热解曲线和红外图谱推断出的热分解过程并求出其热分解动力学方程.分解活化能的大小顺序为组氨酸＞色氨酸≥DL半胱氨酸＞L-苯丙氨酸＞L-脯氨酸.开始分解的温度大小顺序为色氨酸＞L-苯丙氨酸≥L-脯氨酸＞DL半胱氨酸＞组氨酸.     

MgCl_2催化甲壳素热解反应动力学分析

基于甲壳素的热重分析结果，研究不同浸渍比的氯化镁(MgCl_2)催化作用下甲壳素的热解特性。采用Coats-Redfern积分法拟合快速热解阶段的动力学参数，探究了甲壳素在热解时活化能的变化情况。结果表明，在不同浸渍比的MgCl_2催化作用下，甲壳素的热重曲线明显向低温区移动，热解活化能显著降低。动力学表观参数表明，无论反应级数为多大，数据拟合效果均较好，说明该热解反应是一个复杂的化学反应。     

改质长焰煤与松木共热解协同效应及动力学分析

选取了改质新疆淖毛湖改质长焰煤和松木,在不同配比下采用自制的热解干馏装置在低温条件下进行共热解实验,同时采用热重分析分别研究了单独及不同掺混比例的改质长焰煤与松木的热解行为,并利用Coats-Redfern模型和Satava-Sestak模型两种热分析动力学分析方法进行分析。结果表明:松木的最优掺混比为20%,此条件下焦油产率为19.6%,比煤样单独热解高54.94%,比理论加权值高出5.21%;在10℃/min的升温速率下将改质长焰煤与松木以1∶1质量比混合进行热重分析,发现在300℃～430℃温度段两者存在协同效应;Coats-Redfern模型和Satava-Sestak模型分析结果都表明,改质长焰煤和松木共热解时活化能与指前因子之间存在补偿效应,Satava-Sestak模型拟合度更优。     

基于热重法的准东煤等转化率热解动力学模型

准东煤热解脱挥发分特性对其热加工利用过程具有重要影响,建立准东煤热解通用动力学模型对预测挥发分产率及反应性能具有重要意义。采用热重测量了不同升温速率条件下的准东煤脱挥发分失重特性,使用Friedman、Flynn-Wall-Ozawa（FWO）和Kissinger-Akahira-Sunose（KAS）3种等转化率模型来处理热重实验数据,仔细分析了不同模型参数的获得方法及不同模型中活化能及指前因子的差异。研究结果表明,准东煤活化能分布函数呈现单峰分布;相比其他模型,FWO模型能够较好地描述准东煤的热解过程。     

基于热重法的准东煤等转化率热解动力学模型

准东煤热解脱挥发分特性对其热加工利用过程具有重要影响,建立准东煤热解通用动力学模型对预测挥发分产率及反应性能具有重要意义。采用热重测量了不同升温速率条件下的准东煤脱挥发分失重特性,使用Friedman、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)3种等转化率模型来处理热重实验数据,仔细分析了不同模型参数的获得方法及不同模型中活化能及指前因子的差异。研究结果表明,准东煤活化能分布函数呈现单峰分布;相比其他模型,FWO模型能够较好地描述准东煤的热解过程。     

β2-SiW11/PANI/SnO2复合材料的非等温动力学

采用TG-DTG技术研究了复合材料β2-SiW11/PANI/SnO2的热解机理和动力学,运用Coats-Redfern积分法和唐万军法对非等温动力学数据进行了分析,得出了其3步热分解反应的机理函数、动力学参数以及3步分解反应的活化能E和A。     

煤中掺配高硫石油焦的气化特性研究

利用同步热分析仪对高硫石油焦(JL焦)、淮北煤(LY煤)以及淮北煤中掺配不同比例的JL焦混样在常压条件下进行CO2气化研究,并对气化动力学进行了分析。研究表明,JL焦的气化反应活性远远低于LY煤,配入LY煤能够提高JL焦的气化反应性,降低活化能;1 150℃之前,转化率的实验值低于加权平均值,且与掺焦比例没有关系;1 150℃之后,转化率的实验值高于加权平均值,原因是LY煤灰中的矿物质对焦、煤混样的气化起到了催化作用。     

粒度对赤泥直接还原动力学的影响

为了得出粒度对赤泥在煤基条件下等速率加热过程中的直接还原反应的转化过程及反应动力学的影响,采用热分析技术、扫描电镜等手段研究了赤泥在直接还原过程中的热行为和不同条件下焙烧产物中铁矿物的存在形式等。实验结果发现,煤基条件下的直接还原反应主要分为赤泥脱水和铁氧化物还原两个阶段。通过计算得出了这几种粒度的赤泥的还原度,同时运用Coats-Redfern积分法推断出了试样在各个阶段的最概然机理函数和活化能、频率因子等反应动力学参数,并且用Flynn-Wall-Ozawa法对计算结果进行了验证。     

炼焦煤尾煤热重动力学分析及热解产氢

基于热重分析和固定床热解实验,研究了升温速率和温度对高矿物质含量的炼焦煤尾煤热解特性的影响. 尾煤热解过程可分为室温至400, 400~600及600~950℃三个阶段. 尾煤与焦煤热解曲线基本吻合,尾煤热解特征温度略向高温区推移. 采用Coats-Redfern积分法拟合计算了尾煤热解的动力学参数,得出反应活化能为22.6~66.2 kJ/mol,热解过程可用3个二级反应描述. 30 g尾煤固定床实验结果表明,氢气在低于400℃析出很少,400~600℃缓慢析出,之后随温度升高析出增加,600℃后大量析出,900℃左右达到最大析出量. 终温950℃时,30 g尾煤热解产气4300 mL,氢气产量1722 mL;焦煤产气7950 mL,氢气产量2716 mL. 尾煤热解富氢气体产量达焦煤热解气产量的54%,具有较高的再利用价值.     

纤维素热解动力学分析方法研究

以微晶纤维素为原料,在氮气气氛中利用热重分析仪考察了不同升温速率条件下纤维素的热解实验,分析了纤维素的热解动力学特性。采用双等双步法和Popescu法从热分析动力学的41种机理函数中选取最概然反应机理函数,同时运用Freeman-Carroll法、Coats-Redfern法、Starink法和双等双步法4种热分析方法计算热解反应活化能（E）、指前因子（A）,并对结果进行了分析比较。结果表明,随着升温速率提高,纤维素热解起始温度增加,热失重速率升高;纤维素的热解过程可分为4个阶段：脱水预热（40~120℃）、热解初期（120~260℃）、主要热解失重（260~400℃）和炭化（400~900℃）。纤维素主要热解段分两个阶段进行,其活化能在低温段（260~350℃）时,为166~176 kJ/mol,高温段（350~400℃）时,为171~216 kJ/mol;采用反Jander动力学模型能较好地描述主要热解反应过程;采用单一扫描速率法（Freeman-Carroll法和Coats-Redfern法）分析结果与实际值有较大偏差,多重扫描速率法（Starink法和双等双步法）得到的结果更具可靠性。     

油页岩半焦燃烧反应活性分析

采用美国Perk in E lm er公司生产的Pyris1 TGA热重分析仪,对桦甸油页岩半焦进行燃烧特性试验研究,得到3种不同升温速率下的油页岩半焦燃烧特性曲线,并使用平均质量反应性指数和燃烧稳定性指数对半焦反应性加以评价。油页岩半焦燃烧分燃烧快速段、过渡段和燃烧慢速段3个阶段进行。随着升温速率的提高,在燃烧快速段,表观活化能为133.901 3—100.204 2 kJ/mol;在燃烧慢速段,表观活化能为146.317 1—211.409 3 kJ/mol。利用Coats-Redfern法确定了燃烧快速段反应级数为3,而燃烧慢速段则为5.5,从而得到油页岩半焦燃烧化学反应的动力学参数,为油页岩半焦的有效开发与经济利用提供了理论依据。     

α-SiW_（11）Fe/甘氨酸超分子化合物的热分解动力学

采用TG-DTG技术研究了超分子化合物α-K2（HGly）3[SiW11Fe（H2O）O39].24H2O的非等温动力学。运用Coats-Redfern积分法和Achar微商法对非等温动力学数据进行了分析,得出了热分解反应的机理函数、动力学参数以及3步分解反应的活化能E和lnA。     

覆铜板半固化环氧树脂热反应级数的研究

采用热重（TG）分析以不同的升温速率（5、10、15、20、30℃/min）分别在氮气气氛和空气气氛下对覆铜板中双氰胺固化环氧树脂热分解行为进行研究,根据TG曲线,采用Coats-Redfern和Ozawa热分析处理动力学数据的方法,计算环氧树脂热分解过程中的反应活化能E、反应级数n及频率因子A。结果表明,空气气氛下5%～30%的失重率下反应表观活化能在355.0～366.5 J/mol之间,频率因子A所对应的ln A值在4.987～6.810之间;氮气气氛下5%～30%的失重率下表观活化能在297.0～357.4J/mol之间,频率因子A所对应的ln A值在4.985～7.093之间;环氧树脂的热裂解反应和热氧化分解反应均为一级反应。研究发现,随着环氧树脂失重率的增加,氮气气氛下热分解活化能略有提高,而空气气氛下的活化能几乎不变。该研究为环氧树脂的热分解提供了重要的动力学参数。     

福泉高灰瘦煤的热解动力学研究

研究采用常用炼焦煤富泉高灰瘦煤Ⅱ为样品,对其进行了热重分析,考察了升温速率的影响,并采用Coats-Redfern积分模型计算了各单种煤在不同升温速率下(200~400℃、400~600℃、600~900℃)三阶段的热解活化能和指前因子(n=1)。     

煤热失重动力学的研究

以具有Ｇａｕｓｓｉａｎ活化能分布的平行反应模型考察了我国煤化程度不同的八种煤的非等温热解过程。研究表明：煤热解的活化能呈Ｇａｕｓｓｉａｎ正态分布，其平均活化能介于２１０～２４５ｋＪ·ｍｏｌ－１之间，近似于高分子化合物的热解活化能。模型能够描述自低温到高温煤的非等温热解的全过程，对煤种和升温速率变化有宽广范围的适应性。