TG-MS联用研究生物质的热解特性

采用TG-MG技术研究稻秆、稻壳和玉米芯的热解特性。采用活化热解区与消极热解区法、热解特性指数法分析了3种生物质的热解特性,质谱分析重点关注热解过程中不凝性气体和焦油产物的形成。结果表明:(1)含木质素较低的秸秆类生物质在消极区的热解不活跃;在同升温速率下,3种生物质的热解难易程度为:玉米秆玉米芯稻秆;(2)含氧气体量大大高于烃类和H2,H2O是所有试样中的主要产物;在相同实验条件下,稻秆热解生成H2O最多,而生成焦油量最少;而玉米秆和玉米芯生成少量H2O和大量焦油;对于不可凝性气体产物,CO和CO2是主要的气体产物,而H2和CH4只占小部分;(3)焦油的主要产物为苯、甲苯和苯酚,除苯在550℃后还有析出外,其余芳香烃产物的析出范围均为300℃~550℃。     

污水污泥在流化床中快速热解制油

采用流化床污泥热解制油系统,在300～600℃进行污泥快速热解试验,研究了污泥在不同热解温度下的热解特性.结果表明,随着反应温度的提高,残炭的产率减少,不凝结气体产率增加,热解油产率在300～500℃以下随着反应温度的升高逐渐增加,在500℃时达到最大值46.31%,随后逐渐减少;不凝结气体主要由CO_2、CO、H_2、CH_4、C2H_4、C2H_6、C_3H_6和C_3H_8等组成,各成分随反应温度的升高呈规律性变化;通过GC-MS联用分析技术,对热解油中的29种含量(峰面积百分比)大于1%的成分进行了定性分析,400℃时热解油中酯类的含量(峰面积百分比)占绝对优势,而在600℃时,烯烃的含量(峰面积百分比)最多,各种组分的分布较400℃时均匀.     

城市污水污泥热解特性及动力学研究

采用热重分析仪与傅里叶红外光谱仪对城市污水污泥进行实验,考察了反应过程及逸出气体产物,求解了热解表观动力学参数。研究表明,污泥样品在N2、CO2和N2+O2气氛中分别发生的热解、气化和燃烧反应,反应过程的特征参数不同;在N2中主要热解温度范围为200~560℃,反应过程在600℃基本完成;随着升温速率增加,热解最大失重速率提高;污泥样品在N2中的热解过程依次析出H2O、CO2、CH4和CO等气体;污泥样品热解不同反应阶段具有不同反应机理和动力学参数,表观活化能在60~100 kJ/mol范围内。     

基于TG-FTIR联用的污水污泥热解实验研究

采用TG-FTIR联用技术研究了污水污泥热解,结果表明.污泥热解分为3个阶段,污泥热解的主要产物有脂肪烃、芳香烃及其化合物、酯类、羧酸、含氮化合物、酚、醇、醛、酮、水、CO2、CH4、CO和NH3,这些热解产物随热解温度的改变呈规律性变化.     

二次热解对污泥热解产物影响的研究

针对上海市污水污泥,以提高热解气体、抑制热解焦油为目标,利用两段固定床反应器,研究二次热解温度对污泥一次热解挥发分的热解特性的影响。利用气相色谱定量研究不同二次热解温度下热解气中H2、CO、CO2、CH4的含量变化。利用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用仪(GC×GC-TOFMS)定性研究不同二次热解温度下热解油化学组分。结果表明:二次热解温度高于600℃时,热解气体产率明显增加,液体产率明显减少。这表明,在仅改变上段固定床二次热解温度的条件下,一部分污泥热解油通过高温二次热解转化为气体。其中CH4是受二次热解影响最大的气体,相比于一次热解,当二次热解温度高达700℃时,CH4的累计释放量增加了7.0倍,这表明热效应明显促进了污泥热解挥发分的脱甲烷反应。为了更好地揭示污泥热解油转化成热解气的机理,运用GC×GC-TOFMS分析污泥热解油中上千种化合物。我们猜测长链脂肪含氮化合物主要通过脱甲烷反应产生CH4。酮类通过脱羧反应生成CO。     

城市污水污泥热解特性及动力学规律研究

采用差热-热重分析法对不同反应条件下的污泥热解特性及动力学规律展开研究。结果表明:污泥的非等温热解过程包含4个失重阶段;提高升温速率和降低氮气吹扫速率可促进污泥热解转化效率增加、挥发份最大失重率增大、表观活化能E值和频率因子A值增大;加入不同类型催化剂也提高了污泥热解转化效率,使热解过程向低温区移动;加入KCl催化剂使污泥热解DTG曲线向低温移动最多,加入Na2CO3使污泥最大失重率达到11.8%,是未添加催化剂时的2.7倍;添加催化剂也降低了表观活化能E值、提高了频率因子A值,且Na2CO3的加入使挥发份在主要析出阶段的表观活化能E值降低了约30%。     

基于三组分的生物质快速热解实验研究

在管式炉内对纤维素、半纤维素和木质素进行热解实验研究,考察热解温度对于热解产物(焦炭、焦油和不凝性气体)分布的影响。实验结果表明:随温度的升高,三组分热解产生的焦炭产量不断降低,气体产量不断增加,焦油产量先升后降,存在一最佳反应温度。不凝气体组分随温度变化有不同的变化趋势,焦油的组分也不同。选取稻秸和玉米秸秆为原料,按照这两种生物质中三组分含量的不同将纤维素、半纤维素和木质素的产物进行叠加,并与稻秸和玉米秆的热解实验结果作对比,分析三组分含量对于热解产物的影响。结果表明:按照三组分叠加的方法来考察生物质的热解在一定程度上是可行的,产物产量的总体趋势一致,在产量上稍有差异。     

污泥热解油的燃烧特性及动力学模型

利用热重分析(TG)对污泥热解油的燃烧特性进行了研究,污泥热解油的燃烧过程分为两个阶段.第1阶段为轻质有机物挥发后与氧发生均相燃烧,第2阶段为难挥发有机物与氧发生非均相燃烧,其中第1阶段燃烧反应是其失重的主要原因.分析了升温速率对燃烧特性的影响,发现增大升温速率有利于燃烧.对燃烧过程中烟气的排放规律进行了红外分析(FTIR),从另一角度印证了热重分析的结果.根据热重曲线建立动力学模型,分别对不同升温速率下燃烧过程的两个阶段进行动力学参数计算.活化能的变化趋势再次表明提高升温速率有利于污泥热解油的燃烧.     

污水污泥热解和燃烧特性的实验研究

采用热分析的方法研究了2种污泥的热解和燃烧特性。实验结果表明,热解和燃烧都可以划分为3个阶段。第1阶段是水分析出阶段。第2个阶段是污泥失重的主要阶段,燃烧失重是由于有机物的分解燃烧和固定碳的燃烧引起,热解失重是由于有机物的分解引起。第3阶段中,燃烧过程失重主要是无机物引起,热解过程失重是由于无机物和残余有机物引起。在燃烧和热解主要阶段(第2阶段)内,污泥燃烧的反应速率总体上大于热解的反应速率。污泥热解和燃烧在第2和第3阶段是放热过程。     

温度对污水污泥流化床热解油成分影响的GC_MS分析

采用气相色谱/质谱联用技术,对污水污泥在流化床中不同热解温度下热解获得的热解油进行了分析.通过气相色谱/质谱联用技术分析,在污泥热解油中检测出100多种成分,采用峰面积法对各种成分进行定量分析,对热解油中的29种峰面积百分比大于1%的成分进行了定性分析.热解油中含有苯及其化合物、烯烃、羧酸、多环芳烃(PAHs)、含氮化合物、含氯化合物和酯类,400 ℃时热解油中酯类的含量占绝对优势,而在600 ℃时,烯烃的含量最多,各种组分的分布较400 ℃时均匀.