纤维素热袭解过程动力学的试验分析研究

尽管针对纤维素热裂解动力学方面的研究已开展得比较广泛，但其表观动力学的确定仍是一具有争论性的问题，从而对纤维素热裂解机理的描述也就各不相同。本文试图通过纤维素的热裂解动力学研究，对此种现象作出合理的解释，并给出相应的机理描述。纤维素热裂解随温度的升高经历了五个不同的阶段，其中第三阶段是整个过程的主要部分，期间大量挥发分析出并造成明显失重。试验发现随着升温速率的增加，热滞后现象的加重致使纤维素热裂解各个阶段向高温侧移动；同时高升温速率对炭的生成具有抑制作用，但有利于挥发分的生成。通过对热裂解主反应区的热重分析，采用微商法求得对应的反应动力学参数，以600K作为分界点，低温段的活化能约在267kJ/mol，较高温度段则体现为174kJ/mol左右的低活化能。纤维素热裂解是一传热传质现象，与化学动力学机制相互影响、控制的过程，试验条件、传热传质过程的影响是造成结论存在差异的内在原因。     

非等温热重分析研究碳气化动力学

利用Labsys同步热分析仪以非等温热重分析研究了碳气化反应动力学,考察了升温速率对碳气化反应的影响.在非等温热重分析中,Doyle和Gorbatchev近似函数都可以模拟碳气化反应过程.通过对比这两个函数拟合实验数据的相关系数,确定在使用非等温热重分析研究碳气化反应动力学时,使用Gorbatchev函数是求取反应动力学参数的较好方法.结果表明：活化能和指前因子都随着升温速率的增加而减小.活化能和指前因子之间有着较好的线性关系,碳气化反应过程中存在着动力学补偿效应.     

生物质的多组分热裂解动力学模型

热重试验结果表明组分不同的生物质的差分失重曲线存在明显差异,用传统的单组分热裂解动力学模型不能解释此现象,结合生物质的组分建立相关的动力学模型来阐述这种差异.花梨木由于其较高的半纤维素质量分数使得纤维素和半纤维素的热失重峰出现明显分离,导致其差分失重曲线在到达失重率最大值前存在一个明显的"肩状峰", 而水曲柳和杉木的半纤维素质量分数相对较低使得差分失重曲线较为光滑.基于生物质的组分独立热分解的假设建立了多组分反应动力学模型,并依据花梨木的试验数据得到了优化后的纤维素、半纤维素和木质素的热裂解动力学参数.利用该模型对杉木和水曲柳的热失重行为进行模拟,得到了与试验结果较为吻合的计算结果.     

裂解碳五中环戊二烯热二聚动力学研究

采用不锈钢高压釜对裂解碳五环戊二烯热二聚的工艺条件进行了详细的研究,考察了搅拌速度、聚合温度和聚合时间双环戊二烯收率、异戊二烯损失率的影响.结果表明,当聚合温度大于100℃时,虽然DCPD收率较高,但IP的损失率在13%以上,在综合考虑双环戊二烯收率和异戊二烯损失率情况下,聚合温度应控制在100℃以内,聚合时间控制在10 h以内.建立了裂解碳五中环戊二烯热二聚动力学模型,并结合试验数据,对动力学模型进行了参数估值.经模型检验,所建立的动力学模型是适当的.     

变压器油劣化动力学分析

采用热重分析法对变压器油样品的热解行为进行研究,分析变压器油在不同升温速率时的热解特性,根据Coats-Redfern法描述热解过程,计算变压器油在不同升温速率下的热解动力学参数。结果表明：变压器油的热解过程可以分为3个阶段,热解的主要区域的反应级数为1,活化能和频率因子随加热速率的提高而轻微上升.采用DSC法在150℃恒温得到变压器油的氧化诱导期是25 min.     

炼化厂含油污泥的理化特性分析及动力学研究

不同种类不同来源的含油污泥性质差异很大,选取炼化厂含油污泥为研究对象,对其进行理化特性分析,得到该含油污泥三组分、元素分析、工业分析、热值、重金属含量、油相组分、残渣组分等理化特性指标。在氮气气氛下对含油污泥进行热重分析,得到含油污泥的热重曲线并对其进行分析;采用微分法对热重数据进行回归拟合,得到该含油污泥的热解动力学参数,求得反应活化能E和指前因子A。     

塑料燃烧热重动力学与热动力学分析

利用热分析-质谱联用技术进行了塑料燃烧的实验研究,探讨了这类聚合物的燃烧机理,并采用热重动力学和热动力学解析方法定量分析了塑料燃烧的动力学参数.研究表明,塑料燃烧过程一步完成.塑料的DSC热动力学活化能参数分别对应3个温度区间的反应,活化能值都比较高,在300 kJ·mol-1以上,在反应的后期甚至达到842 kJ·mol-1.DTG动力学活化能只对应一个温度区间,活化能值为509 kJ·mol-1.DSC动力学参数与热重动力学参数差别很大,说明塑料燃烧时的热行为与质量变化行为差别很大.     

熔融还原流态化预还原附碳铁精矿粉的动力学研究

研究了流态化预还原附碳铁精矿粉的动力学,建立了反应的宏观速率方程及温度效应公式;并基于“粒子模型”获得了还原反应的动力学模型,据此还提出了还原的动力学机理。     

Fe2O3 和MnO2对淮北矿区高灰分煤燃烧特性

通过热重分析法研究了Fe2 O3和M nO2对高灰分煤燃烧性能与动力学特性的影响,结果表明Fe2 O3和M nO2能提高煤粉的着火和燃尽指数;利用Coats‐Redfern积分法对试样燃烧过程进行动力学分析,发现 Fe2 O3和M nO2均可降低煤粉燃烧反应的活化能;燃烧灰渣SEM图表明Fe2 O3和M nO2可以改变煤燃烧的反应历程,使燃烧更充分。     

铝杂质强化固相碳热还原氟磷灰石过程分析

在氮气保护下的管式炉中对比考察了Al2O3的添加对碳热还原氟磷灰石体系的反应的影响,结果发现添加5％ A12O3的反应体系的磷矿转化率及反应速率要高于没有添加的体系.固相产物的XRD分析结果与热力学分析一致.含5％ Al2O3的反应体系中出现的Al2 SiO5、AlPO4和CaAl2 Si2 O8等产物增加了反应体系的液相,促进了碳热还原反应的进行.在SiO2、Al2O3作用下的固相碳热还原氟磷灰石反应本质上是一个气液固反应,符合由反应扩散产物层生长理论推导的动力学模型.添加Al2O3的强化碳热还原反应的作用主要表现在相对低温区和反应初期.     

城市污水处理厂污泥低温对流干燥动力学特性

针对近年来兴起的污泥低温热干化技术,采用热重实验分析方法,研究了城市污水处理厂污泥低温对流干燥动力学特性．实验发现：在低温干燥条件下（40-80℃）,污泥降速干燥过程可分为一次降速干燥和二次降速干燥两个阶段;随热风温度降低,低干燥速率的二次降速阶段所占时间比例大幅增加,是污泥低温干燥耗时较长的原因．利用反应工程方法理论．解释了污泥低温干燥过程中产生一次和二次降速干燥阶段的原因,同时,拟合了各干燥阶段脱水机理函数．     

茂名油页岩的热解特性

利用热重分析仪在非等温条件下对茂名两个矿区的四种油页岩进行了热解试验研究,试验中以高纯氮气作为载气,采用不同的升温速率(10、20、40、50、100℃/min)加热到900℃。粒径范围0~0.2 mm。由失重曲线可知,油页岩的热解主要集中在200~600℃的温度区间。最后根据试验数据建立了热解动力学模型,利用阿累尼乌斯直接作图法求得表观活化能(E)和频率因子(A)等动力学参数。     

纤维素热裂解过程动力学的试验分析研究

尽管针对纤维素热裂解动力学方面的研究已开展得比较广泛 ,但其表观动力学的确定仍是一具有争论性的问题 ,从而对纤维素热裂解机理的描述也就各不相同 .本文试图通过纤维素的热裂解动力学研究 ,对此种现象作出合理的解释 ,并给出相应的机理描述 .纤维素热裂解随温度的升高经历了五个不同的阶段 ,其中第三阶段是整个过程的主要部分 ,期间大量挥发分析出并造成明显失重 .试验发现随着升温速率的增加 ,热滞后现象的加重致使纤维素热裂解各个阶段向高温侧移动 ;同时高升温速率对炭的生成具有抑制作用 ,但有利于挥发分的生成 .通过对热裂解主反应区的热重分析 ,采用微商法求得对应的反应动力学参数 ,以 6 0 0 K作为分界点 ,低温段的活化能约在2 6 7k J/ m ol,较高温度段则体现为 174 k J/ mol左右的低活化能 .纤维素热裂解是一传热传质现象 ,与化学动力学机制相互影响、控制的过程 ,试验条件、传热传质过程的影响是造成结论存在差异的内在原因     

4种废塑料的燃烧动力学研究

用热重分析法对城市固体废弃物中4种常见塑料-聚乙烯农膜(PE)、聚苯乙烯泡沫(PS)、聚丙烯编织袋(PP)和聚酯饮料瓶(PET)进行了在空气中燃烧动力学研究。通过对热重/微分热重曲线(TG/DTG)的数据分析,采用3种动力学模型分别计算出各试样的动力学参数,并对结果进行线性回归,以线性相关系数最高的动力学模型作为该试样的燃烧动力学机理。结果显示,PE,PS及PP均为一级反应,而PET为二级反应,且其活化能的大小顺序与各自的失重特性温度相一致,由此可推断出其活化能的相对大小。     

甲烷磺酸锌的热分析及脱水动力学

合成了水合甲烷磺酸锌,并通过热重及差式扫描量热技术,在动态空气气氛下对脱水及热降解过程进行了表征。经计算,水合甲烷磺酸锌含有4个结晶水,分2步失去(在30～88℃与88～170℃)。脱水后,330～480℃之间为无水盐的主要热降解过程,并利用X-射线衍射测定其中间产物。结果可知,在500℃时,四水甲烷磺酸锌热分解中间产物为含氧硫酸锌(Zn3O(SO4)2)。在810℃,最终分解为ZnO。讨论了不同升温速率(5、10、15和20℃/min)下Zn(CH3SO3)2·4H2O的脱水过程,并进行了非等温脱水动力学研究。利用几种等转换率法计算活化能E,结果较为一致,并计算出频率因子A及反应级数n。分别确定了两步脱水反应的速率方程。     

经附碳处理的澳矿粉在熔融还原流态化预还原过程中的动力学特征

本文通过对附碳澳矿粉预还原实验的研究，建立了还原反应的宏观速率方程，分析了反应的动力学机理．根据实验结果的回归分析，说明了影响还原度的主要因素及其影响程度的大小，并对附碳３．０％的预还原产物建立了温度效应公式和动力学模型．     

微波场中不同配碳量锌窑渣吸波特性的研究

采用微波谐振腔微扰法测定碳质还原剂和锌窑渣混合物料的吸波特性,研究碳质还原剂配入锌窑渣不同比例时混合物的吸波特性与材料的复介电常数(ε″)、微波场内热源强度P(P=ωε″E2V)的关系。测试和分析结果表明,在粒度为147~175μm条件下,通过比较复介电常数的大小确定了椰壳碳和锌窑渣最佳配比为18%,焦碳和锌窑渣最佳配比为28%,石墨和锌窑渣最佳配比为16%,在此配比条件下得到了ε″和P的最大值,并且3种碳质还原剂和锌窑渣混合物料的吸波特性发生了突变。     

用于非等温热分析动力学的新方法

通过Levenberg-Marquardt法,得到一个新的温度积分近似式。给出了相应的用于计算动力学参数的方程。与以往的温度积分近似式的比较表明,新提出的温度积分近似式精确度高。通过对理论模型提出的非等温数据的应用表明,基于新温度积分近似式的新动力学分析方法非常适合求解非等温动力学参数。     

天津市政污泥热解及燃烧动力学特性的分析

利用热重分析仪,在氮气和空气气氛下分别对天津市政污泥进行热分析实验,并采用热重、微分热重、差示扫描量热等方法分析了市政污泥的热解特性及燃烧特性．实验结果表明城市污泥燃烧热反应可分为4个阶段：水分蒸发析出、污泥有机挥发成分析出燃烧、污泥有机质及固定碳燃烧、燃烧残余物及难分解物的分解．在实验条件下,污泥样品着火温度为277．5℃,燃尽温度为540℃．建立了天津市政污泥燃烧动力学模型,采用连续两方程拟合的方式,得到了上述主要阶段的表观活化能Ea和指前因子A．