DAEM模型研究大同煤及其半焦的气化动力学

用热重法对大同煤及其在不同温度下所得的半焦在空气气氛中的气化行为进行了考察 ,并用分布活化能模型 (DAEM)对气化过程的动力学进行了解析 ,发现随着半焦中挥发分含量的减少 ,描述反应速率的Arrhenius曲线斜率逐渐接近于常数 ,即大同煤在高温区的Arrhenius曲线斜率。另外 ,通过不同煤种的对比气化实验 ,由DAEM模型所得的活化能分布曲线表明 ,当煤或半焦中挥发分量较高时 ,反应初期的活化能值变化规律不同于挥发分含量很少的半焦 ,挥发分含量越高 ,反应初期活化能的下降幅度越大。

煤多段加氢热解过程的DAEM动力学解析

以分布活化能模型(DAEM)的最新分析为基础,将双中心无限平行反应假设引入加氢热解过程,对线形升温与两段停留操作方式下的加氢热解过程(多段加氢热解)进行了数学描述,对寻甸褐煤的催化加氢热解过程进行了数学模拟,发现催化剂的使用不仅能够降低反应体系的活化能,而且能够使活化能分布的范围变窄,多段停留升温方式同样降低了反应体系的活化能,且催化剂的用量存在最佳值0.2％.模型回归显著性分析表明所提出的数学模型可有效地表述煤的多段加氢热解过程.

锡林浩特褐煤热解特性热重分析与DAEM模型分析

采用热重分析法对锡林浩特相同粒度褐煤煤粉热解特性进行了热分析研究。根据实验数据,计算了燃烧反应速度峰值所对应的温度。褐煤粒度相同时,升温速率对最大重量损失速率的影响很大,随着升温速率的增加,TG曲线明显出现陡度减小,最大重量损失速率增大,并且峰值温度有增加的趋势,挥发分析出明显提前,热解结束时间也明显提前,即热解反应更加容易发生;DTG峰值向高温区偏移。从实验数据得到煤热解的活化能分布值显示,锡林浩特褐煤活化能随着失重率的升高而增大,活化能处于230~500 k J/mol范围。

DAEM在模拟蒸馏体系中的推广应用研究

对分布活化能模型 ( DAEM)进行了新的理论阐述 ,不仅给出了分布活化能模型中活化能项的解析表达式 ,得到了 Miura积分法的理论证明 ,还系统研究了这一新的 DAEM表述对焦油馏分模拟蒸馏二级反应体系的适用性 .动力学分析表明 ,新的 DAEM表述能够给出同常规二级反应动力学极为一致的活化能值 ,证明了建立在一级反应假设基础上的 DAEM模型 ,在确立了新的活化能表述方式后 ,完全适用于非一级反应体系 ,从而能够反映非一级反应体系在反应过程中的活化能变化 .另外 ,通过对二级反应动力学方程进行理论分析 ,也得出了同 DAEM模型相同的活化能解析表达式 ,从而在理论上完成了

分布活化能模型的理论分析及其在半焦气化和模拟蒸馏体系中的应用

通过对分布活化能模型所做的理论分析 ,给出了失重过程中活化能的解析表达式 ,阐明了失重实验中升温速率影响失重曲线的基本原理。按照本文给出的活化能求解方法 ,对大同煤半焦的空气气化动力学和煤焦油馏分的模拟蒸馏过程进行了分析 ,得到了半焦气化过程和模拟蒸馏过程中的活化能变化曲线 ,与常规动力学分析结果的对比表明 ,新的DAEM方法能够很好地应用于简单反应体系。

稻壳与褐煤共热解动力学研究

利用热重分析仪对稻壳与褐煤单独及共热解过程进行研究。动力学分析选用Coats—Redfern模型和分布活化能模型（DAEM），发现Coats—Redfern模型无法在整个温度区间内对生物质的热解进行预测，只能将热解过程分为多段的单一反应；DAEM法计算得到的热解活化能随原料转化率的增大，大体呈现升高-平稳-升高的趋势；稻壳热解平均活化能约为182kJ／mol，褐煤为288kJ／mol，共热解因混合比例的不同而有所差异，为180．190kJ／mol，远小于褐煤，推测生物质的存在对煤炭热解具有一定的促进作用；对比Coats-Redfern模型和DAEM模型对于共热解过程动力学分析，发现DAEM模型更适于模拟稻壳与褐煤共热解过程中的活化能变化情况。

利用分布活化能模型研究木材的热解和燃烧机理

在热天平上考察了三种木材在不同气氛和升温速率下的热解行为，并利用分布活化能模型研究了三种木材的热解动力学．结果表明：在空气气氛下，热失重分为三个阶段，失重率为5％～60％时，三种木材的活化能值都在110～250kJ／mol，且非单调增加；在氮气气氛下，热失重分两个阶段，失重率在10％～85％时，三种木材的活化能值都在165-230kJ／mol，且呈“W”形变化．活化能的分布函数，反映了木材在热解、气化、燃烧过程中不同阶段的反应活性变化规律，有助于了解木材的热解和燃烧机理．

石油沥青质的热解动力学研究

从国内外5种不同原油中分离提取正己烷沥青质,分别进行10,15,20,25℃·min-1四个加热速率下的热重分析(TGA),关联系列不同挥发度下的沥青质裂解活化能和指前因子等动力学参数.活化能和指前因子随挥发度变化而变化,指前因子的对数与活化能之间有很好的直线关系,显示出良好的补偿效应,说明沥青质裂解反应由许多具有不同动力学参数的平行反应组成.用活化能分布模型计算了活化能和指前因子的分布函数,该模型能较好地表达沥青质的热裂解特征.

Fe_2O_3对榆林煤热解动力学参数的影响

利用瑞士Mettler Toledo公司生产的TGA/DSC1热重分析仪研究了Fe2O3加入榆林煤热解的失重过程.采用DAEM模型对Fe2O3掺入煤样热解动力学参数进行计算和分析.结果表明,DAEM模型能描述自低温到高温的非等温热解的全过程,对煤样升温速率的变化有很宽范围的适应性.其计算结果表明,Fe2O3掺入后的煤热解反应的活化能分布相较于没有掺入的煤样活化能有所降低,说明了Fe2O3的掺入对煤热解反应具有促进作用.

煤热解动力学模型的建立

通过对煤热解反应动力学分析,基于分布活化能模型DAEM,建立了集总反应动力学模型表示煤炭热解过程。确定了可以预测热解产物组成、分布与热解终温和升温速率关系的动力学方程。结果表明:随热解温度升高,各种挥发分产物析出率越来越接近最大产率;半焦C含量增加,但产率下降,H,O,N和S等元素降低。升温有利于提高半焦脱硫率、脱氮率。温度为600℃左右时,除H2外的大部分挥发分基本析出,半焦元素变化幅度减小。热解终温较低且一定时,较慢的升温速率有利于各热解挥发分最大限度析出。

提质煤与高炉喷吹用烟煤混合燃烧特性及动力学分析

利用热重分析仪对提质煤与高炉喷吹用烟煤单独燃烧过程、不同比例混合燃烧过程进行了研究。考察了提质煤添加量与混煤燃烧的特征参数、相互影响程度之间的相关性,并用DAEM动力学模型计算了不同提质煤配加量时混煤的活化能。结果表明:提质煤单独燃烧速率要快于高炉喷吹用烟煤单独燃烧速率;随着提质煤配比的增加,混煤着火温度降低,可燃指数和综合燃烧特性指数增大,燃烧性能变好;提质煤与烟煤混燃相互作用因子K值均大于1,两者在燃烧过程中具有相互促进作用;随着提质煤配比量的增加,混煤的活化能逐渐降低,混煤燃烧活性逐渐变强。

两种玉米秸秆热解过程动力学模型的比较

介绍了生物质热解的简单一级动力学模型和分布活化能模型,并利用这两种模型分别对玉米秸秆在15、25、30K/min升温速率下的热重分析数据进行了研究。利用简单一级动力学模型计算的活化能数值在7～54kJ/mol之间,指前因子在2.8×10~4～3.3×10~4min^(-1)之间;利用分布式活化能模型计算的活化能数值在65～80kJ/mol之间,指前因子在1.9×10~5～3.0×10~5min^(-1)之间。同时,分析了产生上述差异的原因,并通过研究分布活化能模型的计算结果得出分布活化能模型更能反映生物质热解动力学过程的结论。

分布活化能模型在污泥热解特性研究中的应用

研究和推导了城市污泥热解的活化能分布模型(DAEM)．采用直接搜索法对模型进行求解,确定其热解动力学参数,并用实验数据对DAEM模型的可靠性进行验证．结果表明,DAEM模型能较好地描述污泥的热解过程,可靠性好．此外,还分析了积分上限对DAEM模型求解精度的影响以及指前因子K0、平均活化能E0和活化能分布的标准偏差δE对热解过程的影响．

典型陕北长焰煤热解行为及其动力学实验研究

利用热重分析(TGA)技术研究了升温速率对典型陕北长焰煤热解行为的影响,并用总包反应模型和分布活化能模型(DAEM)对其进行了动力学分析,比较了两种模型对3种典型陕北长焰煤热解的适应性.TGA结果表明典型陕北长焰煤热解分为3个阶段,增加升温速率使活泼热分解阶段和二次脱气阶段最大失重峰对应的热解温度向高温区移动,热解转化率降低.动力学分析表明:总包反应模型由于其假设只能得到某一温度范围内活化能和指前因子的平均值,且数值较低.DAEM可得到热解活化能的分布区间32～446kJ.mol-1,3种长焰煤热解表现出不同的活化能分布趋势.DAEM可较好描述黄土庙(HTM)煤样热解的全过程,活化能主要分布于181～425kJ.mol-1,出现两个峰值,对应的活化能分别为419kJ.mol-1和425kJ.mol-1.DAEM可描述府谷(FG)和张明沟(ZMG)煤样失重率在10%～55%的热解行为,活化能和频率因子随转化率的增加而升高.DAEM能描述非等温热解从低温到高温的过程,真实反映不同煤样热解过程的差异性、复杂性、连续性.

噻吩在改性Y分子筛上的脱附行为

采用程序升温脱附(TPD)和红外(FT-IR)技术测定了噻吩在NaY、NiY和CeY上的程序升温脱附曲线及其FT-IR谱图。对非等温TPD曲线进行解析,并采用活化能分布模型计算了噻吩在这3种吸附剂上的脱附活化能。结果表明,噻吩在NaY上为物理吸附,其脱附活化能较小;NiY与CeY表面对噻吩的吸附是非均匀的,有多个活性中心,噻吩在这2种吸附剂上除物理吸附外,均有化学吸附,且其脱附活化能较大;噻吩在CeY分子筛上的吸附脱除主要以催化反应为主,在NiY分子筛上的吸附脱除主要以与S—M的相互作用为主。

不同气氛下柴油热解及热动力学特性分析

利用热重分析技术研究了不同载气流量、载气气氛和升温速率下柴油的热解过程.比较分析了单一反应模型和DAEM模型对柴油热解动力学分析的适应性.结果表明,单一反应模型不能在整个温度区间内对柴油热解特性进行预测;而DAEM模型可以由3条不同升温速率下的失重曲线直接得到不同失重率下柴油热解的活化能分布和频率因子的值,较为准确地求解动力学参数.由DAEM模型所得的不同气氛下活化能分布曲线表明,CO2气氛中柴油稳定性更好;柴油在CO2气氛中比N2气氛中热解速度大.

煤热解动力学的单一反应模型和分布活化能模型比较

利用程序升温热重技术研究了宝日希勒褐煤和包头烟煤热解的失重过程,比较分析了单一反应模型和DAEM对其动力学分析的适应性。单一反应模型仅需一条失重曲线就可以获得动力学参数,但一般需要对失重曲线进行分段处理,且只能得到某一温度范围内活化能的平均值。Miura积分法可以在DAEM的应用中不需事先假设活化能分布的形式和频率因子为定值,由至少3条不同升温速率下的失重曲线直接得到煤热解的活化能分布和频率因子的值。Miura积分法的结果表明,宝日希勒褐煤和包头烟煤热解的活化能随着失重率的升高而增大,活化能分布于250～400kJ/mol的区间。频率因子先随活化能的升高而增大,而当活化能大于300kJ/mol时,频率因子趋于水平。DAEM能描述非等温热解自低温到高温的全过程,对煤种和升温速率变化有宽广的适应性。

废弃柞木段热解特性及其反应动力学研究

以废弃柞木段为研究对象,进行了不同升温速率（5,15,25℃/min）下的热解失重实验以及TG和DTG曲线分析,采用分布活化能模型（DAEM）和一级反应模型研究其反应动力学特性。结果表明,脱水干燥的废弃柞木段热解过程主要分为过渡、挥发分析出和碳化3个阶段,随着升温速率的提高,DTG曲线有向高温侧移动的趋势,不同升温速率下的最大热解速率所对应的温度在360~380℃;采用DAEM得到的主热解阶段活化能为210~260 k J/mol,一级反应模型得到的主热解阶段活化能约为62 k J/mol,两种模型都能够较好地描述废弃柞木段主热解阶段,而DAEM模型更为全面。

委内瑞拉减压渣油的热解特性及其动力学研究

采用热重-质谱(TG-MS)联用对委内瑞拉减压渣油在不同升温速率下进行热解实验,研究其热解反应特性,并采用3种等转化率法和分布活化能模型(DEAM)求取减压渣油热解反应的动力学参数。实验结果表明,委内瑞拉减压渣油的热解主要反应温度区间为179~490℃,总质量损失率为77.54%,质量损失峰值在446℃达到最大,最大质量损失速率为317.38μg/min。Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法比其他2种等转化率法能更好地描述减压渣油的热解过程,由其计算得到的热解活化能为56.77~178.91 kJ/mol。进一步采用DEAM模型将减压渣油分为4个假定组分,对升温速率为10℃/min条件下的热重分析(TG-DTG)数据进行分峰拟合,求得饱和分、芳香分、胶质和沥青质四组分动力学参数,并据此获得减压渣油总活化能分布曲线。结果表明,委内瑞拉减压渣油活化能主要集中在100~250 kJ/mol范围内,通过加权求和获得平均活化能为190.11 kJ/mol。

分布活化能模型用于模拟蒸馏的初步研究

对分布活化能模型向二级反应体系中的应用进行了推广， 将最新的Ｍｉｕｒａ 分析方法应用于煤焦油馏分的模拟蒸馏曲线分析， 发现所得活化能数据同非线性动力学回归分析结果非常接近， 初步表明了该法应用于二级反应体系的可行性．