颗粒粒度对油页岩热解特性和动力学参数的影响

颗粒粒度对油页岩热解特性和动力学参数的影响

摘要:在热重—红外联用分析仪上进行了桦甸油页岩的热解特性实验研究,得到了升温速率为20℃/min时颗粒粒度分别为75.66μm、110.05μm、200.21μm和290.40μm的油页岩的热解TG、DTG和DSC曲线,分析了油页岩的热解特性及规律.结果表明,油页岩的热解是分两步进行的,油页岩在低温段的热解是主要的;随着颗粒粒度的减小,油页岩的热解特性趋好.通过数据分析,得到了油页岩在不同阶段的热解反应动力学参数.关键词:油页岩;热解特性;颗粒粒度;化学反应动力学

油页岩是矿物质含量超过30%的腐泥煤[1].地质勘探工作表明,油页岩是在矿物机体中含有固体可燃有机质的沉积岩,在化石燃料中它的储量折算为发热量仅次于煤列第2位[2],如果将它折算成页岩油,世界上的油页岩储量将是4 750亿t,相当于目前世界天然原油探明可采储量的5.4倍[3].我国油页岩资源丰富,是世界上油页岩资源丰富的国家之一,已探明的油页岩储量为315.67亿t,储量也仅次于美国、巴西和爱沙尼亚,列世界第四,且主要集中于茂名、桦甸和抚顺等地[4],便于大规模开采利用.在世界范围内能源需求不断增长的今天,寻求油页岩的有效开发与经济利用的途径,对于缓解能源供需矛盾,推动社会的发展,具有重大的现实意义.本文采用热分析方法,在原有研究基础上[5-10],对桦甸油页岩的热解性能进行了研究,为今后油页岩的燃烧能源利用奠定了坚实的基础,并提供了理论保障.

1热分析实验

1.1实验样品的制备与基础数据的获得

本文的实验样品采用吉林省桦甸市的油页岩,经将块状的油页岩砸碎再在磨煤机上研磨,最后经过手用玛瑙磨研制而成.这全部采用原样品,期间未进行任何的筛分处理,以保证实验数据能准确地反映此油页岩的特性.研磨后的油页岩粒度利用英国MALVERN公司生产的MAM5 004型激光粒度分析仪测量得到,共磨制了4种不同粒径的油页岩.有关本样品的元素分析、工业分析、灰成分分析的实验数据及粒度分布与筛余份曲线见表1、表2及图1.

1.2实验设备及实验说明

本文采用STA 409型热综合分析仪和EQUI-NOX 55型傅里叶红外光谱仪联合组成的热重

—红外联用分析仪对不同粒度的油页岩进行了热解实验研究.本次实验所采用的升温速率为20℃/min,对粒径分别为75.66μm、110.05μm、200.21μm和290.40μm的油页岩进行了热解特性实验研究.实验所用的惰性气体为N2,气体流量为100 ml/min,实验煤样的质量基本上相同,其他实验条件也相同.

1.3实验结果及分析

在上述的热解实验中同时得到了4种不同粒度的样品在同一升温速率下的热重曲线(TG 曲线)和微商热重曲线(DTG曲线),以及差示扫描量热曲线(DSC曲线);特性参数包括:热解产物初析温度Ts、最大热解速度(da/dτ)max和所对应的温度Tmax、以及(da/dτ)/(da/d τ)max=1/2所对应的温度区间△T1/2.当升温速率为20℃/min时,不同粒度的油页岩热解TG 曲线如图2所示,DTG曲线如图3所示,DSC曲线如图4所示.从图2~4中不难看出各不同升温速率下的TG曲线很相似,随着颗粒粒度的降低开始分解的温度Ts有不同程度的降低,但是效果并不明显,而分解的终止温度也基本稳定;随着颗粒粒度的减小,在达到每一阶段分解终温之时,被分解掉的油页岩的量也基本稳定,这都说明颗粒粒度对油页岩低温段的热解没有太大的影响,这可能是因为油页岩低温段的热解主要是挥发成分的析出,速度较快所致.另外,从TG 曲线(图2) 看出,每条曲线都有明显的两个下降阶段,说明油页岩的热解是分两步进行的.虽然低温段和高温段的热解区分并不是很明显.油页岩在低温段的热解主要是油页岩中可挥发性的气体溢出引起热解失重,油页岩在低温段的热解速度非常快,在370~520℃区间范围内迅速挥发完毕;而在高温段热解速度明显下降,从表3和表4中也可对比看出,高温段比低温段的最

大热解速率明显降低.有关升温速率为20℃/min的不同粒度下油页岩在低温段和高温段的热解特性参数见表3和表4.

从DTG曲线(图3)中我们看出,各不同粒度下的油页岩的微商热重曲线基本吻合,从表3

和表4中的数据我们同样可以看出,低

温段的热解速率随着粒度的降低而升

高,但并不明显,热解产物释放特性指数

r也不断增加,说明颗粒粒度对油页岩

低温段的热解有影响,粒度越小热解特

性越好.在高温段,从表4中的数据来看,

随着颗粒粒度的降低,油页岩中热解产

物析出的最大速度差别不大,而开始析

出热解产物的温度有所降低,说明油页

岩在高温段的热解时间随着粒度的降

低而提前,热解更加容易;与低温段相

比,高温段的半峰宽逐渐变小,这可能是

因为经过低温段的热解之后,剩余的大多为难以挥发的有机物、固定碳和一些矿物质等固态

物质和灰分,他们的热解和热解产物的

析出都是在多相反应中进行的,受到了

油页岩热解产物从固态页岩向外扩散

的传质特性的限制,所以热解速率与低

温段相比慢很多,因此其后期反应能力

较差,但由于热解的量较少(约占总重量

的10%)而导致其半峰宽依然较小,放热

比较集中.由此可见,颗粒粒度对油页岩热解产物的释放有一定的影响,随着颗粒粒度的减小,油页岩的热解特性趋好.

2实验数据处理与热解反应动力学参数的求解

为了进一步分析颗粒粒度对油页岩热解特性的影响规律,考察不同颗粒粒度的油页岩热解反应动力学参数是非常直观而必要的,而热重分析是用于研究固体化学反应特性的重要方法,它广泛地应用于固体反应特性的研究中.根据质量作用定律,热解的反应速度是温升速率、终温及热解产物质量的函数,假设把在无限短时间内的不等温反应认为是等温反应,固体热分解的反应速度方程可写为[11]:

-dw/dτ=k·f(w)=

A·exp[-E(RT)]·f(w) (1)

式中:w———剩余重量,等于时刻t的实际重量减去样品处在时间为无穷大时的剩余重量; A———频率因子;

k———反应速度系数,k=A·epx[-(E)/RT];

E———反应活化能,KJ/mol;

R———理想气体常数,其值为8.312 4 kJ(mol·k);

τ———时间,s;

T———反应温度,K;

f(w)———与反应速度和w有关的函数.

在方程(1)中令f(w)=wn,令b=dT/dt,则方程(1)可变为:

-dw/dT=A/b·exp[-E/RT]·wn (2)

其中b为升温速率,在指定的某个实验下是个常数.对方程(2)两边取对数并利用差减法方程(2)可化为:

Δlog(dw/dτ)/Δlogw=-E·Δ(1/T)/2.303R·Δlogw+n(3)

利用方程(3)左端对Δlog(dw/dτ)/logw作图应为一直线,这样,就可根据斜率和截距求出活化能E和反应级数n, 然后根据方程(2)反求频率因子A.表5就是根据上述方法计算得出的升温速率为20℃/min的不同粒度的油页岩热解反应动力学参数.

3结语

过以上的实验和数据分析可以得出以下结论:

(1)桦甸油页岩挥发分含量很高,热解的初析温度很低,因此桦甸油页岩的热解在低温段非常强烈,在370~520℃区间范围内迅速挥发完毕,实验样品的质量迅速下降,热解产物的75%以上都是在这一阶段产生的.说明挥发分在低温阶段大部分参加了反应,这也说明了油页岩的前期反应能力很强,比煤更容易着火.

(2)油页岩中固定碳成分很低,桦甸油页岩的分析基固定碳成分只有3.7%,其在高温段的分解量很小,只有总重量的10%左右,而分解速度很低.且其DTG曲线中的半峰宽很小,在720℃左右分解基本完全,相对于低温段热解反应能力较差.

(3)从同一升温速率不同样品粒度下的TG曲线来看,各条TG曲线具有很好的相似性,都有两个明显的下降阶段,说明整个热解过程具有很稳定的形态特性.由于其灰分含量高、隋性组分多,因此热解后的残留物较多,反应能力较差,因此不易于燃烬.又因为由于灰分很高,随着燃烧过程的进行,灰层会不断地增厚,使其传质能力下降,热解产物不易析出,油页岩颗粒粒径越大这种现象越明显,因而其高温区热解进行缓慢.这和热解DTG曲线中所反映的油页岩的后期反应能力差的结果是一致的.

(4)随着油页岩颗粒粒度的降低,油页岩的热解特性趋好;油页岩具有容易分解、初析温度低、前期热解反应强烈、后期热解反应能力差、热解以挥发分为主、挥发分析出集中、灰分高不易于热解完全等热解特性.

木质素

木质素编辑词条 B添加义项 ? 木质素（英语：Lignin）是一种广泛存在于植物体 中的无定形的、分子结构中含有氧代苯丙醇或其衍 生物结构单元的芳香性高聚物。植物的木质部（一 种负责运水和矿物质的构造）含有大量木质素，使 木质部维持极高的硬度以承拓整株植物的重量。 10 本词条正文缺少必要目录和内容, 欢迎各位编辑词条，额 外获取10个积分。 基本信息 ? 中文学名 ? 木质素 ? ? 别称 ? Lignin ? ? 界 ? 植物界 ? ? 门 ? 被子植物门 ? ?

纲 ? 双子叶植物纲 ? ? 分布区域 ? 许多 ? 目录 1基本简介 2主要特性3单体结构 4相关应用 5其他资料

基本简介折叠编辑本段 木质素是由聚合的芳香醇构成的一类物质，存在于木质组织中，主要作用是通过形成交织网来硬化细胞壁。木质素主要位于纤维素纤维之间，起抗压作用。在木本植物中，木质素占25%，是世界上第二位最丰富的有机物(纤维素是第一位)。 复纳新材料木质素 复纳新材料木质素主要特性折叠编辑本段 日本的八浜羲和曾对木质素下过这样的定义：木质素是在酸作用下难以水解的相对分子质量较高的物质，主要存在于木质化植物的细胞中，强化植物组织。其化学结构是苯丙烷类结构单元组成的复杂化合物，共有三种基本结构(非缩合型结构)，即愈创木基结构、紫丁香基结构和对羟苯基结构，分子结构式如图所示， 木质素单体的分子结构折叠

同时含有多种活性官能团，如羟基、羰基、羧基、甲基及侧链结构。其中羟基在木质素中存在较多，以醇羟基和酚羟基两种形式存在，而酚羟基的多少又直接影响到木质素的物理和化学性质，如能反映出木质素的醚化和缩合程度，同时也能衡量木质素的溶解性能和反应能力；在木质素的侧链上，有对羟基安息香酸、香草酸、紫丁香酸、对羟基肉桂酸、阿魏酸等酯型结构存在，这些酯型结构存在于侧链的α位或γ位。在侧链α位除了酯型结构外，还有醚型连接，或作为联苯型结构的碳-碳联结。同酚羟基一样，木质素的侧链结构也直接关系到它的化学反应性。 对羟苯基结构愈创木基结构紫丁香基 结构折叠 由于木质素的分子结构中存在着芳香基、酚羟基、醇羟基、碳基共扼双键等活性基团，因此可以进行氧化、还原、水解、醇解、酸解甲氧基、梭基、光解、酞化、磺化、烷基化、卤化、硝化、缩聚或接枝共聚等许多化学反应。其中，又以氧化、酞化、磺化、缩聚和接枝共聚等反应性能在研究木质素的应用中显示着尤为重要的作用，同时也是扩大其应用的重要途径。在此过程中，磺化反应又是木质素应用的基础和前提，到目前为止，木质素的应用大都以木质素磺酸盐的形式加以利用。在亚硫酸盐法生产纸浆的工艺中，正是由于亚硫酸盐溶液与木粉中的原本木质素发生了磺化反应，引进了磺酸基，增加了亲水性，而后这种木质素磺酸盐在酸性蒸煮液中进一步发生水解反应，使与木质素结合着的半纤维素发生解聚，从而使木质素磺酸盐溶出，实现

粒度测试的基本概念和基本知识

. 粒度测试的基本概念和基本知识 1.什么是颗粒？ 颗粒是具有一定尺寸和形状的微小的物体，是组成粉体的基本单元。它宏观很小，但微观却包含大量的分子、原子。2.什么叫粒度？颗粒的大小称为颗粒的粒度。3.什么叫粒度分布？不同粒径的颗粒分别占粉体总量的百分比叫做粒度分布。 常见的粒度分布的表示方法？4.表格法：用列表的方式表示粒径所对应的百分比含量。通常有区间分?布和累计分布。图形法：用直方图和曲线等图形方式表示粒度分布的方法。?什么是粒径？5. 颗粒的直径叫做粒径，一般以微米或纳米为单位来表示粒径大小。什么是等效粒径？6.文档Word . 同质球形颗粒相同或相近时，我们就当一个颗粒的某一物理特性与 用该球形颗粒的直径来代表这个实际颗粒的直径。根据不同的测量方法，等效粒径可具体分为下列几种：等效体积径：即与所测颗粒具有相同体积的同质球形颗粒的直径。激?光法所测粒径一般认为是等

效体积径。等效沉速粒径：即与所测颗粒具有相同沉降速度的同质球形颗粒的直?Stokes离心沉降法所测的粒径为等效沉速粒径，也叫径。重力沉降法、径。等效电阻径：即在一定条件下与所测颗粒具有相同电阻的同质球形颗?粒的直径。库尔特法所测的粒径就是等效电阻粒径。即与所测颗粒具有相同的投影面积的球形颗粒的直等效投影面积径：?径。图像法所测的粒径即为等效投影面积直径。为什么要用等效粒径概念？7. 由于实际颗粒的形状通常为非球形的，因此难以直接用粒径这个值来表示其大小，而直径又是描述一个几何体大小的最简单的一个量，于是采用等效粒径的概念。简单地说，粒径就是颗粒的直径。从几何学常识我们知道，只有圆球形的几何体才有直径，其他形状的几何体并没有直径，如多角形、多棱形、棒形、片形等不规则形状的颗粒是不存在真实直径的。但是，由于粒径是描述颗粒大小的所有概念中最简单、直观、容易量化的是用粒径来描述颗一个量，所以在实际的粒度分布测量过程中，人们还都 粒大小的。一方面不规则形状并不存在真实的直径，另一方面又用粒径这个概念来表示它的大小，这似乎是矛盾的。其实，在粒度分布测量过程中文档Word . 。等效直径是当被等效直径所说的粒径并非颗粒的真实直径，而是虚拟的“”测颗粒的某一物理特性与某一直径的同质球体最相近时，就

温度对油页岩快速热解特性的影响

第３３卷第１期２０１０年１月 煤炭转化 Ｃ（）ＡＩ。ＣｏＮＶＥＲＳｌ０Ｎ Ｖ０１．３３Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１０ 温度对油页岩快速热解特性的影响。 王军”梁杰２’王泽３’林伟刚４’宋文立４’ 摘要采用喷动载流床快速热解装置，研究桦甸大城子４层油页岩的低温快速热解特性．采用改变气速的方法使不同热解温度下气体的停留时间一致，探讨不同热解温度对油页岩热解的气、液、固三相产物的产率、组成以及三者之间相互关系的影响，确定了在以获得液体燃料为主要目的时，５３０℃为桦甸大城子４层油页岩低温快速热解的最适宜温度． 关键词油页岩，低温，快速热解，喷动栽流床 中图分类号ＴＥ６６２ ０引言 近年来，随着全球石油需求不断上升，国际油价持续走高，世界各国都在积极寻找石油替代资源．采用干馏技术进行油页岩热解提取页岩油替代石油资源已成为重要备选方案．由细粒矿物和低等微生物及植物的残体腐解有机质同时沉积形成的油页岩是可燃性矿产之一．［１喝１世界范围内油页岩的储量十分巨大，在我国的储量也非常丰富，开发价值巨大．油页岩中一般含天然石油３．５％～１５％，个别高达２０％以上；其发热量（４２００ｋＪ／ｋｇ～１６８００ｋＪ／ｋｇ）一般只为煤发热量的１／５～１／２．同时，由于油页岩具有比较高的挥发分产率，一般可以从中提取较高的气体和液体产品．若采用低温快速热解和快速冷凝的拔头工艺，油品收率还可提高，质量也会有所改善．［４－７］本文以桦甸大城子４层油页岩为研究对象，采用喷动载流床小型实验装置对油页岩进行了低温快速热解实验，并着重研究干馏温度对于油页岩快速热解特性的影响． １实验部分发分的迅速逸出，有效地减少了挥发分产物的二次裂解，固体半焦的收集也比较方便．而与一般的载流床相比，其传热效率较高，适应性广，热解产物容易收集，实验重现性较好．该反应装置由给料系统、热解反应器、控温系统、气一固分离系统、热解蒸汽冷凝器和气体测试系统等组成．首先，将反应器加热至预设温度，然后向炉体中加入预先９００℃下灼烧过的热载体石英砂，并通人流化气使砂子处于流化状态，待炉体稳定后，开始由载气携带油页岩颗粒进入反应器热解．挥发分以及固体半焦产物由载气携带至反应管热解后进入气一固分离器，将固体半焦分离出来，气体则依次经过多级冷却装置将液体分离出来，不凝气经湿式流量计测定后放空．实验装置见图１． ．Ｓａｎｄ 图１实验装置 Ｆｉｇ．１Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｐｐａｒａｔｕｓ １．１实验装置 １?２实验原料 实验采用喷动载流床反应器．该反应器相对于一般的流化床而言，气体返混小，颗粒在反应器中的停留时间短，这就保证了油页岩的快速热解以及挥 本文研究对象为桦甸大城子４层油页岩，粒度范围为６０目＂８０目；热载体为石英砂，粒度范围为４０目～５５目．油页岩原样及各温度下热解半焦的元 ＊国家高技术研究发展计划（８６３）项目（２００７ＡＡ０５２３３３１）． １）硕士生；２）教授、博士生导师。中国矿业大学化学与环境工程学院，１０００８３北宗１３）助理研究员１４）研究员、博士生导师，中国科学院过程研究所多相复杂系统国家重点实验室，１００１９０北京 收搞日期：２００９－０９—１４，修回日期：２００９—１１－１０ 万方数据

粒度、磁化率、色度

粒度 (2) 1 粒度的概念 (2) 2 粒级的划分 (2) 3 碎屑颗粒形状 (2) 4 粒度分析 (2) 色度 (8) 1 红度a和黄度b (8) 2 亮度L (9)

粒度 粒度分析在判定沉积物来源及输运方式( 悬移、跃移和推移)、区分沉积环境、判别水动力条件和分析粒径趋势等方面具有重要作用, 沉积物粒度分布是物质来源、沉积区水动力环境、输移能力和输移路线的综合反映。 卢连战, 史正涛.沉积物粒度参数内涵及计算方法的解析.环境科学与管理,2010,6(35):54-60 1 粒度的概念 粒度是指碎屑颗粒的大小。 2 粒级的划分 砾与砂的转折点在2mm处，砂与粉砂的界限放在0.1mm，粉砂与粘土的界限十进制为0.005mm，2的几何级数制为小于0.0039 3 碎屑颗粒形状 球度：球度是一个定量参数，用它来度量一个颗粒接近于球体的程度。球状颗粒不仅比其他形状的颗粒更容易滚动，而且由于其单位体积表面积最小，所以比其他颗粒沉降的更快。 圆度：指碎屑颗粒的原始棱角被磨圆的程度。在河流环境中砾石的磨圆度随着粒度的增大而增高。 4 粒度分析 （1）粒度资料图 直方图和频率曲线：直方图横坐标代表颗粒直径值，纵坐标是算数百分比；各长方形底边长度代表粒度区间，高代表每种粒度的频数。

将脂肪图各方块顶边中点连接起来而成的圆滑曲线就是频率曲线图。有单峰（沉积物粒度分选极好）、双峰（沉积物粒度分布较宽，峰所在粒级的重量百分比并不高）和多峰（分选性更差）。 累积曲线：用累积重量百分比做成的图。由粗粒级开始进行累积的图总是构成“S”形，分选性好的曲线很陡，分选性差的图比较平缓。 概率累积曲线：仍然用累积重量百分比作图。横坐标仍为粒径（φ值），而纵坐标改用概率百分数标度。概率坐标不是等间距的，而是以中央50%处为对称中心，向上、下两端相应地逐渐加大，这样可将粗、细尾部放大，并清楚地表示出来。

木质素的性质及应用

木质素的性质及应用 张XX （北京联合大学生物化学工程学院，北京，100023） 摘要 随着人类对环境污染和资源危机等问题的认识不断深刻,天然高分子所具有的可再生、可降解等性质日益受到重视。在自然界中,木质素的储量仅次于纤维素,而且每年都以500亿吨的速度再生。增强其制浆造纸工业每年要从植物中分离出大约14亿吨纤维素,同时得到5000万吨左右的木质素副产品,截止到2002年时,超过95%的木质素仍直接排入江河或浓缩后烧掉,绝少得到高效利用[1]。被用于化工高分子材料却仅占 1%。所以对于木质素的研究、开发及应用等具有十分重要的意义。本文简单介绍木质素的结构、性质。主要介绍其在发泡塑料方面的应用。 关键词：木质素；树脂；改性；发泡； 木质素的结构 木质素，是聚酚类的三维网状高分子化合物，其基本结构单元为苯丙烷结构，共有三种基本结构（非缩合型结构），即愈创木基结构、紫丁香基结构和对羟基苯基结构。木质素是由松柏醇基、紫丁香基和香豆基三种单体以 C－C 键、醚键等形式连接而成的具有三维空间结构的天然高分子物质。[2] 木质素的化学性质 木质素的分子结构中存在着芳香基、酚羟基、醇羟基、羰基、甲氧基、共轭双键等活性基团，可以进行氧化、还原、水解、醇解、酸解、光解、酰化、磺化、烷基化、卤化、硝化、缩聚或接枝共聚等许多化学反应，从而奠定了木质素在多方面应用的基础。特别是在高分子材料方面，以木质素为原料可以合成酚醛树脂，既可以用作酚与甲醛反应，也可用作醛与苯酚反应[3]；利用木质素所含的醇羟基，可与异氰酸酯类进行缩合反应，制得木质素聚氨酯；木质素与烯类单体在催化剂作用下能发生接枝共聚反应，如丙烯酰胺、丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈等。 木质素的应用 脲醛树脂 木质素作为一种洁净资源，可制备合成树脂和胶黏剂、补强剂、油田化学品和各种助剂，在轻工业及农业中有广泛的应用。 脲醛树脂是目前市场上多用作粘合剂,作为塑料使用的很少,而且都是闭孔泡沫塑料,但脲醛树脂泡沫塑料由于其硬而脆的缺点,在应用上受到了限制。 采用加入木质素磺酸钠改性脲醛树脂,以降低游离甲醛含量及充分利用木质素资源;同时加入三聚氰胺和聚乙烯醇,以改变树脂的柔韧性。通过碳酸氢铵发泡法发泡制得开孔改性脲醛树脂泡沫塑料。实验结果表明:改性后游离甲醛含量明显降低,韧性有了较大的提高。[4]

金属氧化物对油页岩热解产物收率及组成分布的影响

CIESC Journal, 2017, 68(10): 3884-3891 ·3884· 化工学报 2017年 第68卷 第10期 | https://www.wendangku.net/doc/c75964452.html, DOI ：10.11949/j.issn.0438-1157.20170128 金属氧化物对油页岩热解产物收率及组成分布的影响 王泽1,2，史婉君1，宋文立1,2，李松庚1,2 （1中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室，北京 100190；2中国科学院大学中丹学院，北京 100190） 摘要：通过固定床反应器，对4种金属氧化物（Al 2O 3、MgO 、CaO 、Fe 2O 3）对油页岩热解所得油、气产率及成 分的影响进行了研究。结果显示，碱性CaO 对油、水、气、焦产率分布影响较为突出，可提高页岩油与半焦产率，并降低热解气产率；而酸性较强的Al 2O 3可同时提高页岩油、热解气和热解水的产率，有利于促进挥发分的析出；比较而言，MgO 和Fe 2O 3的作用相对较弱。4种金属氧化物均可提高热解气中H 2、CH 4和C 2的产率；CaO 作用 下CO 2含量降低，而其他金属氧化物对CO 2的产生有不同程度的促进作用；Fe 2O 3可促进H 2产生；Al 2O 3作用下 CH 4含量有所增加。4种金属氧化物均可促进页岩油中芳香烃的产生，并且CaO 和MgO 两种碱土金属氧化物作 用下，短链（C 6～C 12）烷烃和烯烃含量均增加，而掺混Al 2O 3时页岩油中仅短链（C 6～C 12）烷烃含量增加。对此 机理进行推测认为，碱性CaO 和MgO 首先与以脂肪酸形式存在的有机质进行酸碱反应，得到脱羧活性更高的羧 酸盐，后者脱羧所得中间产物具有生成烷烃或烯烃两条可能路径，同时得到碳酸盐；而在具有Lewis 酸特征的Al 2O 3 作用下，脱羧产物为CO 2，并同时得到饱和烃产物。 关键词：油页岩；页岩灰；热解；金属氧化物；催化 中图分类号：TE 662 文献标志码：A 文章编号：0438—1157（2017）10—3884—08 Effects of metal oxides on yields and compositions of products from pyrolysis of oil shale WANG Ze 1,2, SHI Wanjun 1, SONG Wenli 1,2, LI Songgeng 1,2 (1State Key Laboratory of Multi -Phase Complex Systems , Institute of Process Engineering , Chinese Academy of Sciences , Beijing 100190, China ; 2Sino -Danish College , University of Chinese Academy of Sciences , Beijing 100190, China ) Abstract : In the solid-solid mixing pyrolytic process, the ash or bed material may influence the pyrolytic behaviors of the oil shale. Thus, pyrolysis of oil shale mixed with four metal oxides Al 2O 3, MgO, CaO and Fe 2O 3 were investigated. The results showed that CaO had a strong influence to the yields of products, and particularly promotes the formations of shale oil and char, while decreases the yield of gas product. On the contrary, Al 2O 3 in acidic property can most distinctly promote the devolatilization of oil shale with an augmented yields of shale oil, water and gas products. Comparatively, the effects of MgO and Fe 2O 3 to product yields were much weaker. All of the four metal oxides can promote the formation of H 2, CH 4 and C 2 hydrocarbons. The content of CO 2 decreased extremely for CaO, while all other metal oxides played promoting role to the formation of CO 2. H 2 and CH 4 can be most distinctly increased for Fe 2O 3 and Al 2O 3 , respectively. The content of aromatics in shale oil can be augmented by all of the four metal oxides and the effect of Fe 2O 3 was most significant. For the components of chain hydrocarbons, the short-chain (C 6—C 12) alkanes and alkenes were promoted for both of CaO and MgO, 2017-02-07收到初稿，2017-03-04收到修改稿。 联系人：李松庚。第一作者：王泽（1974—），男，博士，副研究员。 基金项目：国家重点基础研究发展计划项目（2014CB744304）；国 家自然科学基金面上项目（51476180）。 Received date: 2017-02-07. Corresponding author: LI Songgeng, sgli@https://www.wendangku.net/doc/c75964452.html, Foundation item: supported by the National Basic Research Program of China (2014CB744304) and the National Natural Science Foundation of China (51476180). 万方数据

GC-MS在木质素结构分析中的应用

GC-MS在木质素结构分析中的应用 人类利用纤维素历史悠久，然而木质素至今却未得到广泛应用。木质素是天然最丰富的芳香高聚物，它和纤维素、半纤维素一起以木素－碳水化合物复合体的形式存在于植物的细胞壁中，形成具有立体网状结构的巨大分子。一般情况，木素都被视为废弃物，它的利用相当有限，据估计，大部分来源于制浆废液中的木质素都被排放掉，仅有1%～2%用作制造其他特殊产品［1］。如今，木素由于其特殊的芳香酚型结构，正逐渐被人们所认识，并作为化学工业的基础原料加以开发和利用。随着资源短缺和能源危机的加剧，资源危机和环境污染已成为人类社会面临的两大挑战，对木素开发并加以利用不仅节约了大量资源，而且减少了环境污染，因此，具有重要的经济意义和社会意义［2］。要想对木素加以开发并利用，对木素的结构分析及研究必不可少。 1 木质素的结构 木素的结构一般认为木素的结构是由醚键连接的甲氧化的苯酚环构成的，用放射性碳元素标记进行的大量研究证实木素有3种苯丙烯醇结构：对羟基苯丙烯醇，也叫对香豆醇；松柏醇；芥子醇。它们是所有木质素的基本前体和构造单元。下图是木素的3种基本结构单元： 1.1 木素的分类 研究木素的结构，往往需要将木素从其他的木质成分中分离出来，在该分离过程中尽量不破坏其本身的结构，这在木素化学上仍是一个主要问题。事实上，木质素的特性主要来自于分子结构和它在细胞壁中的定位，因此，对木素的分离不改变构成而完全保存结构特点，是不可能实现的。用于分析的木素按照分离方

法的不同，可大致分为两大类：一类是使木质素以外的成分进行降解；另一种是选用与木素不起反应的溶剂。 1.1.1使木质素以外的成分进行降解 使木质素以外的成分进行降解是除去聚糖（纤维素和半纤维素），木质素作为不溶物质沉淀下来，如硫酸木素和盐酸木素，该方法分离的木素其结构已发生变化。 1.1.2选用与木素不起反应的溶剂 选用与木素不起反应的溶剂，将木材中的木素抽提出来或将木素转变成可溶性的衍生物，再用适当溶剂抽提，从而使木质素与纤维素分离，得到木质素，如布劳恩木素、纤维素分解酶木素、贝克曼木素、二氧六环木素等，该方法往往不能得到木素量的全部。 2木素的分析方法 近几十年来，各种分析技术已被用于木素结构研究中，目前所获得的所有关于木素结构的信息都来源于对木素降解产物或是直接对分离出的木素本身进行的各种分析方法的研究。目前，用于木素结构分析的分析方法主要有紫外光谱、红外光谱、高效液相色谱、质谱、核磁共振技术等，而且更新的分析技术也将进一步应用于木素的结构分析中。 2.1质谱 质谱分析是现代物理、化学以及材料领域内使用的一个极为重要的工具，已有80年历史。早期的质谱仪器主要用于测定原子质量、同位素的相对丰度以及研究电子碰撞过程等物理领域。质谱分析方法是通过对样品离子的质量和强度的测定来进行成分和结构分析的一种方法。质谱基本原理：被分析的样品首先离子化，然后利用离子在电场或磁场中的运动性质，将离子按质荷比（m/e）分开并按质荷比大小排列成谱图形式，所以根据质谱图即可确定样品成分、结构和相对分子质量。应用热裂解—质谱或热裂解－气相色谱－质谱，可分别获得不同高分子结构特征的热裂产物，从而进一步揭示聚合物的链节以及序列分布。质谱对木素降解产物的鉴定起着重要作用。根据木质素的对羟基苯丙烷基单元（H）、愈创木基苯丙烷单元（G）和紫丁香基苯丙烷单元（S）的比率的不同［3－5］，可通过热解－气相色谱－质谱分析技术对木质素样品进行分析确定。对木素的热解的降

粒度分析的基础知识

什么叫颗粒？ 颗粒其实就是微小的物体，是组成粉体的能独立存在的基本单元。这个问题似乎很简单，但是要真正了解各种粒度测试技术所得出的测试结果，明确颗粒的定义又是十分重要的。各种颗粒的复杂形状使得粒度分析比原本想象的要复杂得多。 粒度测试复杂的原因 比如，我们用一把直尺量一个火柴盒的尺寸，你可以回答说这个火柴盒的尺寸是 20×10×5mm。但你不能说这个火柴盒是20mm或10mm或5mm，因为这些只是它大小尺寸的一部分。可见，用单一的数值去描述一个三维的火柴盒的大小是不可能的。同样，对于一粒砂子或其它颗粒，由于其形状极其复杂，要描述他们的大小就更为困难了。比如对一个质保经理来说，想用一个数值来描述产品颗粒的大小及其变化情况，那么他就需要了解粉体经过一个处理过程后平均粒度是增大了还是减小了，了解这些有助于正确进行粒度测试工作。那么，怎样仅用一个数值描述一个三维颗粒的大小？这是粒度测试所面临的基本问题。等效球体 只有一种形状的颗粒可以用一个数值来描述它的大小，那就是球型颗粒。如果我们说有一个50μ的球体，仅此就可以确切地知道它的大小了。但对于其它形状的物体甚至立方体来说，就不能这样说了。对立方体来说，50μ可能仅指该立方体的一个边长度。对复杂形状的物体，也有很多特性可用一个数值来表示。如重量、体积、表面积等，这些都是表示一个物体大小的唯一的数值。如果我们有一种方法可测得火柴盒重量的话，我们就可以公式（1）把这一重量转化为一球体的重量。 重量= 4/3π×r3×ρ-------------------------------- (1) 由公式(1)可以计算出一个唯一的数(2r)作为与火柴盒等重的球体的直径，用这个直径来代表火柴盒的大小，这就是等效球体理论。也就是说，我们测量出粒子的某种特性并根据这种特性转换成相应的球体，就可以用一个唯一的数字(球体的直径)来描述该粒子的大小了。这使我们无须用三个或更多的数值去描述一个三维粒子的大小，尽管这种描述虽然较为准确，但对于达到一些管理的目的而言是不方便的。我们可以看到用等效法描述描述粒子的大小会产生了一些有趣的结果，就是结果依赖于物体的形状，见图2中圆柱的等效球体。如果此圆柱改变形状或大小，则体积/重量将发生变化，我们至少可以根据等效球体模型来判断出此圆柱是变大了还是变小了等。 假设有一直径D1=20μm(半径r=10μm)，高为100μm的圆柱体。由此存在一个与该圆柱体积相等球体的直径D2。我们可以这样计算这一直径(D2)：

辽宁抚顺大尺度油页岩热解特性的研究

辽宁抚顺大尺度油页岩热解特性的研究 摘要：通过研究油页岩热解过程和性质，对比不同尺度下其热解性质的变化。 研究表明，油页岩热解可分为三个阶段：常温至300℃为第一阶段，300℃~550℃为第二阶段，550℃~700℃为第三阶段。其中第二阶段为热解主要阶段,该阶段可 分为三个小阶段：第1阶段在300℃~400℃，油母开始热解；第2阶段在 400℃~500℃，热解进行；第3阶段在500℃~550℃，矿物质发生脱水或分解。并且尺度的增大主要影响热解过程中第一、第二阶段，会导致其失重率以及失重速 率的降低，造成产生的油气减少甚至热解不完全现象。 关键词：油页岩；大尺度；热解特性；热重分析；尺度分析 引言 人类社会的发展依赖于能源的供给，而如今煤、石油等不可再生资源在人类的大量开采 和消耗下已显得难以为继。油页岩作为化石燃料，其储量折算为发热量仅此于煤，位居第二，对其燃烧热解是高效经济利用的途径之一[[[] 闫澈,姜秀民.中国油页岩的能源利用研究[J].中国 能源,2000,(9):22-26.]][[[] 于廷云,孙桂大,张连江,刘姝.抚顺油页岩灰分的检测与利用的可能性[J].抚顺石油学院学报，1994，33（1）：12-14.]]。因此，油页岩吸引了国内外大量研究者的目光。 油页岩是一种高灰分的腐泥煤，其干馏炼油工艺技术分为地上干馏技术和地下原位干馏 技术[[[] 孙纯国,陈丽.国内油页岩开采工艺模拟研究进展[J].化工设计通讯,2018,44(1):56.]]。地 上干馏技术由于需要将油页岩开采至地面再进行加工和炼制，具有生产成本高、干馏工艺技 术和设备不完善、环境污染大的缺点。而地下原位干馏技术则不需要将油页岩开采至地面， 直接在地下进行加热干馏[[[] 方朝合,郑德温,刘德勋,王义凤,薛华庆.油页岩原位开采技术发展 方向及趋势[J].能源技术与管理,2009,02:78-80.]]，然后再用相关装置将生成的页岩油和热解气 通至地面[[[] 刘德勋,王红岩,郑德温,方朝合,葛稚新.世界油页岩原位开采技术进展[J].天然气工业,2009,29(5):128-132.]]。因此不需要井工开采，且页岩渣可留在地下，具有节约成本的优点[[[] 陈家伟，陈家全. 油页岩干馏工艺技术进展[J]. 广州化工, 2016, 44(10): 38-41.]]。但同时由 于在地下无法对油页岩进行加工破碎，只能对块体较大的油页岩进行热解，因此本文采用辽 宁省抚顺市油页岩[[[] 韩放,李焕忠,李念源.抚顺油页岩开发利用条件分析[J].吉林大学学报（地球科学版）,2006,36(6):915-922.]]，通过对不同大尺度油页岩热解对其热重规律进行研究。 1.实验部分 1.1实验样品准备 油页岩：产自辽宁抚顺，用切割机将油页岩样品切割成10×10×10mm3，30×30×30mm3、50×50×50mm3、80×80×80mm3的立方体若干。 1.2实验仪器 油页岩热解装置：主要包括电阻丝加热炉、热重仪、页岩油冷凝装置等部分。电阻丝加 热炉尺寸：外壳尺寸长80cm，宽60cm，高100cm。内炉尺寸长50cm，宽30cm，高60cm。 气相色谱与质谱仪（GCMS-QP2010）、循环水式多用真空泵、旋转蒸发器、过程气体分 析仪。 1.3实验方法 首先分别对10×10×10mm3、30×30×30mm3、50×50×50mm3、80×80×80mm3的油页岩进 行称重，记录数据。用二氯甲烷和甲醇以3：1的比例配置溶液400m1，用于页岩油的收集。利用电阻丝加热炉在氮气氛围中分别对各个尺度的油页岩进行热解，采用10℃/min的升温速率进行加热，每损失0.1kg样品质量记录一次时间，直至质量恒定不变。在炉内温度到达100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃时收集气体。炉内温度到达700℃之后调整电流以保持温度恒定，每隔30min收集一次气体，共4次，之后再每隔60min收集一次 气体，共4次。 利用过程气体分析仪测收集气体的组分，同时根据油页岩热解失重规律进行分析。利用

粒度参数特征

2）粒度参数 碎屑粒度分析数据主要用于分析岩石的沉积环境及沉积条件，主要参数包括粒 度中值、偏度、峰度、标准偏差、分选系数等。 粒度中值是选取样品中的一个粒度值，大于此粒度值的颗粒数占50%，小于此 粒度值的颗粒数也占50%，于是我们就称这个粒度值为粒度中值。粒度累积 分选系数指粒度累积曲线上25％和75％处所对应的颗粒直径的比值。是表示 碎屑沉积物(岩)分选性的一种参数。其公式为： 式中：So——分选系数，无因次： P25——累计曲线上的25％处对应的颗粒直径，mm； R75——累计曲线上75％处对应的颗粒直径，mm。。 当颗粒分选很好时，P25和P75两值很靠近，所以SO值就接近于1。 以每个直线段的陡缓反映分选好坏。线段陡（＞500～600）分选好，线段 平缓（200～300）分选差。 标准偏差标准偏差越小，这些值偏离平均值就越少，分选越好。 φ16、φ50和φ84分别代表累积曲线上百分含量为16%、50%、84%三处的粒径（φ值）。 偏度、峰度更能反映尾部变化。中央组分代表了原沉积环境的分选性，而尾部反映 后期沉积环境对沉积物的改造。若中央峰值高，展开度窄，说明分选好。 偏度是统计数据分布偏斜方向和程度的度量，是统计数据分布非对称程度 的数字特征。 又称峰态系数。表征概率密度分布曲线在平均值处峰值高低的特征数。直 观看来，峰度反映了尾部的厚度。 （1）砾岩粒度参数特征

（2）砂岩粒度参数特征 （3）粉砂岩粒度参数 区别：该事件实际发生的次数与试验总次数的比值。由于观察的时间有长短，随机事件的发生与否也有随机性，所以在不同的试验中，同一个事件发生的频率可 以彼此不相等。.概率被用来表示一个事件发生的可能性的大小。如果一个事件是必然事件，它发生的概率就是1，例如：抛掷一枚均匀的硬币，硬币落地后“正面1 朝上”的概率是1/2。当试验次数较少的时候，“正面朝上”的频率有可能是0，也 有可能是l或其它数，但是经过多次重复试验后，“正面朝上”的频率会稳定在1/2。 频率与概率的联系即用频率来估计概率。谁也无法预测随机事件在每次试验中是否会发生，但是在相同的条件下进行多次重复试验后，事件出现的频率会逐渐稳定，稳定后的频率可以作为概率的估计值。反之，如果知道一个事件发生的概率， 就可以由此推断：在多次重复试验后该事件发生的频率将接近其概率。但是：用试 验的方法得出的频率只是概率的估计值，要想得到近似程度较高的概率估计值，通 常需要经过大量的重复试验。 （三）粒度曲线和粒度参数 常用的粒度曲线包括：直方图、频率曲线、累积曲线、概率累积 曲线。

木质素各类规格

木质素磺酸钠是一种天然高分子聚合物，具有很强的分散性，由于分子量和官 能团的不同而具有不同程度的分散性，是一种表面活性物质，能吸附在各种固体质点的表面上，可进行金属离子交换作用，也因为其组织结构上存在各种活性基，因而能产生缩合作用或与其他化合物发生氢键作用。木质素磺酸钠产品已在国内外化工、建筑、陶瓷、矿粉冶金、农药、石油、炭黑、耐火材料、水煤浆分散剂等行业得到广泛推广和应用。 三、主要用途 1、可用于耐火材料、陶瓷制品分散、粘结、减水增强剂，提高成品率70%-90%。 2、可用作地质、油田、巩固井壁及石油开采堵水剂。 3、可湿性农药填充剂和乳化分散剂；化肥造粒、饲料造粒的粘合剂。 4、可作为混凝土减水剂，适合于涵洞、堤坝、水库、机场及高速公路等工程。 5、锅炉上作为除垢剂、循环水质稳定剂。 6、防沙、固沙剂。 7、用于电镀电解，能使镀层均匀，无树状花纹； 8、制革工业上作为鞣革助剂； 9、用作选矿浮选剂和矿粉冶炼粘合剂。 10、水煤桨添加剂。 11、长效缓释氮肥剂，高效缓释复合肥改良添加剂。 12、还原染料、分散染料填充剂、分散剂，酸性染料的稀释剂等。 13、用于铅酸蓄电池和碱性蓄电池阴极防缩剂，提高电池低温急放电和使用寿命。 四、包装、贮存及运输: 1、包装:内衬塑料薄膜外用聚丙烯编织袋双层包装，25kg/包。 2、贮存:存放于干燥通风处，应注意防潮防湿。长期存放不变质，如有结块,粉碎或溶解后不影响使用效果。 3、运输:本产品无毒无害,系非易燃易爆危险品。采用汽车、火车运输均可。

木质素磺酸钙(简称木钙)，硫酸盐木浆废液的主要成分，是一种多组分高分子 聚合物阴离子表面活性剂，外观为棕黄色粉末物质，略有芳香气味，分子量一般在800～10000之间，具有很强的分散性、粘结性、螯合性。目前我公司木质素磺酸钙产品已被广泛用做水泥减水剂、农药悬浮剂、陶瓷坯体增强剂、水煤浆分散剂、皮革鞣革剂、耐火材料结合剂、炭黑造粒剂等。 二、技术指标 三、主要性能 1、用作混凝土减水剂：掺水泥量的0.25～0.3%，可以减少用水量10～14以上，改善混凝土和易性，提高工程质量。夏季使用，可抑制坍落度损失，一般都与高效减水剂复配使用。 2、用作矿粘结剂：冶炼业，用木质素磺酸钙与矿粉混合，制成矿粉球，干燥后放入窑中，可大幅度提高冶炼回收率。 3、耐火材料：制造耐火材料砖瓦时，使用木质素磺酸钙做分散剂和粘合剂，能显著改善操作性能，并有减水、增强、防止龟裂等良好效果。 4、陶瓷：木质素磺酸钙用于陶瓷制品可以降低碳含量增加生坯强度，减少塑性粘土用量，泥浆流动性好提高成品率70-90%，烧结速度由70分钟减少为40分。 5、用作饲料粘合剂，可提高家畜和家禽的喜食性，颗粒强度好，减少饲料的微粉量，减少粉料反回率，降低成本。模的损失减少，生产能力提高10-20%，美国与加拿大在饲料中允许掺量为4.0%。 6、其它：木质素磺酸钙还可用于精炼助剂、铸造、农药可湿性粉剂加工、型煤压制、采矿、选矿业的选矿剂，道路、土壤、粉尘的控制、制革鞣革填料、炭黑造粒等方面。 四、包装及贮存 1、以内衬塑料膜的编制袋，每袋净重25Kg。 2、储存时要防雨、防潮，如有结块，可粉碎或配制成溶液使用，不影响使用效果。

木质素

木质素的应用研究进展 林化10-3班边少杰100524326 摘要：木质素与纤维素和半纤维素是构成植物骨架的主要成分，木质素是自然界中含量第二的天然高分子化合物，其含量仅次于纤维素。它是制浆造纸工业的主要副产物，也是木材水解工业中不可缺少的副产物，是重要的可再生资源之一。研究和发展应用木质素技术是化工领域和生物质应重视的热点和难点问题。木质素的利用面广，主要分为木质素的高分子利用和木质素的降解利用。本文主要阐述了木质素的高分子应用主要包括木质素在吸附剂，表面活性剂，水处理剂，粘合剂，橡胶复合材料，替代柴油及木质素在农业生产中的应用。木质素的降解利用主要体现在生产香草醛上。通过对木质素应用领域的研究，可以看出木质素的的应用面广泛，市场潜力巨大。同时，我们也发现在其生产中面临的问题。如何利用木质素，提高生产技术，增加产品产量，提高产品性能，减少化学污染使我们面临木质素研究主要面临的问题。相信在时代步伐的指引下，我们必将逐个击破这些问题，为更好，更广泛的应用木质素做出努力。 关键字：木质素背景高分子利用降解利用面临问题

目录 1.序言 (3) 2.概述 (3) 2.1 木质素的结构与特性 (3) 2.2 木质素的分类 (4) 3.木质素的综合利用 (4) 3.1 木质素的高分子利用 (4) 3.11 木质素在表面活性剂、活性炭的研究 (4) 3.12 在树脂粘合剂合成中的应用 (5) 3.13木质素在橡胶复合材料中的应用 (5) 3.14 木质素作水处理剂的应用 (6) 3.15 木质素替代柴油技术 (6) 3.16 木质素在农业生产中的应用 (6) 3.2 木质素的降解利用 (7) 3.21 木质素制备香草醛的研究 (7) 4. 结语 (7) 参考文献: (8)

吉木萨尔油页岩热解动力学的实验研究

?武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室项目(FMRU201502) 收稿日期:2018-06-12 潘一妮(1980-一),博士;430074湖北省武汉市三吉木萨尔油页岩热解动力学的实验研究?潘一妮一吕一伟一戴方钦 (武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室) 摘一要一在升温速率为30?/min 时对吉木萨尔油页岩进行热重实验研究,根据实验所得TG /DTG 曲线特点,采用高斯多峰拟合法将油页岩热解过程分解为五个阶段,每个阶段代表油页岩热解过程的不同特征反应三采用峰值分析法对不同特征反应建模并求解动力学参数(活化能E 二指前因子A 及反应级数n ),不同特征反应对油页岩热解过程转化率贡献不同,其权重即为峰值分析中子峰曲线下方面积,采用加权叠加的方法对油页岩热解过程进行模拟,得到了油页岩热解过程动力学模型三结果表明:模拟结果与实验曲线吻合良好三 关键词一油页岩一热解一高斯多峰拟合一峰值分析法Pyrolysis kinetic model of Jimsar oil shale Pan Ni一Lv Wei一Dai Fangqin (The State Key Laboratory of Refractories and Metallurgy,Wuhan University of Science and Technology) Abstract 一Gravimetric experiments of Jimsar oil shale with a heating rate of 30?/min were conduc-ted.According to the experimental results of TG /DTG curve and the theory of Gauss multi -peaks fit-ting method,oil shale pyrolysis process was divided into 5stages,each stage represents different re-sponse characteristics of oil shale pyrolysis process.The peak analysis method was used to determine the kinetic parameters (activation energy E ,the pre -exponential factor A and the reaction order n )for each stage.The weight of each stage is different,which is represented by the area of the sub -peak,the oil shale pyrolysis process was simulated by using the method of weighted superposition,and the oil shale pyrolysis kinetic model was obtained finally.It is show that the simulation results and ex-perimental results are in good agreement.Keywords 一oil shale一pyrolysis一gauss multi -peak fitting一peak analysis method 一一油页岩是一种高灰分的固体可燃有机岩石[1],由于储量高二商业潜力大越来越受到重视[2],作为石油的替代品,经过转换后还可以用于其他化工产品[3,4]三近年来,热分析技术有了长足发展,越来越多的学者采用热分析技术来 研究油页岩热解动力学三王擎[5]二K?k [6]等采用 非等温升温速率下热重实验对油页岩的燃烧过程 进行研究,得到了油页岩的燃烧特性和动力学参数三Liu Q.Q.[7]二Pan L.W.[8]二K?k [9]等采用非等温升温速率下热重实验对油页岩热解过程进行了研究,同样,得到了油页岩热解特性和动力学参数三此外,也有学者采用计算机模拟方法对油页岩热解过程也进行了研究[10-13]三应用较多的热分析方法有微分法和积分法,文章采用高斯多峰拟合方法三李睿[14]等采用该方法计算了四种生物质燃料的热解过程;王擎[15]等采用该方法求取了油页岩燃烧过程的动力学参数;马伟[15]等采用该方法计算了酚醛树脂的热解5 1Vol.37一No.6Nov.2018一一一一一一冶一金一能一源ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY 万方数据

木材热解特性和动力学研究

)&%%#8$&8$% 基金项目)国家自然科学基金项目"4%$’I%9I(*"&77’I%#7(!国家杰出青年科学基金项目"4%%&4I$@(!国家重点基础研究专项经费资助项目"&%%$/L9%7I%%( &U V W X Y Z V X[Z X\[]^X Z_[‘a‘b c!d C D B C=e&%%9!f

的表观失重看成是由这两个成分的热解反应分别在较低和较高的两个温度区间内所控制! 本文选取了杉木"花梨木和水曲柳的树干部分为样品#对其在不同升温速率下进行了热重分析和差示扫描量热法分析!将木材的热解过程分为四个阶段#分析了每个阶段的化学物理变化以及热效应的变化#研究了不同升温速率对热解过程的影响#并建立试样的热解模型#求出了其动力学参数#进而有助于着火机理"火蔓延机理"阻燃机理的研究! $木材的%&"’%&和’()联用热分析 本文采用的*+,-./0.,1223/热分析仪#是 一种可以进行,4#5,4#5./三种的联用仪器!在程控温度条件下以6789:;<#=789:;<#2789:;<的不同升温速率对花梨木"杉木"水曲柳在>=?8@67?78温度下进行动态升温实验#测量物质的物理化学性质与温度的关系#同时记录其热效应的变化! 实验采用高纯度氮气以保护炉内惰性气氛#同时能及时将木材热解产生的挥发分产物带离样品#减少由于二次反应对试样瞬时重量带来的影响!实验采取的样品是直接从锯木场采集而来#磨细筛选后在37A 下烘干=B!为降低传热和二次气固反应的影响#忽略质量扩散的因素#试样量控制在C:D内#着重对3E F: @6C2F:的小粒径试样进行反应动力学分析研究! 6G6木材热解步骤及各阶段的划分 在不同的升温速率下花梨木热重分析实验的,4" 5,4和5./曲线#见图6@图>!在给定的升温速率下#随着温度的升高#木材的热解主要经历了四个阶段! 第一阶段是从室温开始到2778#试样吸热使温度升高#对应于水分的解吸附或木材中一些蜡质成分的软化和融解H第二阶段是从2778@C278的区域内#试样发生微量的失重#同时有少量的吸热#这是其发生解聚及I玻璃化J转变现象的一个缓慢过程H第三 图$不同升温速率下花梨木的%&曲线 图K不同升温速率下花梨木的’%&曲线 图L不同升温速率下花梨木’()曲线 阶段是从C278@?778左右的阶段#该区域是样品热解的主要阶段#在该范围内木材热解生成小分子气体和大分子的可冷凝挥发分而造成明显失重#并在M>7 8左右其失重速率达到最大值#这也是热解过程中最主要的吸热阶段H最后一个区域对应于最后残留物的缓慢分解#并在此生成部分炭和灰分#在此期间出现了清晰的放热峰#笔者认为是由残留物的热解或是由于热解反应产物之间的重新结合生成新的不同产物而造成#放热峰对整个燃烧热起着关键作用!N G .O P O B Q R S T S U V S W等在研究松针的热解时#对松针热解的5./曲线作过类似解释X62Y! 图2是对应于不同升温速率下杉木的5,4曲线! 与图=花梨木的5,4曲线作比较#可以明显看出#花 梨木在6789:;<和=789:;<的加热速率下#在?778 左右有一个明显的肩状峰#而花梨木在2789:;<的情 况以及杉木在所有的加热速率下的肩状峰都不明显! 木材可看作是由半纤维素"纤维素"木质素组成#不同 的木材中各组分的含量是不一样的#具体的组分分析 数据见表6X6C Y!对于小颗粒生物质样品来说#在较低的 加热速率下#分别由于纤维素热解和半纤维素热解可 > 消防科学与技术=772年6月第=>卷第6期