快速真空变压吸附制氧的排放气充压过程研究

测试了微型制氧吸附剂的平衡吸附特性,在此基础上选出适合快速真空变压吸附制氧的吸附剂. 针对传统的单塔两步快速变压吸附制氧含量低问题,提出了提高产品气氧含量的单塔快速变压吸附制氧的排放气和原料气组合充压流程,并对该流程进行实验研究. 结果表明:在单塔快速真空变压吸附制氧过程中,采用排放气和原料气组合充压流程可以有效提高产品气氧含量. 充压前排放气的压力和氧含量是影响产品气氧含量的关键参数,采取合适的排放气压力和较高氧含量的排放气可获得更高的产品气氧含量. 在吸附和解吸压力分别为240 kPa和60 kPa时,采用排放气和原料气组合充压的快速真空变压吸附流程可获得氧体积分数90%的产品气,其产氧率为325. 08 L·h-1·kg-1 .     

双塔真空变压吸附富集煤矿乏风瓦斯的流程参数研究

在以活性炭为吸附剂的双塔真空变压吸附实验装置上,研究了双塔真空变压吸附法富集煤矿乏风瓦斯实验中流程参数对富集效果的影响。结果表明:在半周期、充压时间、上均压时间和下均压时间等四个流程参数中,半周期和上均压时间对产品气甲烷体积分数影响最大,其次为充压时间,对结果影响最小的是下均压时间;最好的均压方式是只有上均压,均压时间为0.5s;节流子孔径越小,产品气体积分数越高,减小节流孔径是提高产品气甲烷体积分数的方法之一。     

真空变压吸附提浓煤层气甲烷的均压过程

采用以活性炭为吸附剂的两床真空变压吸附实验装置,研究了均压过程对煤层气甲烷提浓的影响.结果表明:均压过程可以快速提高吸附塔内压力,提高吸附压力,增大甲烷气体含量;最好的均压方式为既有上均压又有下均压,上均压0.4s、下均压0.2s后,解吸气中甲烷气体的含量达到最大值,此时两吸附塔之间仍有一定压差.分析了从不同均压压力升压到一定吸附压力的能耗情况.均压压力为93.8kPa时比120.4kPa时的能耗降低了31%.     

变压吸附制氧过程中不连续反吹对回收率的影响

为了提高变压吸附制氧过程中氧气的回收率和体积分数,提出了一种在反吹步骤中采取适当中断次数和时间的不连续反吹方法,并实验研究了该方法对氧气的回收率和体积分数的影响.结果表明:不连续反吹步骤可以显著提高变压吸附制氧系统的回收率和产品气纯度;在本实验条件下,优化后反吹中断次数为2、反吹中断时间为0.3s时,与连续反吹相比,氧气回收率最大提高了9.2%,产品气中氧气的体积分数最大提高了4.0%.     

碳分子筛分离氧氩过程的实验研究

基于碳分子筛动态吸附机理,建立了分离氧氩的实验装置.实验研究了流程形式、清洗比、吸附时间对碳分子筛分离氧氩过程性能的影响.结果表明,循环过程中增加产品气清洗阶段可以显著提高解吸气的纯度.为了得到质量分数为99.0%以上的氧气,循环过程中清洗比应控制在0.4左右,最佳吸附时间为60 s.以95%氧、5%氩的混合气作为原料气,实验装置的产品气纯度可以达到99.4%,氧气回收率为42%.     

炭分子筛变压吸附脱除煤层气中O_2的研究

使用3H-2000PW多站重量法蒸汽吸附仪测定298 K、0～100 kPa下,CH_4、O_2单组分的静态平衡吸附等温线及298 K、20 kPa下,CH_4、O_2单组分的吸附动力学曲线;采用单塔吸附装置研究CH_4/O_2混合气中的O_2在炭分子筛吸附剂上的动态吸脱附行为;考察O_2体积分数在顺放过程中的变化。结果表明:O_2在该炭分子筛上的静态吸附量及扩散速率均大于CH_4的静态吸附量及扩散速率;吸附压力为0.6 MPa、塔顶气相对流量为1是比较合适的脱氧条件;在床层利用率为60%的条件下,顺放气能够满足产品气中O_2体积分数1%的要求;抽真空5 min及吹扫气量3 L/min H_2是比较好的再生方式;多次连续重复吸脱附实验后,炭分子筛对O_2的吸附量稳定不变,是用于煤层气脱氧合适的吸附剂。     

串联式吸附器变压吸附制氧

对含有一种新型串联式吸附器的变压吸附制氧系统的性能进行实验研究,探讨了吸附时间、均压方式、产品气量及吸附剂种类等工艺参数对这种新型变压吸附制氧系统的产品气纯度和回收率的影响.结果表明,吸附步骤存在一个最佳吸附时间;随着产品气流量的增加,产品气纯度下降,而回收率升高;两端均压工艺可以很大程度上提高产品气纯度和回收率;在本实验条件下,当产品气纯度>92%时,回收率能达到32%.     

吸附及解吸压力对快速变压吸附床内速度及循环性能的影响

快速(真空)变压吸附循环周期较短,床层压力周期性变化快,使吸附床内流动及传热传质特性变化较大,本文研究吸附及解吸压力对快速变压吸附制氧床内速度及循环性能的影响。快速变压吸附( rapid pressure swing adsorption, RPSA)循环中原料气充压阶段气流速度远大于顺流的气体流速极限值,快速真空变压吸附( rapid vacuum pressure swing adsorption, RVPSA)循环中原料气充压阶段气流速度略大于顺流的气体流速极限值,而RPSA循环和RVPSA循环中放空降压阶段气流速度均较大。在所研究的吸附和解吸压力范围内,RPSA循环和RVPSA循环中气体温度在循环周期内变化均约为10℃,而RVPSA循环中气体温度在循环周期内温度梯度更大。 RPSA循环中吸附压力越高,氧气回收率越高,床层因子越小;而RVP-SA循环中解吸压力越低,氧气回收率越高,床层因子越小。     

极低浓度甲烷高温氧化宏观参量数值模拟

为了研究极低浓度甲烷的高温氧化特性,通过CHEMKIN模拟软件对甲烷浓度为0.5%、1%、2%、3%、4%的5种极低浓度甲烷气体高温氧化反应进行数值模拟,着重分析高温氧化后压力、温度以及反应物和生成物的变化规律.模拟结果表明,极低浓度甲烷高温氧化过程中,甲烷的体积分数急剧下降;生成的一氧化碳体积分数先急剧上升,然后迅速降低至零.二氧化碳体积分数、温度及压力均急剧上升,然后趋于稳定;且甲烷混合气体高温氧化后二氧化碳体积分数、温度及压力最终值与一氧化碳体积分数的最大值均随着甲烷体积分数的增大而逐渐增大.     

变压吸附法净化含N2气体中微量CO的脱附过程

对N2/CO混合气中的CO在NA型吸附剂上的动态吸附和脱附行为进行研究.使用单塔吸附装置测定CO在不同分压和停留时间条件下的动态吸附量,考察降压过程中CO浓度随床层压力的变化特征,确定合适的脱附方法和条件.结果表明:0.9 min是比较合适的停留时间;在床层利用率为80%条件下,顺放的气体可以达到产品气体积分数不超过5 mL/m3的要求;抽真空并使用200 mL/min N2吹扫是合适的脱附再生方式.三塔的变压吸附结果表明,在常温下,反复吸附与脱附再生,可以达到吸附净化含N2气体中微量CO的效果.     

高压水洗法提纯沼气的实验研究及分析

为了提高沼气的燃烧热值,选择将其中的CO₂进行脱除,得到甲烷体积分数大于97%的生物甲烷用于工业原料。高压水洗法提纯沼气的工艺因其具有操作简单、绿色环保等优势被广泛应用。基于实验室自主设计的小试规模的高压水洗脱碳装置,系统地研究了高压水洗过程气体流速、吸收剂流速、液气比(吸收剂流速/气体流速)、CO₂进口体积分数及吸收温度对CO₂出口体积分数和去除率的影响。结果表明,过程中可以将模拟沼气中的CO₂体积分数最低脱除至0.17%,意味升级得到的气体中甲烷体积分数可以达到99.83%,优于生物甲烷要求。同时,气体流速降低,液体流速增加,液气比升高,CO₂进口体积分数和吸收温度降低均能降低CO₂出口体积分数,对高压水洗法提纯沼气工艺的优化具有重要意义。     

掺烧布朗气对轻型车加速过程排放的影响

考虑到布朗气具有内爆及催化等特性,以柴油机轻型车为研究对象,将布朗气引入柴油机进气总管,参与缸内燃烧,以研究布朗气对轻型车加速过程中排放性能的影响.在转毂试验台上,测量了掺混布朗气前后的轻型车NOx,THC,CO排放随整车加速过程的变化情况.结果表明:车速从13km·h-1加速到27 km·h-1的过程中,NOx体积分数下降4.8%,THC体积分数不变,CO体积分数升高5.6%;车速从23 km·h-1加速到40 km·h-1时,NOx体积分数下降4.1%左右,THC体积分数变化不明显,CO体积分数升高4.0%左右;由40 km·h-1加速到62 km·h-1的过程中,NOx体积分数下降8.1%,THC体积分数降低5.3%,CO体积分数降低3.0%.     

加压循环流化床气固流动特性实验研究Ⅰ:颗粒体积分数分布特性

针对加压煤气化和化学链燃烧的发展需求,建立了一种加压循环流化床的冷态实验装置,研究了不同操作压力(0.1～0.5 MPa)下,平均粒径为137μm、密度为2 490 kg/m3的Geldart B类颗粒在提升管内的压降和表观颗粒体积分数分布特性.实验结果表明,上升管压降随固气质量比的增大而线性增加,增加的速率随操作压力的增加而增加,且基本不受操作气速和固体通量的影响.加压条件下,表观颗粒体积分数呈上小下大的分布,且随固体通量的增加而增加,随标态表观气速的增加而减小.在固体通量和操作气速一定的情况下,增加操作压力可以显著提高上升管内表观颗粒体积分数,并使其轴向分布更加均匀.     

甲烷氧化菌对煤吸附甲烷的氧化特性

在煤样中加入甲烷氧化菌AEM1235菌悬液,充入CH4或CH4与O2的混合气体进行等温吸附实验以测定甲烷氧化菌对CH4的氧化能力.在两种充气条件下的吸附与脱吸附实验结果均显示出气体中CH4量显著减少和CO2增加的变化.在充气5.0 MPa、添加菌液量为18.75%条件下,充CH4气体、CH4与O2的混合气体时的CH4减少量分别可达其饱和吸附量的121.18%和244.39%,表明在高压、缺氧或充氧的条件下甲烷氧化菌对煤样中吸附的CH4均具有吸收和氧化的作用,这种作用随菌量增加或压力升高而加强,并且有O2存在可以促进甲烷氧化细菌对CH4的吸收和利用.该结果表明在地下煤层的高压和缺氧的条件下甲烷氧化细菌仍然具有较强的吸收和氧化煤层中结合态CH4的能力.     

聚砜中空纤维膜乙炔脱湿的研究

采用渗透侧抽真空的方式对膜法乙炔脱湿进行了系统的研究.考察了不同处理量下,渗透侧真空度对渗余气含水量、回收率、分离因子和水蒸气、乙炔渗透通量的影响.当处理量为2.4 mL/s,原料气压力为180 kPa,渗透侧压力为20 kPa时,经过膜分离器处理后的乙炔水含量可由1%降至0.4%以下,渗透气量小于5%,便于循环利用.     

均质二甲醚/乙醇喷雾压燃的燃烧和排放特性

在改装的2-135柴油发动机上对进气道喷射二甲醚(DME)引燃直喷乙醇的燃烧特性进行研究,分析了燃料预混合率和负荷对缸内压力、放热率、压力升高率和排放等的影响.结果表明:在发动机转速1000 r/min,平均有效压力pBME=0.27、0.41 MPa的工况下,缸内燃烧过程包括DME的均质充量压燃和乙醇喷雾燃烧2部分,随着预混合率增加,DME冷焰反应后的燃烧相位不断提前,燃烧过程由2个阶段发展到4个阶段,而后变为3个阶段;与此同时,缸内压力增大,循环变动减小;排放物中NOx的体积分数随预混合率的变化趋势与负荷有关,在pBME≤0.33 MPa时,NOx的体积分数随预混合率的降低而减小,但pBME=0.41 MPa时,情况则正好相反.     

丁醇汽油发动机低温冷启动的排放特性

在点进气道电控喷射汽油机台架上,分别使用汽油、B10和B30这3种燃料在-7℃环境温度下,对冷启动过程中催化剂后的常规排放和非常规排放特性进行了研究,利用化学动力学方法,分析了非常规排放物的主要形成途径.结果表明:在冷启动的最初120 s内,随着燃料中丁醇比例的增大,3种燃油的HC排放量和CO排放量逐步减少;每种燃料的HC和CO排放量均是先增加再减少;对于非常规污染物,随着燃油中丁醇体积分数从10%增加到30%,乙烯排放体积分数提高37.0%,甲醛排放量增加67.6%,乙醛排放量增加69.9%,苯排放量减少40.5%,甲烷排放体积分数减少16.0%,乙炔排放体积分数变化不明显.     

LI吸附-流动方程对二元混合气体在煤储层温度与压力影响下吸附的表征

用LI吸附-流动方程对唐书恒教授"二元混合气体等温吸附实验结果与扩展Langmuir方程预测值的比较"中的数据重新进行计算,定义了总物料衡算和甲烷物料衡算,根据等温条件下纯气体和二元混合气体的吸附实验数据计算的理论总吸附量与实测总吸附量较为吻合,相对误差绝对值在2.48%~12.15%之间,二元混合气体(甲烷与氮气)在吸附相中甲烷的摩尔分数xA在测定压力范围内变化量很小,并与混合气体进入吸附釜中甲烷的摩尔分数x_M很接近。     

上海黄浦江两支流河流甲烷含量研究

甲烷是一种重要的温室气体,虽然目前大气中含量远小于二氧化碳,但排放增长率却大于后者.研究区域为上海市黄浦江支流苏州河和淀浦河,通过实验数据对比城郊春夏的甲烷排放的差异,探讨甲烷产生的机制及其与环境因子的关系,这将有助于研究河流甲烷排放对于环境变化的影响.研究结果认为河流甲烷主要来源于水中沉积物,其产生与水质、温度等因素相关;同时甲烷摩尔浓度与硝酸根离子质量体积比存在负相关性,与铵根离子质量体积比和有机碳质量分数存在正相关性.     

氢气及重烃组分对瓦斯爆炸下限影响的实验研究

为研究矿井瓦斯中含有的氢气及重烃组分对瓦斯爆炸下限的影响,建立了多组分瓦斯混合气体爆炸实验系统.运用该实验系统对分别混有氢气、异丁烷和正己烷的甲烷气体的爆炸下限进行了测定.实验结果表明:强点火源条件下,当混有氢气的体积分数达到1.5%时,甲烷的爆炸下限可以降到1%;当异丁烷和正己烷的体积分数约为0.25%时,甲烷的爆炸下限可降到2%左右.图8,表5,参10.