管壳型固定床费托合成反应器的数学模拟

根据集总思想,利用蛋壳型钴基催化剂动力学方程,建立了管壳型固定床费托合成反应器的一维拟均相数学模型。对合成油试验装置进行工况模拟,得到的管壳型固定床反应器催化床层中的温度分布、CO转化率、出口组成、C5+的质量分数和时空产率的模型计算值与试验值吻合良好。讨论了反应器进口温度、操作压力、气体体积空速和沸腾水温度对反应结果的影响,结果表明:提高反应器进口温度、沸腾水温度、操作压力使催化床层温度升高,CO转化率升高,C5+的质量分数降低和C5+的时空收率增大;增大气体体积空速使催化床层温度降低,CO转化率降低,C5+的质量分数升高和C5+的时空收率增大。     

180t RH气体扩散行为物理模拟

以某炼钢厂钢包和RH真空精炼设备为原型,建立与原型尺寸比为1:4的物理模型,测量吹入CO2后Na OH水溶液p H值变化来研究供氧、脱碳等气体扩散行为。通过不同提气量和真空度条件下的对比试验,可以得出:吹气过程,真空度对CO2浓度变化影响不大,提气量对CO2浓度的影响较大,增加提气量能够提高CO2浓度,提气量为5.2 m3/h时CO2浓度比提气量为3.0 m3/h时高约7%;脱气过程,真空度对CO2浓度的影响有所改善,提气量对CO2浓度的影响趋势比真空度稍微明显一些。     

铁酸锌泡沫结构催化剂床层高径比对1-丁烯氧化脱氢性能的影响

采用浆料涂覆法制得Zn Fe2O4-α-Fe2O3/Si C泡沫结构催化剂。研究催化剂床层高度、催化剂负载量和不同负载量结构催化剂组合对催化1-丁烯氧化脱氢性能和床层温升分布的影响。结果表明:催化剂负载量为0.2 g/m L、床层高度为12~36 mm时,随着床层高度的增加,1-丁烯转化率缓慢下降,丁二烯产量呈线性增长趋势;当床层高度为48 mm时,床层入口温升过高,使1-丁烯转化率降低且丁二烯产量显著偏离线性增长关系;降低催化剂负载量可以降低床层入口温升,提高1-丁烯转化率;采用负载量为0.082和0.164 g/m L的结构催化剂组合进行装填时,1-丁烯转化率提高到82%,丁二烯产量回归线性增长关系。在床层高度为48 mm的结构催化剂的最佳氧烯摩尔比为0.85、水烯摩尔比为8~18时,催化剂的氧化脱氢性能变化不大。     

室内空间重气泄漏扩散过程的影响因素

以CO2为对象,对室内空间重气扩散过程进行实验研究,考察泄漏源强度、泄漏源高度和开窗对室内CO2扩散过程的影响。结果表明:CO2在室内空间泄漏扩散后有明显的沉降和分层现象。CO2浓度和浓度上升速率随着高度的增加而减小。随着泄漏源强度的增加,近地面处CO2浓度和浓度上升速率均增加,远离地面处CO2浓度值略有上升。随着泄漏源高度的增加,近地面处CO2浓度和浓度上升速率均减小,远离地面处CO2浓度增加。当泄漏源高度较高时,虽然近地面处的CO2浓度相对有所减小,但整个空间都会有较高CO2的气体分布,危险性更大。室外静风条件下,在高位开窗时,空间内CO2浓度没有明显的降低;但在低位开窗时,近地面处CO2浓度明显降低,但远离地面处,CO2浓度降低幅度较小。     

不同均压方式对PSA和VSA空分制氧过程的影响

对存在于变压吸附（PSA）和真空变压吸附（VSA）空分制氧过程中的均压步骤进行研究,应用ASPENADSIM软件,模拟并比较4种不同均压方式（塔顶向塔顶均压（T-T）,塔底向塔底均压（B-B）,塔顶和塔底双向均压（TB）,塔顶向塔底均压（T-B））对过程的影响,分析均压步骤的物流浓度、流量以及均压结束时床层轴向浓度分布。结果表明:采用T-B均压方式的PSA和VSA过程得到的产品O₂纯度和收率最高。在均压步骤,均降床层塔顶出气有利于死空间中O₂的回收,且减少床层吸附相中N₂的脱附带出,从而得到较高的产品O₂收率;均升床层塔底进气可使床层N₂的质量摩尔浓度前沿陡峭,塔顶洁净,因此得到较高的产品O₂纯度。     

二氧化碳置换甲烷试验中渗透率变化研究

为研究煤层注CO2置换CH4过程中煤样对气体的吸附特性及渗透率变化特征,利用沁水盆地圆柱体原煤试样,在恒定体积应力(36 MPa)及不同注入压力(1~5 MPa)条件下,进行CO2置换CH4试验。结果表明:煤体对CO2的渗透率高于CH4气体;置换试验中,随注入压力的降低,煤体中CO2吸附相浓度逐渐升高,而CH4气体吸附相浓度呈相反变化趋势;在试验压降范围内,煤体对CO2、CH4气体的吸附量分别降低了48.73%、68.04%,煤体解吸CH4能力强于CO2气体。同时,在置换过程中,煤样置换渗透率受有效应力效应、基质收缩效应及滑脱效应等作用影响,其随注入压力的降低呈现先降低再增大的变化关系,且渗透率最低值出现在压力3.25 MPa时;在体积应力36 MPa条件下,注入压力下降后期渗透率相对于初期提高了17.03%。     

连续多级逆流分步结晶的研究

介绍了连续多级逆化流分步结晶过程的原理和特点，在Ｄ＝５０ｍｍ×１０５０ｍｍ结晶将中，进行了改变进料浓度，回流比，晶体床层高度，产品纯度等参数的实验，研究了其同在规律，在原料的质量分数ｗ为６８．５５０％～９４．１８７％，回流比为１．０～４．７，晶体床层高度为２００～９００ｍｍ范围内，得到的产品纯度均超过９９．０％，产量达到６．８９ｔ／ａ，并在实验中得到了纯度为９９．９９９％的高纯产品，本过程的能耗仅     

甲醇催化重整制氢反应器的二维模拟及管径的选取

以甲醇裂解和甲醇水蒸气重整制氢作为平行的独立反应,CO、CO2为关键组分,建立了甲醇催化重整制氢反应器的二维数学模型,用正交配置法计算了催化床内各组分浓度及床层温度随径向和轴向的分布。考察了反应管管径变化对反应器性能的影响。在整个床层催化剂装填量及反应操作条件均不变的情况下,反应管管径增加,催化床层的出口温度降低,径向温差加大,氢气的时空产率略有降低,但所需的反应管根数迅速减少。     

径向流空气纯化器内流场的模拟与分析

运用计算流体力学(CFD)的方法研究了8万吨空气纯化器内部流场分布及影响因素.研究发现,吸附和脱附过程中,内外流道横截比达到一定值时可以使气流均匀度达到最大值,降低分子筛床层的空隙率两床层气流均匀度都有所提高.此外,加入导气锥会使吸附过程床层气流均匀度下降较小,但是可以使脱附过程中床层内流场均匀度有较大上升.最终提出最优的提高气流均匀度的方案:同时降低分子筛和氧化铝床层空隙率到0.33和0.35;加入锥体,使脱附和吸附过程床层压降小幅增加,两床层内得到更均匀的气流分布.     

设置导热片对固定床反应器操作的影响

本文以苯催化氧化为工作反应,研究了管式固定床反应器中设置金属铝片作为惰性导热片对反应器操作的影响。实验表明:导热片的设置,提高了床层有效热导,使床层热点位置移前,并提高热点前的床层温度;在相似的操作范围内,产品收率提高2%;进料浓度可提高20%。同时,扩大了操作多态区,提高了反应器操作稳定性,改善了反应器的操作弹性。     

冷却风量影响烧结余热竖罐回收中火用传递系数实验研究

将对流换热器和填充床中火用传递系数的概念引入到竖罐式余热回收工艺中,推导出烧结移动床层火用传递系数公式;在自制的气固传热实验装置上,测定不同工况下罐体料层内气固传热过程的相关数据,研究冷却风量对烧结床层火用传递系数的影响.研究结果表明:冷却风量不变时,平均物理火用传递系数hex,m随矿温的升高而增大;相同平均矿温条件下,当hex,m大于0时,hex,m随冷却风量的增加而增大;当hex,m小于0时,会导致竖罐出口冷风火用值减少,对强化气固换热不利.     

欢26块地层油与CO2最小混相压力研究

在模拟欢26块油藏地层条件下,利用细管实验研究了CO2驱油效果,并测定地层油与CO2的最小混相压力。结果表明,在同样CO2注入量下,注入压力越大,累积采收率越大;注气量达到0.62~0.8PV后,CO2突破,生产气油比急剧上升,注入压力越大,CO2突破时注气量越多,但CO2突破后生产气油比上升越快。欢26块地层油与CO2的最小混相压力为23.6MPa,在地层压力可以达到CO2混相驱,在进行CO2非混相驱时,注入压力尽可能高,这样可取得更好的驱油效果。     

CO_2分子置换法开采页岩气实验

从CO2置换页岩气吸附气开采机理入手,通过页岩等温吸附、直接降压解析、注CO2置换解析实验评价方法,探讨利用CO2分子置换页岩气吸附气提高采收率的方法。实验结果表明,富县页岩注CO2置换法开采页岩气比直接降压开采的采收率提高了7.66%,地层压力衰竭到6.559 MPa时,注CO2效果最好,最佳的CO2注入量为0.22倍的孔隙体积。注CO2分子置换法开采页岩气是可行的,不仅能提高页岩气的采收率,而且可以缩短开采周期。     

特低渗透油藏CO2非混相驱油机理研究

针对大庆油田树101井区特低渗透油层,结合油藏条件,通过一系列室内实验,确定了CO2驱油机理。研究表明：随着CO2注入量增加,溶解油气比、体积系数和膨胀系数增大,粘度降低,束缚水体积膨胀。在27MPa下注入CO2,地层油体积膨胀1.4847倍,残余油饱和度降低11.43%,地层油粘度降低到原粘度的48.51%,束缚水体积膨胀1.1324倍。同时当地层压力从27Mpa降低到原始地层压力后,依靠溶解CO2膨胀能,可采出原油15.49%。此外,注入CO2后,CO2-地层油的界面张力降低,CO2可使地层油中的轻质烃抽提和汽化,从而提高采收率。     

低渗气藏CO2驱与埋存的数值模拟

为揭示低渗气藏中注CO_2提高气藏采收率和CO_2埋存(carbon sequestration with enhanced gas recovery,CSEGR)技术的效果,以苏里格气田召10区块为例,开展了注CO_2驱气的长岩心实验,并使用数值模拟的研究手段,分析了该区块采用CSEGR技术的可行性,并重点研究了扩散、吸附、天然裂缝、井型对于CO_2突破时间、气藏采收率及CO_2埋存的影响。模拟结果表明:采用面积为3. 2 km2的平行四边形"二注七采"井网,在气藏衰竭开采至12 MPa后注CO_2,在CO_2突破时能够提高采收率14. 26%,共能实现3. 8×106t的CO_2埋存;在废弃压力3 MPa时注入CO_2采收率仅能增加2. 2%,但CO_2埋存量可提高至1. 44倍;在低渗气藏中扩散和吸附对于CO_2驱的影响不大;随着扩散系数增大,CO_2突破越快,提高采收率效果越差;吸附滞后现象会略微降低提高采收率的效果;天然裂缝的存在会使气窜现象严重,突破时间大大提前,且裂缝渗透率越高,提高采收率效果越差,但依然可以实现CO_2安全稳定埋存;与直井相比,采用水平井注气将使提高采收率效果降低6%～8%,但对埋存有利。     

变压膜渗透空气分离制氮

在稳态膜渗透的基础上提出了一种新的非稳态渗透流程.该流程是一种循环操作过程,每一周期包含加压、抽真空以及排空三个阶段. 实验研究了加压时间、抽真空时间和排空时间对空气分离制氮的产品平均纯度、产率和回收率的影响,并与稳态渗透实验结果进行了比较. 结果表明,随着加压时间的延长,富氮气体的平均纯度、产率以及氮气回收率均会上升;延长抽真空时间可以提高富氮气体平均纯度,但会降低富氮产率和氮气回收率;适当延长排空时间可以提高富氮气体平均纯度、产率和氮气回收率,但排空时间过长将会导致富氮产率和氮气回收率下降. 本文提出的变压渗透过程能够得到比稳态渗透更高的富氮纯度,但富氮产率和回收率要低.     

页岩气开发中吸附 解吸过程的影响及 CO2 驱替页岩气的模拟研究

通过数值建模研究瞬时吸附模型与时间依赖模型对页岩气产量的影响,详细的分析了2种吸附-解吸模式的理论模型.通过ECIPSE进行了多重网格的建模,分别采用瞬时吸附、0.1、1、10、100d几种情况进行了研究,结果表明随着吸附-解吸时间的增加页岩气产量降低.针对近年提出的通过注CO2提高页岩气产量的问题,进行了模拟研究显示CO2注入到储层中后吸附到基质中被稳定的封存在页岩气储层中并且提高了页岩气的日产气量,从理论上验证了该增产方式的可行性.     

军用战机机上人员吸入气CO2浓度的仿真研究

人体吸入过高浓度的CO_2气体会产生不良反应。航空供氧防护领域往往重点关注供氧装备的氧气浓度,忽视了CO_2浓度。特别是机上人员处于高度紧张或运动状态下,呼出CO_2气量增加,将直接影响面罩内的CO_2浓度。为保证面罩内CO_2浓度符合航空标准的要求和确保机上人员的用氧安全,通过仿真和实验验证的方法,研究了机上人员处于安静状态和运动状态下,面罩内CO_2浓度的动态变化情况。数学模型表明,吸气相面罩内CO_2浓度取决于飞行高度、呼吸流率和吸入气体积等参数。动态仿真和实验验证表明,安静状态下呼吸,机上人员的面罩CO_2浓度接近或超过军标规定。可见,供氧装备应增加机上人员安静呼吸状态下的供氧量,可稀释面罩内存留CO_2气体,降低其浓度,确保供氧防护安全。