环己烷氧化生产环己酮过程建模与参数分析

环己烷无催化氧化生产环己酮是一个高危工艺,当尾氧体积分数到达一定限度会发生爆炸,分析尾氧体积分数随关键参数的变化对企业的安全生产有重要意义。该文针对工艺中的反应器建立了数学过程模型,考虑了不同操作参数下传质和水力学及环己烷挥发对反应过程的影响,同时建立了反应动力学及物料平衡模型。模拟结果和实际生产数据能较好地相符。结果表明:当气相氧气体积分数达到28%,进气量为6 750Nm3·h-1时,尾氧体积分数会增加到3%,引发爆炸。确定反应温度、进料氧气体积分数、气相进料量为反应过程中的敏感参数,为环己酮的安全生产提供理论和控制依据。     

富氧气氛中煤粉燃烧特性改善的实验研究

采用德国Netzsch公司生产的STA409C型热天平研究了神木原煤在不同氧的体积分数下的燃烧行为．试验结果表明：随着氧的体积分数的增大，煤样的着火温度及燃尽温度均呈下降趋势，着火时间提前，燃烧时间缩短，煤粉的综合燃烧特性指数提高；当氧的体积分数小于40％左右时，煤粉燃烧特性的改变较大，当氧的体积分数大于40％时，改善趋势变缓．因此，采用膜法富氧燃烧或助燃时，宜采用的氧的体积分数范围为30％～40％．     

水平管道内甲烷爆炸压力传播实验

借助自行研制的瓦斯爆炸水平管道模拟巷道,通过实验研究低浓度瓦斯爆炸特征参数及爆炸压力在水平管道内的传播规律。结果表明：爆炸极限范围内的甲烷气体,在燃爆腔体内（点火段附近）爆炸超压随甲烷浓度的增大呈先增大后减小的趋势;甲烷体积分数为9．4％时,爆炸压力最大,为0．165670MPa,对应时间为76．8ms。在燃爆腔体一扩散管路内,气体爆炸压力峰值呈波动性变化;距点火段3600mm处、体积分数为9．4％的甲烷气体爆炸压力最大,爆炸超压为0．181228MPa。实验中甲烷爆炸超压的体积分数为9．4％。该研究为管道及煤矿巷道瓦斯爆炸事故分析提供了参考。     

松散煤低温耗氧速率的多因素作用特征及模型

为给采空区煤自然发火的实际探测及数值分析提供理论支持,研究氧体积分数(φi)、粒度(D)和温度(T)复合作用条件下的松散煤低温氧化的耗氧速率(v0)模型。设计松散煤在氧体积分数相同、粒度不同和粒度相同、氧体积分数不同2种方式下煤的程序升温实验,应用气相色谱仪分析特定温度下的出口气体氧体积分数并对松散煤的耗氧速率进行计算,比较不同氧体积分数、粒度条件下煤样在不同温度点的耗氧速率,得出单一变量条件下的v0-φi,v0-D和v0-T曲线。研究结果表明:耗氧速率与煤样温度基本呈指数关系,与氧体积分数呈对数关系,与松散煤样粒径呈负指数关系;在低温条件下,温度、粒径和氧体积分数3个因素对松散煤耗氧速率的作用相对独立。最后,在实验分析的基础上建立以耗氧速率为因变量,温度、氧体积分数、粒度为自变量的松散煤低温耗氧速率复合作用模型。     

注空气采油油井产出气体燃爆特性

注空气采油工艺过程中存在产出气爆炸等安全问题,在分析产出气-空气混合物爆炸体积分数极限主要影响因素的基础上,利用Le Chatlier公式和图版计算混合物的爆炸体积分数极限,估算临界氧含量,采用圆柱状爆炸容器,在20～90 ℃、0.2～1.2 MPa下对产出气-空气混合物进行燃爆特性试验,确定爆炸体积分数极限范围、临界氧含量及爆炸区域,制定油井氧含量的安全标准.结果表明:可燃产出气的爆炸体积分数极限和临界氧含量受温度、压力、氧含量、点火能量、位置和惰性气体等因素的影响;爆炸范围随温度、压力和氧含量的升高而变宽,危险性增大;临界氧含量随温度、压力的升高而降低;高温高压模拟工况条件下,爆炸范围和氧含量随惰性气体体积分数的增加迅速减小,惰性气体体积分数和氧含量对爆炸体积分数下限影响较小,而对体积分数上限影响很大.     

流化床制取CO的试验

在常压流化床装置上以CO2和O2为气化剂进行热态试验．在不同的运行条件下，以镇江铸造焦和华亭长焰煤半焦为原料进行了试验，考察了煤种、氧的体积分数和反应温度对CO产率的影响．结果表明，在相同操作条件下以长焰煤半焦为原料获得的产品气中CO体积分数大于85％，明显高于以铸造焦为原料获得的产品气中CO的体积分数；操作温度是影响CO2转化率的重要因素．     

甲烷和正庚烷的爆炸特性试验

为有效防止工业生产中气体和液体(蒸气)爆炸事故的发生,需要获得相关物质的爆炸特性参数.对此,基于传统的20 L球形爆炸测试装置,对宏观静止和流动状态下甲烷和正庚烷的最大爆炸压力(pmax)、最大爆炸压力上升率((dp/dt)max)和爆炸指数(KG)进行了测量和分析.结果表明:在2种状态下,甲烷的pmax和(dp/dt)max均随着体积分数的增加,先增大后减小,且2种参数均在体积分数为11％处同时达到峰值;在流动状态下,正庚烷的pmax和(dp/dt)max也呈现相似规律,并在体积分数为4％处达到峰值,即2种烷类的最佳爆炸体积分数分别约为11％和4％;此外,流动状态下2种烷类在最佳爆炸体积分数处的pmax小幅提高5％～10％,相应的(dp/dt)max则显著提高到4～5倍,导致爆炸释放能量与爆炸反应速率增大;2种物质在流动状态下的KG值增加到4～5倍,大幅增加爆炸的剧烈程度和危险性.     

氨氮气氛下铁钢熔体的吸氮反应

模拟了氨氮与铁钢熔体之间的界面反应,实验研究了在不同条件下的铁钢液吸氮的热力学、动力学过程．结果表明：当铁钢液中氧质量分数为０．００７ ％ ～０．０２０ ％ 时,铁钢液吸氮速度的控制性环节是氮在铁钢液相边界层内的传质;铁钢种类及实验温度对表观反应速度常数ｋ１ 有很大影响,而氨氮分压对ｋ１ 无影响．     

瓦斯体积分数对火焰传播规律影响的实验研究

为研究长直管道中体积分数对瓦斯爆炸的影响以及瓦斯爆炸火焰的传播特征,进行了有无障碍物条件下不同体积分数的瓦斯爆炸实验,用高速摄影仪拍摄火焰阵面发展的过程. 实验结果表明,火焰在密闭管道中传播经历了多次振荡的过程,这是火焰前方未燃气体在压缩波的作用下形成湍流所致;瓦斯的体积分数对最大火焰速度和火焰最大传播距离有很大的影响;得出了障碍物对火焰的传播有加速作用,接近当量体积分数的瓦斯爆炸火焰传播速度最快,在一定条件下会发生爆燃转爆轰.      

氮杂环丙烷与丙二酸二甲酯的串联反应

环己烷骈联的氮杂环丙烷与丙二酸二甲酯在碱性条件下回流反应,氮杂环丙烷先发生开环反应,生成的中间体在原位发生分子内亲核加成一消除反应,得到关环产物吡咯烷酮衍生物．实验结果表明,在以氢化钠作为碱、1,4-二氧六环作为溶剂回流时,可以得到满意的产率（45％～99％）;氮杂环丙烷的氮原子上联有羰基、磺酰基这一类强吸电子基时,对反应有利．     

空气低温氧化原油产出气的爆炸极限研究

设计了可燃性气体的爆炸极限测定装置,通过测定其安全性和准确性均符合本实验要求。空气与原油在油藏温度和一定压力下,低温氧化后得到CO、CH4、CO2等气体,根据该产出气的组成配制模拟混合气体,研究其爆炸情况,通过人工配制,对原油低温氧化后产出气中各组分比例进行调节,研究测定了不同压力和温度条件下的被测气体爆炸极限以及最高允许氧含量。结果表明：按照产出气组分比例配制的混合气体,不会在油藏条件下发生爆炸;爆炸极限和最高允许氧含量随温度和压力条件改变而改变,高温低压条件易使混合气体发生爆炸,而低温高压条件混合气体不易发生爆炸;二氧化碳对混合气体的爆炸有一定的抑制作用。     

可燃气体(液体蒸气)的最小氧浓度的估算及影响因素研究

最小氧气浓度是可燃气体和液体蒸气的重要安全参数之一．对最小氧气浓度的理论计算方法进行了研究，同时对最小氧气浓度的影响因素进行了分析探讨，得出它要受到温度、压力和惰性气体等因素的影响．阐明了最小氧气浓度与爆炸下限是一一对应的关系；使用理论计算值应注意附加一定的安全系数；可通过减少反应中氧浓度、降压、降温、加入惰性气体等办法．以缩小爆炸极限范围、增大最小氧气浓度．从而将其控制在爆炸范围之外．图1．表4，参9．     

集成灶液化石油气微量泄漏扩散规律

为了探究由集成灶内部微量泄漏导致的液化石油气(liquefied petroleum gas,LPG)积聚及燃爆风险,应用计算流体力学软件FLUENT,对集成灶LPG微量泄漏扩散过程进行数值模拟。根据LPG的爆炸极限确定LPG泄漏后集成灶内部的危险区域,模拟结果表明:集成灶内部的LPG浓度分布具有不均匀性;泄漏速率越快,最终危险区域占比越高;上层流场增加通风口将显著改善集成灶内部LPG积聚情况。模拟实验得到了集成灶内部LPG微量泄漏扩散规律,并分析了泄漏积聚的改善措施,为预防集成灶燃爆事故发生和结构的设计改进提供了参考依据。     

炭纤维硝酸氧化及对热解炭微观结构的影响

在CVD增密前对预制体炭纤维进行表面硝酸氧化处理,研究不同浓度硝酸、不同氧化处理时间对炭纤维表面结构状态的影响,以及最终对CVD热解炭微观结构的作用及机理.研究结果表明:对炭纤维表面用质量分数为66％浓硝酸处理时,炭纤维表面形成沿纤维轴向的沟槽；随着处理时间的延长,沟槽先加深后减弱,经40min处理后炭纤维表面刻蚀沟槽最均匀；预制体经不同硝酸质量分数(66％,33％和22％)处理40 min后进行CVD沉积得到C/C复合材料,其中经33％硝酸处理的样品中所沉积的热解炭微观有序度最高,且近炭纤维表面处热解炭有序度最高,由内至外有序度逐渐降低；在优化处理条件下,纤维表面氧化刻蚀均匀,表面所形成的含氧官能团(羰基和羧基)有效诱导了CVD过程中热解炭在纤维表面的有序沉积.     

防爆舱设计及抗爆炸冲击波超压试验研究

为了满足某驾驶操作舱对爆炸冲击波的防护,设计了防爆舱结构,选用了多种防护材料,数值计算了爆炸参数和结构强度,完成了防爆舱在距离爆炸点9 m处12 kg三硝基甲苯(trinitrotoluene, TNT)裸装药的爆炸试验,重点测试了防爆驾驶舱内外的声压、内部噪声及操作人员座椅处的3个方向的振动加速度曲线。结果表明:舱内脉冲噪声峰值最大为135.1 dB;压力峰值为882.5 Pa,持续时间约为1 472 ms;座椅处3个方向的振动加速度最大为15.41g,持续时间为0.23 s;均在相关标准安全限制内,满足对等效重量为12 kg TNT及以下爆炸物在9 m处的爆炸冲击波的有效防护,验证了该防爆舱的可靠和安全。     

高温和高压下CBM的爆炸极限

利用自主开发的实验装置,测定了20,60,100,150,200℃及常压,100,200和300 kPa初始条件下煤层气(CBM)的爆炸极限值.结果表明,随初始温度和压力的增加,爆炸极限上限变大,下限变小,爆炸极限范围变大,危险性增加;初始温度和压力对爆炸极限上限的影响大于对爆炸极限下限的影响.研究结论为CBM开发使用过程安全工艺参数的确定提供了实验依据.     

瓦斯爆炸极限及反应热力学温度的计算

瓦斯是煤矿持有的呵燃、可爆性气体,瓦斯爆炸是煤矿最严重的灾害性事故．近几年,我国煤矿瓦斯爆炸重特大事故频频发生,煤矿井下安全越来越引起人们的关注．实践表明,确定爆炸性气体的爆炸极限,对防止该类事故是非常重要的．选择爆炸性混合气体CH4＋2O2,用各种适用的方法计算其爆炸极限并对不同浓度瓦斯的反应热力学温度进行了计算,期望为减少或防止煤炭工业生产中爆炸事故的发生提供一定的参考．     

氧气瓶安全风险事故树分析

应用事故树分析方法对氧气瓶爆炸事故进行分析，找出了引发事故的基本原因和途径，分析了基本原因事件的结构重要度。由此提出了防止氧气瓶事故的方法，为氧气瓶的安全管理提供科学依据。     

热力学第二定律在确定可燃气体爆炸极限中的应用

本文从热力学第二定律出发,分析了可燃气体的爆炸过程,借助孤立熵增原理,建立了单组分气体爆炸极限的计算公式,进行了实例验算,对计算结果的普适性和精确度进行了分析评价,从而为可燃气体的爆炸极限计算提供了科学的定量依据。