H2S分子负脉冲流光放电等离子体解离分析

采用荧光发射光谱和荧光时间分辨光谱,对H₂S分子进行了脉冲流光放电激发解离相关实验研究.将所得400~800 nm荧光谱线归属为S₂、S^-₂、H、SH等活性粒子的发光.结果表明,H₂S气体脉冲流光放电等离子体中的主要活性粒子是H₂S^*、S₂、S^-₂、H、SH,且时间分辨光谱测量结果表明H和SH基荧光信号几乎同时出现,由此确定H₂S气体脉冲流光等离子体放电主要激发解离通道为H₂S+e^*→H₂S^*+e→H^*+SH^*.     

H2S电化学气体传感器的敏感特性评价

利用六西格玛(six sigma)统计工具对电化学硫化氢(H₂S)气体传感器的气体敏感特性进行了研究, 并运用Minitab 软件对测试数据进行了系统分析. 结果显示, 所测电化学气体传感器对H₂S气体响应良好, 灵敏度平均值为0.82 μA/10⁻⁶H₂S. 在H₂S 传感器的量程范围(0∽100×10⁻⁶)内, 传感器的响应输出值与H₂S 气体体积分数呈现良好的线性关系, 相关指数R_Sq=99.9%; 传感器对气体的响应速度较快, 响应时间T₉₀ < 20 s. 同时讨论了温度变化对H₂S 传感器灵敏度和响应输出值的影响.     

提高再生气中H2S浓度的方案研究

对以生物质热解气为原料的低温甲醇洗工艺进行模拟和研究,热解气主要成分为CO₂、H₂、CO、H₂S、COS和水等。采用Aspen plus对低温甲醇洗工艺进行全流程模拟,通过对比分析可知,模拟结果与实际值基本吻合。针对原工艺H₂S浓度低的问题,提出两个改进方案以提高H₂S的浓度：①提高气提塔的N₂流量;②在气提塔后添加一个闪蒸罐,气提塔塔底的甲醇溶液经过加热和闪蒸后再进入甲醇再生塔。结果表明改进方案可以大大提高再生气中H₂S的浓度。     

X65碳钢的H2S/CO2腐蚀控制因素研究

目前,H₂S/CO₂腐蚀过程的控制因素判定依据主要参考Dunlop等的研究结果,但该判定结果经常与油田实际腐蚀情况不相符。为找到造成偏差的主要原因,更好地指导生产实践,采用动态高温高压釜,使用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射（XRD）等手段对X65碳钢在H₂S/CO₂共存体系中的腐蚀控制因素进行了研究。结果表明,不同温度下平均腐蚀速率随H₂S/CO₂分压比（p_H2S/p_CO2）的变化呈现两种不同的规律,这与腐蚀产物的膜形态和组成密切相关;腐蚀控制因素与p_H2S/p_CO2有关,而p_H2S/p_CO2临界值大小与温度密切相关。对于H₂S腐蚀控制,当温度低于40℃时,Dunlop等的研究结果仍然适用;当温度从40℃升高至60℃时,本研究的p_H2S/p_CO2临界值由0.05升高到0.10。对于CO₂腐蚀控制,本研究的p_H2S/p_CO2临界值在85℃以上时由原来的0.002逐渐升高到0.003。根据以上研究结果,修正了X65碳钢的H₂S/CO₂腐蚀过程的控制因素与p_H2S/p_CO2及体系温度的关系图。     

川东南二三叠系气藏硫化氢成因探讨

通过天然气组分、碳氢同位素组成与薄片、包裹体等资料分析,研究了川东南二-三叠系的长兴组、飞仙关组与茅口组气藏H₂S成因。结果表明,天然气组分以烷烃气为主,非烃含量平均24.68%。其中,烷烃气均偏干,部分样乙烷低于检测下限,可测样乙烷含量0.03%~0.39%,均值0.15%;δ¹³C₁值均偏重,为–28.3‰~–35.2‰,平均–31.1‰,部分样出现δ¹³C₁ > δ¹³C₂倒转。非烃以CO₂和H₂S为主,H₂S含量1.0%~21.7%,平均5.3%。储层中代表原油充注与古油藏裂解的各类沥青较少见,方解石脉中烃类包裹体以含气态烃包裹体为主,含油包裹体少见。结合前人研究成果认为,川东南茅口组几乎不含H₂S的岩溶缝洞型气藏（分布于涪陵北部与綦江地区）未见遭TSR改造迹象;飞仙关组气藏（分布于涪陵北部）、长兴组气藏（主要分布于涪陵北部与中部）与茅口组热液白云岩气藏（分布于涪陵中南部）的H₂S均为TSR成因,部分遭受TSR改造气藏现今H₂S含量较低或为后期被消耗所致;其中,飞仙关组参与TSR反应的烃类以液态烃为主,而其他层位气藏以气态烃（甲烷）为主,这可能与TSR发生时储层中是否存在一定量液态烃有关。TSR反应于各层内独立发生,并非飞仙关组发生后向下“倒灌”。长兴组TSR反应所需硫源或来自飞仙关沉积期卤水的侧向排泄,茅口组硫源或来自相邻层位富含SO₄^2-流体。     

量子化学方法在煤自燃机理方面的应用及进展

煤中自由基是诱发煤自燃的首要因素之一,有效防止煤自燃的实质便是抑制煤中活性自由基对氧化反应的促进作用。系统地总结了煤中活性自由基——含氧自由基和脂肪族烃基在煤自燃过程中的反应,并指出目前研究煤自燃机理的不足,如煤分子模型类型单一,且多仅考虑煤中含氧自由基的反应过程,并未将含氧自由基、煤中缺陷和杂原子同时存在下的反应进行研究;指出目前的研究多集中于CO₂、H₂O和CO的生成路径,未对煤自燃产生的SO₂、H₂S等有毒气体进行很好的解释。从煤中活性自由基角度,针对性分析了制备抗氧化剂的应用研究,这是未来制备绿色高效阻燃剂的有效路径。提出了可从煤有机显微组分分子结构进行研究,不同显微组分的理化性质各不相同,因此,查明不同煤中的显微组分至关重要,特别是其内部活性自由基的类型。     

H2S放电产生等离子体团簇的飞行时间质谱研究

质子化的硫化氢团簇是生物学、环境学和材料科学中重要的研究对象。对其气相存在形态的研究是研究其性质的基础。为了研究制备质子化硫化氢团簇的可行性，采用脉冲高压放电技术，利用自制的放电装置对40 psi的H₂S和Ar超声射流脉冲混合气体（其中H₂S的浓度为2%）进行放电来制备质子化的硫化氢团簇分子。利用自主搭建的飞行时间质谱仪探测产生的离子团簇。实验结果表明，制备的团簇分子为H⁺（H₂S）_n（n=1～15）,搭建的装置能有效产生和探测离子团簇。     

TSR 反应中地球化学条件的热力学估算

从化学热力学的角度, 通过热力学计算和绘制热力学相图, 针对硫酸盐热化学还原反应(TSR反应)和H₂S对碳酸盐岩的溶蚀两个化学反应过程, 判别其发生的可能性、方向和物理化学条件, 求取不同温度下CaSO₄ (或SO₄²⁻)被直接还原为H₂S的离子浓度、pH和氧化还原条件; 指出在地质体系中, 当CaCO₃处于沉淀–溶解的边界时, 少量酸性流体的加入就会使沉淀转为溶解, 而当Ca²⁺和CO₃²⁻浓度升高时, 又达到新的沉淀–溶解平衡。H₂S对CaCO₃的溶蚀在深度约为1000 m时达到最佳效果, 长期、多次的TSR反应才能产生充足的酸性流体(即H₂S), 这是溶蚀改造碳酸盐岩储层达到明显效果的必要条件。     

严重煤与瓦斯突出矿井近煤岩巷底鼓治理及原因分析

孟津煤矿煤层埋藏深,瓦斯压力大,瓦斯含量高,属严重煤与瓦斯突出矿井。针对-322水平西翼轨道运输大巷近煤掘进期间严重底鼓及瓦斯涌出等现象,通过采用钻孔卸压及注浆加固技术对巷道底鼓进行处理,实现了煤与瓦斯严重突出矿井近煤岩巷底鼓及瓦斯涌出的成功治理,提供了特定地质条件下严重煤与瓦斯突出矿井巷道近煤掘进底鼓治理的经验。     

顾桥矿岩巷掘进瓦斯异常区探测与防治

针对顾桥矿在两个突出煤层间的岩层中掘进可能出现瓦斯大量异常涌出、影响矿井安全生产和生产接替的难题,采用瞬变电磁法进行物理探测与分析,掌握了岩层中的瓦斯富集区,通过气源检测与分析,获得了掘进涌出瓦斯与巷道顶、底部发育的11-2煤和9煤均有相关性。根据地球物理探测与分析结果,提出了瓦斯防治措施,设计了有针对性的瓦斯抽采钻孔,高效抽采了瓦斯富集区中的瓦斯,消防了瓦斯安全威胁,为岩巷的安全高效掘进提供了保障,提高了巷道掘进进度,取得了良好效果。     

填充大孔载体的生物滴滤塔脱除H2S的研究

在生物滴滤塔反应系统中,利用大孔聚氨酯载体固定渗滤液处理厂活性污泥中的自养菌,进行为期1年的脱除H?2S臭气的试验研究。结果表明：污泥经过预曝气、选择驯化、挂膜固定化和直流驯化4个阶段共18 d的培养后,系统成功启动;最佳运行条件pH为2.16,营养液喷淋速率为70 mL/min,空塔停留时间为25 s;当H₂S去除率为100%时,系统所允许的最大污染物容积负荷为114 gH₂S/(m³载体?h),是鲍尔环滴滤系统的5倍。试验还发现：H₂S脱除反应的最终产物以SO₄^2-为主,且SO₄^2-4浓度与pH、氧化还原电位有很好的相关性。     

吸附强化焦炉荒煤气重整制氢的热力学分析

采用Aspen Plus软件对焦炉荒煤气重整制氢反应进行热力学分析.研究发现,普通重整(不添加CO₂吸附剂)和吸附强化重整(添加CO₂吸附剂CaO)最佳反应压强都为常压,温度和n_○S/n_○C(蒸汽与C物质的量比)的增加能促使H₂的产量和体积分数(干产气体积分数)增加,但n_○S/n_○C大于3以后增幅不大.CaO的添加会促进重整反应进程,降低最佳重整温度,提升H₂产量和浓度.当n_○S/n_○C=3时,吸附强化重整(n_○CaO/n_○C(CaO与C物质的量比)=1)的最佳反应温度由普通重整的650℃降为450℃,而每100mol焦炉荒煤气产氢量由186mol提升为212mol,氢气体积分数由74%提升为97%,而制氢能耗则由2.26kW·h/m³降为2.00kW·h/m³.     

FV520B钢在H_2S/CO_2环境下的应力腐蚀

采用慢应变速率应力腐蚀拉伸试验方法,开展了FV520B钢在模拟管道压缩机叶轮腐蚀介质环境中的高温、高压应力腐蚀开裂(SCC)研究,探讨了H2S浓度、CO2浓度、温度、压力等环境参数对FV520B钢应力腐蚀开裂的影响规律和作用机制.试验结果表明,H2S起主要腐蚀作用,应力腐蚀敏感指数随H2S浓度的增加而增大,而压力在一定范围内对应力腐蚀敏感指数影响不大.通过试样断口微观形貌观察分析,研究其应力腐蚀行为和机理,并计算不同环境参数下的应力腐蚀敏感指数,运用回归分析方法建立了FV520B钢在H2S/CO2环境中应力腐蚀敏感指数与介质浓度、温度、压力等环境参数之间的数学模型,表明H2S浓度、温度对应力腐蚀敏感指数的影响较为显著,同时,4种参数对应力腐蚀敏感指数产生交互作用.     

稠油硫酸盐热化学还原生成H2S实验研究

为了研究稠油注汽热采过程中生成H₂S机理，以Na₂SO₄，CaSO₄，MgSO₄，Fe₂（SO₄）₃，Al₂（SO₄）₃与稠油硫酸盐热化学还原（TSR）实验为基础，探究稠油TSR生成H₂S机理。实验表明，不同硫酸盐与稠油反应生成H₂S不尽相同，硫酸盐的阳离子所带电荷数决定TSR反应程度的难易，电荷数越多越容易进行反应，且H₂S生成量顺序为Al₂（SO₄）₃>Fe₂（SO₄）₃ > MgSO₄ > CaSO₄ > Na₂SO₄，但生成的烃量顺序为Fe₂（SO₄）₃ > Al₂（SO₄）₃ > MgSO₄ > CaSO₄ > Na₂SO₄。与其他硫酸盐不同的是，由于Fe₂（SO₄）₃的氧化性，Fe³⁺可能与生成的H₂S进一步反应。通过傅里叶红外变换光谱（FT-IR）对固相检测发现，不仅存在金属氧化物（CaO，MgO，Fe₂O₃，Al₂O₃）还存在FeS₂。最后，通过对MgSO₄油相硫含量的检测发现，反应后硫含量高于原油硫含量，证明了无机硫向有机硫的转化。