超临界CO_2提高煤层渗透性的实验

利用自制的三轴渗透装置,在低渗透煤层中注入CO2,测定不同孔隙压力下非超临界和超临界CO2的流速,通过显微CT成像观察超临界CO2作用前后煤层微观截面孔隙裂隙的变化.结果表明:超临界CO2作用后,流速较非超临界CO2作用时明显提高;随着孔隙压力的增加,CO2的流速呈指数递增的关系;煤层微观截面CT图显示,超临界CO2作用后,孔隙、裂隙较非超临界CO2作用时明显发育、尺寸增大、密度增加、连通性提高,说明由于超临界CO2的作用进一步促进了煤层微观孔隙、裂隙的充分发育,增加了渗流通道,有效提高了煤层的渗透性.     

超临界反溶剂过程中液滴传质行为模拟研究

在超临界反溶剂(SAS)过程中,液滴的传质行为是影响微粒尺寸和尺寸分布的关键因素.建立了有机溶液液滴与超临界反溶剂之间的传质模型,用于模拟超临界反溶剂制备超细微粒的传质过程.根据所建的模型,在不同温度和压力下,对超临界CO2和丙酮液滴进行了传质模拟研究.研究结果表明,对于CO2-丙酮溶液系统,随着压力和温度的升高,液滴直径膨胀的比率增大,液滴寿命缩短,液滴中心密度最大值增大,液滴达到饱和需要的时间增长.由于液滴膨胀和寿命是影响微粒形态分布的主要因素,最大液滴直径越大,液滴的存在时间越短,则反溶剂过程越迅速;过饱和度越大,成核速率越大,系统的扰动程度越大,因而获得的微粒尺寸就越小而且尺寸分布越均匀.     

超临界CO_2在饱和水多孔介质中扩散系数的测定

多孔介质是CO2地质埋存及CO2驱油过程中的常见载体,在地质埋存及驱油过程中CO2均处于超临界状态.采用一维径向扩散模型模拟超临界CO2在饱和水多孔介质中的扩散,在此模型基础上运用Fick扩散定律得到了超临界CO2在饱和水多孔介质中的扩散方程,结合室内扩散实验,求出扩散系数,并通过改变实验压力和温度研究二者对扩散系数的影响.结果表明,超临界CO2在饱和水多孔介质中的扩散系数处于10-10m2·s-1数量级上.同时,超临界CO2在饱和水多孔介质中的扩散速率均随着温度的增加而增加,随着压力的增加而增加,而且在超临界区域附近受温度、压力等外界物理因素的影响尤为明显.研究结果可用于CO2地质埋存安全性评价及CO2驱油中传质性质的计算.     

超临界CO2静动态结合萃取姜黄油的工艺

以姜黄为原料,研究超临界CO2流体梯度升压与静动态结合萃取姜黄油的工艺研究,并利用均匀试验与正交试验进行优化. 实验得出超临界流体萃取姜黄油的优化工艺为:原料含水率5.5%～6.0%之间,先在压力10MPa、温度30℃的状态下静态预置15min,后在压力30MPa,温度45℃,CO2流量40L/h的条件下动态循环萃取120min. 结果表明,姜黄油的萃取率可达8.95%,比水蒸气蒸馏法提高了4倍,且香气纯正,证明超临界CO2流体静动态结合萃取姜黄油的工艺切实可行.     

低渗透煤层注入超临界二氧化碳渗透性试验研究

为了提高低渗透煤层中煤层气的采收率,利用煤岩体典型的双重介质结构特征和超临界CO2具有表面张力为零、粘度低、扩散度和溶解能力强的特性,对超临界CO2注入低渗透煤层煤样的渗透性规律进行试验研究。结果表明：在超临界状态下,煤样渗透率和渗透系数均随有效体积应力的增大呈负指数递减;渗透率随孔隙压力的增大呈指数变化规律,趋势受粘度和孔隙压力之间关系的影响;渗透系数随孔隙压力的增加呈正指数递增规律;渗透率和渗透系数均随温度的升高呈负指数降低规律。此外,在注入超临界二氧化碳后,煤样的宏观和微观上均发现大量网状裂隙带和孔隙带,对提高低渗透煤层渗透性具有良好的效果。     

CO2转子膨胀机泄漏的理论及实验

研究CO2转子膨胀机内高低压间泄漏问题是提高膨胀机效率的途径之一．笔者结合转子膨胀机内常用的平板泄漏模型进行了超临界泄漏的机理分析,结果表明泄漏通道表面形成的油膜使泄漏通道间隙减少,泄漏量降低40％．研制了超临界CO2流体泄漏试件,建立了泄漏实验装置,进行了超临界流体微小通道5μm、10μm和15μm泄漏实验,验证了润滑油对泄漏的影响．实验数据表明,润滑油时膨胀机内部超临界流体泄漏有显著的影响．根据实验结果修正了已有的平板泄漏模型,误差在6％之内．该模型适用于含润滑油的超临界CO2泄漏分析．     

基于磁悬浮天平的超临界CO2-癸烷溶液密度特性研究

超临界CO2溶解原油的能力主要取决于超临界流体的密度.基于高精度磁悬浮天平实验系统,利用癸烷模拟原油,系统测量了不同温度(313～353K)和压力(12～18MPa)下,不同CO2质量分数(0、8%、20%、43%、67%)CO2-癸烷溶液的密度,并分析了各参数对CO2-癸烷溶液密度的影响.研究发现在CO2质量分数一定的情况下,CO2-癸烷溶液密度随着压力的增加而增加,随温度的升高而降低.CO2溶解质量分数对溶液的性质有显著影响,CO2的注入量对驱油存在一个有效的区间,可以根据井下温度、压力来决定注入量,从而达到最佳的驱油效果.     

超临界水中碳酸钾成核机理的分子动力学模拟

针对超临界水对催化剂成核过程的影响机制问题,采用分子动力学模拟方法系统研究K2,CO3在不同温度和密度的超临界水中的成核过程.通过对体系的相互作用能、径向分布函数、配位数及体系氢键网络结构变化的分析,揭示了在K2,CO3成核过程中K+、CO32-与水分子间的相互作用机理.结果表明:在超临界态下,随着温度的升高、密度的降低,水溶液体系氢键结构破坏,水分子与K+和CO32-的作用急剧降低,K+和CO32-在静电作用下可冲破水分子的静电屏蔽,从而碰撞聚合形成离子对,继而进一步团聚成核;体系温度越高、密度越小,K2,CO3越易形成小而分散的团簇.     

超临界流体技术进行熔融肉豆蔻酸的微粉化

设计和搭建了一套能够进行熔融物制备固体微颗粒的实验装置,利用超临界CO2以及超临界N2制备肉豆蔻酸的超细微粒,研究预膨胀压力、预膨胀温度、喷嘴大小对颗粒大小以及粒径分布的影响.结果表明:在研究范围内,随着预膨胀压力(8～16 MPa)的增加,肉豆蔻酸颗粒粒径变小和粒径分布变窄;随着预膨胀温度(50～70℃)的增加,肉豆蔻酸颗粒粒径变大和粒径分布变宽;喷嘴大小(60～120μm)对肉豆蔻酸颗粒几乎没有影响;使用超临界CO2制备的肉豆蔻酸颗粒形貌为不规则形状,但颗粒可以方便地控制在0.5～2μm内;使用超临界N2制备的肉豆蔻酸颗粒形貌为球状,颗粒可以控制在0.5～20μm内.     

2,6-二甲基萘在含不同夹带剂的超临界CO2中溶解度的研究

利用流动法分别测定了2,6-二甲基萘在温度308.15K,318.15K,328.15K、压力范围9.0～29.0MPa时,在纯超临界CO2及以乙醇、丙酮和乙酸乙酯为夹带剂的超临界CO2中的溶解度.研究结果表明,三种夹带剂的加入均可以不同程度地提高2,6-二甲基萘的溶解度,其增大幅度为乙醇>丙酮>乙酸乙酯.此外还探讨了温度、压力对2,6-二甲基萘在超临界CO2中溶解度的影响,以及夹带剂的作用机理.     

合成气在超临界流体及F-T重质烃中的扩散行为研究

对CO和H2在483K、3．5MPa条件下，在充满F－T合成产物（平均相对分子质量400）或超临界正戊烷的催化剂微孔内的扩散速率、孔内气体浓度分布以及催化剂的内表面利用率进行了模拟计算。结果表明合成气在F－T产物中的扩散速率比超临界介质中低得多，从而造成了气相反应中从催化剂孔中到孔内显著的合成气浓度梯度及催化剂内表面利用率的下降，从理论上解释了超临界条件下CO转化率和烃收率优于气相反应的原因。     

超临界水中甲醛气化的实验研究

以葡萄糖在超临界水气化制氢中的中间产物甲醛为对象,研究了其在超临界水中的气化过程.结果表明:甲醛气化生成的气体产物主要成分是H2、CO2和CO,液体产物主要成分是CH3OH、CH3OCH2OCH3和CH3OOCH;反应温度、压力、时间以及物料含量对反应产物存在影响,其中压力和物料含量对气化过程影响较大;低压下低温有利于H2生成,高压下高温更有利于H2生成;反应时间长、甲醛初始含量低亦有利于H2的生成.根据气化后的气、液态产物及其含量,确定了甲醛在超临界水中气化转换的路径.     

超临界CO2流体中超声空化阈值的研究

为了研究超临界CO2流体中超声空化产生的可能性,根据超声空化阈值的基本理论和超临界CO2流体的物态数值,研究了超声空化阈值随空化泡初始半径、流体压力和温度的变化规律．结果表明：超临界CO2流体中超声阈值声压PB、阈值声强IB随空化泡的初始半径增大而减少;对超临界CO2流体,当压力较大或温度较低时,更容易产生空化;在空化泡初始半径相同的情况下,超临界CO2流体中的理论空化闽值比水中的理论和实际空化阈值均要低．     

超临界二氧化碳萃取鄂西烤烟挥发油的研究

采用正交实验法对超临界CO2萃取鄂西烤烟挥发油的条件进行了研究.考察了萃取温度、压力、CO2流量等因素对鄂西烤烟挥发油提取率的影响.得到了超临界CO2萃取鄂西烤烟挥发油的最佳实验条件:萃取压力15MPa、温度40℃、CO2流量45kg·h-1和时间80min,得率为2 86%.水蒸汽蒸馏提取率为0 96%.超临界CO2萃取的收率高,萃取时间短.     

蜂胶超临界CO2萃取物的体外抑瘤

采用MTT法研究蜂胶的超临界CO2萃取物（SE-P）对体外培养的肿瘤细胞生长的抑制作用,并和市售蜂胶乙醇提取物（ME-P）、蜂胶超临界CO2萃余物的95%乙醇提取物（RE-P）的抗肿瘤活性进行了对比;研究了不同萃取压力所得SE-P的抗肿瘤功效.SE-P在体外对肿瘤细胞U937,95D,SGC-7901和TE-1具有较强的抑制作用,SE-P对4株肿瘤细胞的最高抑制率和最高抑制率质量浓度均高于ME-P和RE-P.SE-P的抗肿瘤成分在各压力段都有分布,以10-15 MPa和20-30 MPa压力段抗肿瘤效果最好.研究结果表明,SE-P对体外培养的肿瘤细胞有较强的生长抑制作用.     

蜂胶超临界CO2萃取物的体外抑瘤

采用MTT法研究蜂胶的超临界CO2萃取物(SE-P)对体外培养的肿瘤细胞生长的抑制作用,并和市售蜂胶乙醇提取物(ME-P)、蜂胶超临界CO2萃余物的95%乙醇提取物(RE-P)的抗肿瘤活性进行了对比;研究了不同萃取压力所得SE-P的抗肿瘤功效.SE-P在体外对肿瘤细胞U937,95D,SGC-7901和TE-1具有较强的抑制作用,SE-P对4株肿瘤细胞的最高抑制率和最高抑制率质量浓度均高于ME-P和RE-P.SE-P的抗肿瘤成分在各压力段都有分布,以10～15 MPa和20～30 MPa压力段抗肿瘤效果最好.研究结果表明,SE-P对体外培养的肿瘤细胞有较强的生长抑制作用.     

CO_2超临界干燥制备SiO_2气凝胶及其表征

以正硅酸乙酯为原料,应用溶胶—凝胶两步催化法制备SiO2醇凝胶,醇凝胶用CO2超临界干燥后得到SiO2气凝胶.以比表面积和密度为评价标准,以CO2流量、超临界温度、干燥时间和超临界压力为实验因素,设计了四因素三水平的正交实验,研究CO2超临界干燥的工艺条件,并运用SEM、TEM、BET、FTIR对SiO2气凝胶结构、形貌及化学组成进行分析.结果表明：优化的工艺条件为CO2流量12 kg.h-1,干燥压力13 mPa,超临界温度45℃,干燥时间6 h.制得SiO2气凝胶的比表面积为927.37 m2.g-1,密度是0.195 6 g.cm-3,由球形纳米颗粒堆积而成,颗粒尺寸范围在0～20 nm左右,孔径分布主要集中在10 nm左右,是典型的纳米孔材料.     

稠油CO2混相体系性质研究

针对CO2在稠油开采过程中所起的作用,在室内对稠油CO2混相体系性质进行了研究。结果表明,在相同的温度下,随着压力的增高,原油对CO2的溶解度增大;同样压力的情况下,温度越高CO2的溶解度减小;CO2在油水系统油中所溶解的比例,随温度、压力的升高而减小,随含水量增加而下降;在温度一定的条件下,原油的黏度降低幅度随着压力增加、CO2溶解度增大而增大。     

CO_2跨临界双级压缩带中间冷却器系统

对双级压缩系统中间冷却器从理论上分析了带中间冷却器的双级压缩循环的性能规律.在给定的蒸发温度和气体冷却器出口温度下,系统存在最优的压缩机排气压力使得性能最优;同时在每一个压缩机排气压力下,也存在最优的中间压力使得系统性能最优;对比选择超临界CO2和亚临界CO2在管外、管内的换热及压降关联式,设计和模拟中间冷却器.建立带中间冷却器的双级压缩系统,通过实验探索此种双级压缩系统的规律,验证了带中间冷却器双级压缩系统最优压缩机排气压力和最优中间压力的存在以及在提高CO2跨临界循环性能的作用.利用自行设计的中间冷却器,在实验工况下,系统制冷性能系数可达2.5,制热性能系数为3.5.     

超临界CO2流体中空化泡共振频率的分析

为了探索超声强化超临界CO2流体中空化泡的共振频率特性,根据Rayleigh-Plesset方程推导出了空化泡共振频率随空化泡初始半径、流体压力和温度的变化规律.结果表明:超临界CO2流体中空化泡的共振频率随空化泡的初始半径增大而减小;随流体压力的增大先减小后增大,在流体压力约为18 MPa时达到最低值;并随流体温度的升高而增大.在相同的初始半径下,超临界CO2流体中空化泡的自然共振频率高于其在水中的自然共振频率.超声波频率与空化泡的自然共振频率相近时,空化泡在一个声周期内崩溃所需的声压最低.