氢气-空气预混气体火焰在管道阻火器内传播特性试验研究

通过建立试验装置，对氢气-空气预混气体火焰在不同管径波纹管道阻火器中的传播特性进行了试验研究。试验结果显示，氢气-空气预混气体在管道阻火器内的爆炸过程分为等压燃烧、压力快速上升和压力振荡3个阶段。爆炸过程中压力剧烈波动，随着管径的增大压力波动愈发明显，而火焰传播速度没有明显的变化规律。管径15 mm管道阻火器内压力上升速率急剧增大，升压持续时间仅0.5 ms。随着长径比的增大，阻火速度呈近似线性增大趋势。长径比为30时，阻火单元能使火焰淬熄，长径比增大到40时部分阻火器阻火失败。在相同的氢气体积分数下，火焰传播速度沿管道长度方向基本呈递增趋势，最大火焰传播速度发生在氢气体积分数为30%时。当阻火单元厚度增大到原阻火单元厚度的2倍时，虽然爆炸压力略有增大，但火焰传播速度呈现递减趋势，阻火器的阻火能力明显提高，双层阻火单元下的火焰淬熄效果明显优于单层阻火单元。     

地质体中天然氢气成因识别方法初探

氢气作为一种清洁能源，已得到国内外越来越多的重视。近年我国加快氢能经济建设，对氢气的生产与储存提出了较高的要求。目前氢气的主要获取方式为人工制取氢气。了解自然界中是否存在高含量氢气，其成因如何，是能否发现并利用天然氢气的前提所在，但能否持续获得天然氢气，目前研究较弱。对氢气成因的判别，特别是深源成因与浅源成因主要依靠伴生稀有气体同位素组成特征进行判断，而部分天然气难以测定稀有气体，给氢气成因识别带来了困难。基于不同构造部位氢气及伴生气的含量、同位素组成等分析测试结果，分析美国堪萨斯(Kansas)盆地高含量氢气的持续时间和含量变化特征。并提出了基于甲烷—氢气含量关系与氢气氢同位素组成的氢气成因判别方法，降低了氢气成因识别的难度。认为地下条件下存在氢气补充机制，可以持续获得高含量天然氢气，板块碰撞带周边是高含量氢气的有利分布区。可以以氢气的氢同位素组成-700‰(VSMOW)和ln (CH₄/H₂)值划分氢气来源:壳源氢气的δD值一般大于-700‰，而ln (CH₄/H₂)值小于-8；幔源氢气的δD值一般小于-700‰，而ln (CH₄/H₂)值大于-4；富CO₂流体在地表被氧化后剩余的氢气，其δD值大于-700‰，而ln (CH₄/H₂)值大于-8；深源富氢流体在地表被氧化后，剩余氢气的δD值小于-700‰，而ln (CH₄/H₂)值小于-4。该方法可以在不测定稀有气体组分及同位素组成的条件下，对氢气成因进行快速分类。      

焦炭气化的发展前景

因天然气和电价上涨，氢气(用于加氢处理生产清洁燃料)和蒸汽需求上升，而又有低价焦炭供应，使炼制商和电力生产商热衷于石油焦炭气化。面对重质原油加工和焦化装置增多，世界石油焦供应过剩，致使焦炭气化倍受关注。     

集成制氢提纯单元的氢气系统优化

为解决炼油厂加氢工艺氢气的亏缺问题，优化氢气系统，提高氢气的有效利用率，对集成制氢提纯单元的氢气系统进行详细的物料衡算分析，提出两种氢气提纯回用案例，利用改进问题表法确定氢气公用工程、中变气和制氢原料天然气的流率优化值。结果表明，在集成制氢提纯单元的氢气系统中，直接利用提纯中变气并对氢气系统进行整体优化，可以减少33.0%的制氢天然气用量和66.3%的氢气公用工程的用量。     

氢气在石油馏分中溶解度的测定

在温度为２２～２５０℃和压力为２～ １２ ＭＰａ条件下,测定了氢气在甲苯、正庚烷、汽油、柴油、蜡油和常压渣油馏分中的溶解度。结果表明,氢气在甲苯、正庚烷和石油馏分中的溶解度随温度和压力的提高而增加,也随馏分沸点的上升而增加,但氢气在常压渣油中的溶解度小于在蜡油和柴油中的溶解度。     

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在油气成因理论研究以及新型能源的研制和开发领域中,氢气都占有极其重要的地位。在含油气盆地、构造活动带、地热区和火山岩区都已经发现富含氢气的天然气藏。研究表明,这些天然气中氢气含量极不均一,而且其同位素D值远远高出一般天然气中烷烃的氢同位素D值;这些氢气主要来源于幔源氢气、高温下H₂S或CH₄的分解、水岩反应和水在辐射作用下的分解等。由于其较强的还原性,深部的氢气在上升的过程中也可以与盆地的流体或岩石发生反应,促进烃源岩生烃或者改善已形成油气的品质。氢气也可以作为工业原料或新型燃料直接应用。     

基于MILP模型的氢气供应链路径优化

随着中国对可再生能源重视程度的日益增加，氢能需求量可能会呈大幅度增长趋势。促进氢能产业的发展，首先需要考虑实现高效、经济的氢气供应运输途径。为此，综合考虑氢气需求量、制氢厂产量、供应链运输能力、不同方式运输费率、新建基础设施投资等因素，以氢气供应链系统运行总费用最小为目标函数，建立了混合整数线性规划（Mixed Integer Linear Programming,MILP）模型，并以中国南方某区域为研究实例，计算求解获得不同氢气需求量场景下的最佳氢气运输方案。研究结果表明：(1)现有模型主要考虑运输方式在制氢厂至氢气需求地之间的经济性，并在建立的模型上分析氢气供应链的安全性和减碳效果；(2)在现有氢气市场需求量的情况下，氢气通过长管拖车短距离输送、天然气掺氢管道输送是较好的选择；(3)随着未来氢气利用市场规模扩大、需求量增加，新建纯氢管道则逐渐表现出较好的经济性。结论认为，研究建立的MILP模型对优化氢气供应运输方案具有较好的效果，有助于为不同实践场景下的氢气运输方案选择提供参考与借鉴。     

单套千万吨级炼油厂氢气平衡分析

为提高氢气管理水平，确保全厂氢气平衡，以国内首例单套千万吨级炼油厂为研究对象，对该厂氢气平衡状况进行了探讨。通过对该厂两种工况下的氢气平衡数据进行分析，认为该厂产氢能力具备一定设计裕度，氢气平衡能力弹性较强。同时，对该厂平衡氢气采用的主要策略进行了总结，对单套千万吨级炼油厂氢气平衡具有一定借鉴意义。     

燃料电池车用氢气纯化及供应技术工业应用总结

燃料电池车用氢气纯化及供应技术是一种将炼化氢源通过模块化组合提纯工艺生产满足GB/T 37244—2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》要求的氢气，并形成配套供氢母站设施的技术。主要介绍了燃料电池车用氢气纯化及供应技术的基本原理、工艺特点、主要设备特点及工业应用情况。该技术开发了多种吸附剂以及快周期变压吸附氢气纯化工艺，占地面积小，投资低，供氢母站流程设计灵活，氢气产品纯度达到99.999%,杂质含量满足GB/T 37244—2018的要求，吸附周期在3～10 min且可连续调节，20 MPa燃料电池车用氢气生产成本低于20元/kg,有利于推动车用燃料氢气的市场应用和加氢站建设。     

内蒙古自治区商都盆地新生界氢气成因

研究内蒙古自治区商都盆地地层中氢气的成因与分布，探索富含氢气的天然气藏形成的可能性，可以指导该区下一步的勘探。为此，通过研究地质、钻井、录井、同位素组分地化分析等多方面的资料，进行了该区氢气成因的综合研究和聚集模式的初步分析。结果发现：该区天然气中有相对高含量的氢气，同时伴生有二氧化碳、氮气、稀有气体等成分，但基本不含烃类气体；该区具有幔源气形成、运移的地质条件，其氢气等具有幔源无机成因的同位素组分特征；不同井的相同层位具有相似的氢气显示，表明氢气的分布具有一定的广泛性。最后认为，该区的氢气属无机成因，地壳深部的无机气体沿深大断裂垂向运移到上部沉积地层中是其主要的聚集模式，该区具有无机气勘查的良好前景。     

氢夹点原理及其应用

本文介绍了氢夹点的基本概念和原理，采用剩余氢量法计算氢气网络系统的氢气公用工程最小化的方法，以获得最优的氢气供应方式。并以国内某炼油厂的氢气网络为例，给出该氢气网络的优化结构，为系统的合理用氢提供了理论依据。     

制氢过程低温热利用夹点分析

利用夹点分析技术对制氢工艺低温热源利用进行了研究，提出了合理利用节能方案，并对节能方案进行模拟计算与技术经济分析，使低温热源的利用率由原来的５３－８９ ％ 上升至７２－３６ ％ ，１０ ０００ ｍ ３ 氢气（ 标准体积，下同） 的成本下降了６９ 元。     

燕化公司氢气资源现状及综合利用对策

介绍了燕化公司工业氢气和含氢气体性质、产量及氢气平衡，提出了综合利用氢气资源的对策。     

氢气在馏分油中溶解度的模拟研究

采用Aspen Plus软件建立了氢气在馏分油中溶解度的计算模型，对比分析了直馏汽油、柴油、蜡油、渣油4种馏分油中氢气溶解度随温度和压力的变化规律，进一步研究了馏分油中烃类组分的碳链长度、饱和度、结构对氢气溶解度的影响。实验结果表明，在馏分油中氢气的溶解度随压力的增加而增大；在一定温度范围内，馏分越重，氢气的溶解度越大；高温条件下氢气的溶解度受馏分油中环烷烃、芳烃等组分的影响；馏分油中烃类组分碳链越长、饱和度越高、支链越多，氢气的溶解度越大。     

炼钢焦炉煤气提纯氢气与天然气转化制氢经济性对比

利用炼钢焦炉煤气提纯氢气满足炼油厂对氢气的需要,是实现资源优化利用的可行措施。为考察焦炉煤气制氢的经济性,从制氢成本和二氧化碳排放量两个方面,将焦炉煤气提纯氢气同天然气转化制氢两个工艺路线进行对比。焦炉煤气制氢的经济性取决于电价和天然气价格,在电价相对稳定的条件下[0.68 RMB$/(kW·h)],天然气价格高于2.64 RMB$/m3时,焦炉煤气制氢的成本更低,而且随着天然气价格上升,这种优势更加明显。焦炉煤气提纯氢气工艺的碳排放量较天然气制氢高约3%。如进一步考虑回收因钢铁企业需增加作燃料的天然气压力能,可降低焦炉煤气制氢成本632×104RMB$/a。     

高压储氢容器及输送管道选材与设计标准综述

氢脆是接触高压氢气的金属材料发生材料力学性能劣化的现象，是高压氢气压力容器和压力管道运行中的高危失效因素，而材料的选择和设计是控制氢气容器及管道氢脆风险的主要措施。为总结提炼现行工程规范对高压储氢容器及管道选材和设计的特殊考虑，调研了多项国内外涉及高压氢气容器和管道的标准，重点归纳了适用范围、选材及关键设计要点；通过国内外相关标准的对比分析，指出国内尚缺乏系统性的标准体系，建议现阶段高压氢气压力容器和压力管道设计按美国机械工程师协会(American Society of Mechanical Engineers, ASME)相关标准开展选材和设计，并进一步开展基于性能的设计及相应的材料测试方法研究。     

氢气的一步净化法——变压吸附法的新进展

概述由于世界原油的平均硫含量日益上升,再加上各国对环境保护的要求越来越严格,使得加氢精制和加氢裂化的应用越来越广泛。因而,氢气供应的来源——制氢工业也取得了很大的发展。例如,美国炼厂1977年底制氢能力就达到4,700万米~3/日,预计1980年世界炼油工业氢气总需求量(包括重整     

非燃烧方式氢气放空系统本质安全设计研究

氢放空系统是在正常生产或紧急情况下，将氢安全、可靠地排放至大气的系统。但是氢气为易燃易爆气体，点火能低，微小的静电、微弱的火星就能点燃氢气。氢排放系统的本质安全设计要选择合适的排放方式，在合适排放方式的基础上，还要考虑到燃爆、静电、雷电、排放管材料、排放管内氢气流速、排放口高度及方向、阻火器等因素的影响。国家现行标准对氢气放空系统设计的规定相对简单，为了氢能产业的健康发展，建议加强对相关标准的研究，完善标准中的安全条款，开发专用的氢气放空系统。     

炼油厂氢气网络的窄点分析

介绍了氢气网络优化的窄点分析方法，对典型炼油厂现有及规划氢气网络 进行窄点分析，可获得约5%的理论氢气节约量，创造良好的经济效益及环境效益，对规划的 氢气网络结构提出优化途径，并就国内如何开展这一领域的研究提出建议。     

氢夹点原理及其应用

文中介绍了氢夹点的基本概念和原理，将氢气网络中的装置分为氢源和氢阱，以最小公用工程最小为目标，以求得最优的氢气供应方式。并以国内某炼油厂的氢气网络为例，给出该氢气网络的优化结构，为系统的合理用氢提供了理论依据。