外混式含盐废液喷枪雾化性能实验研究

以自主研发的单头外混式含盐废液喷枪和三头外混式含盐废液喷枪为研究对象,设计、建立一套雾化性能实验系统,研究雾化空气压力对喷枪雾化效果的影响以及水压力变化对喷枪流量及雾化质量的影响。研究结果表明,雾化空气压力越大,所达尔平均直径(SMD)越小,喷嘴的雾化效果越好,而且离轴线越近处,雾化效果越好。含盐废液经过三头外混喷枪的雾化后能够产生比较优质的盐,满足了处理含盐废液的要求。     

气动旋流雾化原油喷嘴雾化特性的实验研究

鉴于提高原油加热炉燃烧器的燃烧效率对油田节能降耗有着重要的经济意义 ,开发了新型内混式气动旋流雾化原油燃烧器喷嘴。为了评定喷嘴的雾化特性 ,在不同雾化压力下 ,应用可适性相位多普勒激光测速仪 (APV系统 )对喷嘴雾化场进行了实验研究。结果表明 ,在气液质量比小于 0 1、雾化压力 0 4MPa时 ,雾化液滴的索太尔平均直径小于 2 4 μm ,粒径分布较均匀 ;在雾化场中 ,沿半径方向浓度呈钟形分布 ,可明显改进喷嘴的燃烧性能。与其它气动雾化喷嘴相比 ,这种喷嘴需要的雾化气量小 ,尤其适用于边际油田或无配套蒸汽锅炉的原油加热炉燃烧器     

FCC催化剂的球形度及粒度分布控制方法

通过研究FCC催化剂喷雾成形过程中胶体液滴的干燥原理,分析了异形颗粒和粒径小于40μm的催化剂细颗粒产生的原因,设计了一种新结构雾化喷枪来控制异形颗粒产生、减少细粉生成.该新型喷枪可将冷空气引入到喷雾干燥塔内的料液锥状雾化层(雾锥)周围,隔断浆料雾化液滴与入塔高温气氛的直接接触,为雾化液滴建立了一个相对缓和的初始干燥环...     

外混合喷嘴液相孔尺寸对雾化性能的影响

借助"冷模"实验,以甲醇制丙烯(MTP)反应器外混合式雾化喷嘴为研究对象,分别选用N_2和H_2O为实验模拟介质,考察了液相孔结构与气液质量流量比(G/L)对雾化粒径分布、雾化角和雾化覆盖直径的影响规律。实验结果表明,当G/L=12.19、截面积比为0.022 3时,雾滴对应特征中值直径和最大直径分别为16.75μm和60.81μm,雾滴粒径分布介于5.49～40.89μm之间,雾化角达12.2°;且覆盖直径随着截面积比增大而略有增加,当液相通道内径为1.0 mm、液相环隙通道外径为12.22 mm和气相环隙通道内径为13.34 mm时,喷嘴对应覆盖直径达720 mm。     

流体动力式超声波喷嘴雾化特性的实验研究

根据超声波雾化机理和经过反复试验,研制了流体动力式超声波雾化喷嘴。分析了流体动力式超声波雾化的原理与特点,分别用水和180号重油作为介质对喷嘴雾化特性进行了实验,测试了不同雾化空气压力、液体压力条件下沿喷嘴轴向的粒径分布,并对雾化特性进行了理论分析。用水作为雾化介质时,雾化粒径在实验条件下基本保持在10~16μm;用180号重油作为雾化介质时,即使在入口温度50℃的低温下,雾化粒径在实验条件下亦保持在10~15μm范围内,证明该喷嘴对重油有良好的雾化效果,具有较大的应用价值。     

压力对泡沫驱封堵能力及气泡大小的影响

通过室内驱替实验研究了压力对空气泡沫渗流过程中的封堵能力和气泡大小的影响。结果表明:泡沫的封堵能力与压力成正比,压力为0.1MPa、5MPa和10MPa时,泡沫产生的阻力系数分别为48、58和70。气泡的直径与压力成反比,0.1MPa时,气泡平均直径约为7.38μm;压力为5MPa时,气泡平均直径约为5.46μm。压力为5MPa时,气泡与孔吼的匹配性比压力为0.1MPa时更好。     

催化剂喷雾成型雾化过程分步式模拟技术及验证

雾化过程是催化剂喷雾干燥成型技术中的关键控制步骤,雾化结果直接影响最终产品的粒径分布等性质。针对瞬态雾化过程难以采用试验方法测定其中间过程,且因过程复杂导致无法有效模拟计算的问题,采用将雾化过程分为一级雾化和二级雾化两部分进行分步模拟的方法,分别采用流体体积(VOF)模型对一级雾化的液膜撕裂过程进行模拟,采用流体体积-可变形组件模型(VOF-to-DPM)对二次雾化进行模拟,大幅降低了模拟计算量。结果表明：进料压力为4 MPa以上时,一次雾化足够充分,雾化液滴粒径基本不变;雾化液滴粒径呈双峰分布,较小粒径主要集中于40μm左右,较大粒径主要集中于95～100μm;进料压力越高,一次雾化越充分、雾化液滴初始速度越大,二次雾化产生的小粒径雾滴更多。对比模拟结果与试验结果可知,二者一致性较好,说明模拟计算结果具有较好的准确性。     

石英介质中甲烷水合物生成特性的实验研究

在恒容条件下,实验研究了甲烷水合物在不同粒径的石英介质体系中的生成特性。在不同初始压力(9MPa、12MPa和15MPa)、不同水浴温度(3℃、5℃、7℃和9℃)以及不同粒径(2μm、5μm和229μm)的条件下,研究了以上各因素对水合物生成规律的影响。实验表明,在粒径为2μm石英介质中,水合物的生成速度较快;在生成初期,水合物生成时体系温度迅速上升,温度的升高受到水合物平衡生成温度的限制;随着水合物生成量的增大,生成过程开始受到传质过程的控制;水的转化率随着水浴温度的降低与初始生成压力的增大而增大,但增大的幅度并不显著。粒径229μm的石英砂中,水合物的生成速度与最终水的转化率均明显低于粒径为2μm与5μm时,水合物的生成受到传质过程控制。     

流道结构对管式气液雾化混合器性能的影响

管式气液雾化混合器可在有限的管式空间内将液体吸收剂雾化为微米级液滴，实现高效的气液混合，进而显著增大气液接触面积、强化气液吸收传质过程，是天然气甘醇法脱水技术由塔式向管式转变的关键设备。为提高管式气液雾化混合器内液体射流破碎和气液分散混合性能，基于初始流道结构，提出3种改进流道结构。结合试验测试和数值模拟方法，探究流道结构对管式气液雾化混合器雾化混合性能的影响规律，对比筛选出更为合理的流道结构。研究结果发现：雾化压降随气量增大而增大，随气液比增大略有减小；雾化液滴粒径随气体流量和气液比增加逐渐减小；相同工况下菱形锥+带凸台流道结构的液滴粒径最小，粒径分布集中在37～60μm,较初始流道结构的粒径减小40%以上；同时该结构的雾化液滴体积分数最高，较初始流道结构的体积分数增加5～17倍。究其原因，菱形锥结构有助于引导横向气流均匀流动，有效减少壁面黏附，起到增强液滴破碎和减小液膜厚度的作用；凸台结构有助于增强气液分散效果，降低液滴平均粒径，增加雾化液滴体积分数。所得结论可推动管式天然气甘醇法脱水技术早日实现工业应用。     

"微爆"理论在重油催化裂化进料雾化中的应用

应用重油乳化燃烧中的"微爆"理论,采用复合非离子表面活性剂将重油催化裂化原料进行乳化,水以1～5μm的液滴均匀地分散在油中,形成稳定的油包水型乳化液;乳化原料同高温再生催化剂接触发生爆破雾化,改变了雾化方式,使原料液滴粒径减小至5μm左右,提高催化裂化反应效果,可改善焦炭选择性,提高轻质油收率.催化裂化中试工艺实验结果表明在相同的操作条件下,与未乳化原料比较,轻质油收率提高3.6～8.2个百分点,干气产率降低0.3～0.8个百分点,焦炭产率降低0.6～1.3个百分点;汽油和柴油的产品质量基本不变.     

无油螺杆压缩机在煤制乙二醇低压排放气回收的研究与应用

主要针对无油螺杆压缩机在煤制乙二醇含DMC低压排放气回收中的应用进行研究,提出并解决了压缩机工艺流程、螺杆压缩机选型、喷液介质选择以及循环喷液量、甲醇补液量、废液排放量、轴功率与排气温度的关系等关键技术问题。通过采用仿真模拟软件ASPEN进行分析,得到设计条件下[入口状态为0.002 MPa(表)/45℃,排气压力为0.25 MPa(表)]的最优出口操作温度(压缩机排气温度为78℃),与实际运行装置的数据进行对比,验证了研究的可靠性。该研究结果可用于指导螺杆压缩机在煤制乙二醇含DMC低压排放气回收领域的应用。     

甲醇制丙烯反应器雾化喷嘴的性能研究

甲醇制丙烯(MTP)反应器依靠喷嘴控制床层温度,对稳定反应条件起关键作用。以Lurgi公司MTP工艺的反应器喷嘴为研究对象,分别以氮气和水作为气相和液相的模拟介质,通过冷模实验,研究了气液相流量与入口压力的关系,测量了液相及气相两相工况下的雾化粒径和雾化角度等指标的变化规律,借助均匀性测量装置,测量了喷嘴的雾化覆盖直径。实验结果表明,喷嘴的气液相流量随入口压力增大而逐渐增加,液相喷嘴的雾化性能与孔径的尺寸相关,磨损或堵塞会对喷嘴性能产生不利影响;当气液两相工作时,雾化粒径大幅减小,雾化角度变小,冲击力较大且雾化覆盖范围缩小。     

气井超声速激波雾化喷管的PSV试验研究

天然气在开采过程中存在"气井积液"现象,为了排除积水并保障生产的连续性,采用了超声速激波雾化技术,为了验证该技术中心喷管的雾化效果,利用粒子阴影图像测速技术(PSV),对比分析了拉瓦尔喷管和直孔喷管在不同进口压力条件下的雾化性能;利用数字图像处理算法,同步测量液滴粒径和液体速度,验证了拉瓦尔喷管雾化技术的有效性和可行性。研究结果表明:气相被喷管加速之后,可以促进液滴破碎为小液滴,从而起到雾化作用;利用PSV技术证实了拉瓦尔喷管的雾化性能要优于直孔喷管,液滴随着来流气相压力的增大获得了更大的动能,在与速度更高的气体碰撞之后,液滴平均粒径进一步减小;气相中应该添加另一种示踪粒子,使该粒子的跟随性好,且其粒子图像能与液滴的图像区分开,由此进一步获得气相和液相的流场分布。研究结果可以为低产气井的积液排除提供技术支撑。     

CO2注入对储层多孔介质及赋存流体性质影响实验研究

明确CO2注入对储层多孔介质及赋存流体性质的影响规律是分析油藏条件下CO2驱油机理和确定提高采收率潜力的基础。开展了不同压力条件下CO2与岩心静态接触实验和岩心驱替实验,测试了CO2注入前后岩心物性及微观孔喉结构和地层流体主要离子含量、采出原油组分、黏度及其沥青质含量等特征参数。实验结果表明:CO2注入压力由5 MPa升至20 MPa过程中,储层多孔介质平均孔隙度增大19.16%,平均渗透率降低11.23%,直径为100~150μm的孔隙空间增加9.73%,直径小于1.5μm的喉道空间增加15.83%,岩心亲水性显著增强;随着CO2在不同压力下的逐渐注入,地层水中Ca^2+和HCO-3含量增大,采出原油中C 5~C 33组分含量呈现先增大后基本不变的规律,采出原油黏度及其沥青质含量呈现先迅速降低,后保持不变的规律。     

丙烯腈装置焚烧炉余热回收系统积灰分析

丙烯腈装置废气、废液焚烧炉的余热回收系统因炉管表面积灰严重,所产生的过热蒸汽的温度由408℃下降至348℃,不能满足生产需要。分析了积灰的组成和形成机理,提出了减少燃料油和废液中的盐分和重金属、适当降低燃烧的过剩空气系数等措施。     

不同液相孔径对MTP反应器喷嘴雾化性能的影响

MTP反应器喷嘴是双通道外混合式雾化喷嘴,其液相孔直径能够影响喷嘴的雾化性能,尤其影响到索泰尔平均粒径和粒径分布等相对应的性能。设计不同直径的液相孔,利用N_2–H_2O模拟系统,通过"冷模"实验,考察了不同液相孔直径下MTP反应器喷嘴液相流量与压差的关系,研究了不同气液质量比下液相孔直径与索泰尔平均粒径、粒径分布之间的关系。结果表明,当气液质量比介于8.70~20.32之间时,索泰尔平均直径随液相孔径的增加先降低后增加,其变化范围介于0.2~2.6μm之间。一次雾化后,喷嘴粒径分布随着液体质量流量增加逐渐变宽;二次雾化对应粒径分布介于5.1~48.8μm之间。     

渣油乳化技术

渣油直接做为锅炉燃料,在燃烧过程中,由于其粘度大,不易雾化,易结成“碳粒”而燃烧不完全,从而降低燃烧效果,同时造成环境污染,渣油与乳化剂和水混合,通过机械搅拌,混合,剪切,可以使水以水于10um直径的颗粒均匀地,稳定地分散到连接的油相中,形成 油包水型乳状液（W／O）,称为乳化渣油,将乳化渣油用做锅炉燃料,油包水型乳状液滴在燃烧过程中形成爆裂,使渣油燃烧充分,提高了燃烧效率,同时降低了、碳粒”和NOx,CO的生成量,减少了因烟气排放造成的环境污染,经实验测试,乳化渣油掺水率为10％时,加热炉效率可提高8％,烟尘排放浓度可下降15％,NOx排放浓度下降20％,CO排放浓度下降20％。     

渣油悬浮床加氢裂化反应中助剂的作用机制

采用光学显微镜、激光粒度仪、XRD等分析手段对助剂在催化剂分散硫化过程中的影响进行了研究。结果表明,助剂的加入能提高催化剂在渣油中的分散度,添加SA1后,催化剂前体溶液在渣油中分散形成的液滴直径从3.0μm减小到2.0μm以下;分散硫化完成后催化剂颗粒平均粒径从1.19μm减小到0.59μm。XRD分析表明,助剂可以提高催化剂硫化态NiS₂和Fex-1Sx晶体的晶粒分散度,促使它们之间的接触更为充分,使部分镍原子取代铁原子占据Fex-1Sx晶体上的某些晶格,形成高分散度的FeNiS2混晶。     

渣油悬浮床加氢裂化反应中助剂的作用机制 Ⅱ．助剂对催化剂在渣油中分散的影响

采用光学显微镜、激光粒度仪、XRD等分析手段研究了助剂在催化剂分散硫化过程中的影响.结果表明,助剂的加入能提高催化剂在渣油中的分散度,添加助剂SAl后,催化剂前体溶液在渣油中分散形成的液滴直径从3.0 μm减小到2.0μm以下;分散硫化完成后催化剂颗粒平均粒径从1.19μm减小到0.59 μm.助剂可以提高催化剂硫化态NiS2和Fex-1Sx晶体的晶粒分散度,促使它们之间的接触更为充分,使部分Ni原子取代Fe原子占据Fex-1Sx晶体上的某些晶格,形成高分散度的FeNis2混晶.     

黏性流体的二次雾化特性

 针对渣油沥青气化工艺,以高温下渣油沥青的雾化为研究背景,选择与其物性相近的甘油水溶液作为模拟介质,进行了黏性液体二次雾化的实验。利用高速摄像仪和图像处理软件,对单个液滴在不同条件下的破裂模式、特征尺度、破裂时间和破裂后的平均液滴直径等进行了观察和分析。结果表明,随着韦伯数(We)的增加,甘油液滴的破裂依次呈现5种不同的模式：袋状破裂、袋状-雄蕊破裂、双重袋状破裂、剪切破裂和爆发式破裂。在低 We 下,液滴直径最大变形率基本相同;在高 We 下,总破裂时间明显缩短,破裂产生的液滴粒径很小,雾化效果良好。