静电分离催化裂化油浆中固体颗粒及其组成的研究

采用自制的静电分离装置,对某重油催化裂化装置外甩的催化裂化油浆(FCCS)进行静电分离实验。考察分离时间、温度、填料粒径、电场强度及分离级数对静电脱除效率的影响,并采用SEM,EDS,XRD等方法对固体颗粒进行表征。实验结果表明,静电脱除效率,随静电分离时间的延长先增大后趋于稳定,随温度的升高而增大,随填料粒径的减小而增大,随电场强度的增加先增大后有所降低;适宜的分离条件为:分离时间25~30 min、温度140~160℃、填料粒径2.0~2.5 mm、电场强度3.5 k V/cm,在此条件下经三级静电分离可使静电脱除效率最高达到99%,FCCS中的固体颗粒含量由4 200 mg/L降至50mg/L以下;FCCS中的固体颗粒主要由催化剂细粉、焦粉和金属锑组成。     

超声波作用下油中水滴的运动与变形特性

采用显微高速摄像系统结合图像处理技术对超声波作用下油中水滴的运动与变形行为进行了拍摄和分析。结果表明,超声波作用显著影响油中水滴的运动轨迹、速率以及振荡幅度和频率,水滴作类正弦振荡运动,粒径为200～400 μm的水滴振荡运动最为剧烈;随超声波声强的增加,水滴振幅先增加后减小,在本实验体系下的临界声强为4.89 W/cm²。超声波作用下,油-水界面被周期性拉伸和压缩,水滴呈周期性变形,其变化周期和振荡周期一致。随水滴粒径的增大,其最大变形度先减小后增大;随油相黏度、油-水界面张力的减小以及声强的增大,水滴最大变形度增加。     

催化剂喷雾干燥数值模拟与研究

基于CFX中的PTM模型,进行烟气-颗粒两相流模拟,预测废气出口温度、颗粒出口温度、平均粒径等,仿真结果与实验数据具有较好的一致性。在进风温度、进气量、进料量以及料液温度不变的情况下,研究了雾化盘转速对于产品平均粒径、水分蒸发量、蒸发速率、颗粒停留时间等的影响,研究发现,平均粒径随雾化转速升高而减小,拟合的曲线可用来预测产品平均粒径,颗粒平均停留时间、蒸发速率随转速升高而增加,并根据合格的催化剂产品对粒径、含水量的要求确定了合理的转速范围为6628～8923r/min,为控制催化剂品质提供了指导。     

文丘里型气动喷砂喷嘴冲蚀模拟分析

为研究气动喷砂枪喷射颗粒对喷嘴造成的冲蚀磨损情况,选取文丘里型气动喷砂喷嘴为研究对象,运用CFD软件对其内部流场及颗粒运动特性进行仿真模拟分析;通过改变收缩角度、颗粒粒径及质量流率进一步分析喷嘴冲蚀速率变化的规律。结果表明:喷嘴的冲蚀区域主要集中在喉管及收缩管出口区域;随着收缩角度的增加,喷嘴最大冲蚀速率逐渐增大,采用30°、45°收缩角度的喷嘴时,颗粒并未出现"回弹"的现象,采用60°收缩角度的喷嘴时,部分颗粒出现"回弹"现象,通过观察不同收缩角度喷嘴内颗粒撞击壁面的位置可知,撞击点出现"滞后"现象;喷嘴的最大冲蚀速率随颗粒粒径的增加先减小再增加再减小最终趋于稳定;喷嘴最大冲蚀速率随颗粒质量流率的增加逐渐增大,并且拟合曲线近似呈现线性关系。可见,应根据流体介质中实际颗粒粒径分布情况,合理控制颗粒的质量流率并选取喷嘴适宜的收缩角度以减轻颗粒对壁面的冲蚀作用。     

预交联聚合物凝胶颗粒分散体系的流变性能

 采用HAAKE RS600型流变仪、膜过滤实验及激光粒度仪和光学显微镜，研究了预交联聚合物凝胶颗粒分散体系的流变性能、封堵性能和颗粒的形态、大小。结果表明，预交联聚合物凝胶颗粒分散体系的表观黏度和弹性随溶胀时间的增加而上升；当溶胀时间为10~15d时，体系的表观黏度达到最大值；随剪切速率增加，体系的表观黏度降低，表现出明显的假塑性体系的性质，而且为非依时性体系。预交联聚合物凝胶颗粒的固体特性较明显，能够对1.2μm的纤维素膜形成一定的封堵，且随溶胀时间增加，其封堵能力先增加后降低。预交联聚合物凝胶颗粒的粒径随溶胀时间的增加而增大，10d之内溶胀较快，10d之后粒径基本保持不变。溶胀后的预交联聚合物凝胶颗粒大小是溶胀前的几倍至十几倍。     

脉冲电场下液滴极化变形的数值模拟

为深入探究脉冲电场下的电脱水机制,基于COMSOL技术,采用电场和流场耦合的相场方法,建立了在脉冲电场下油包水乳状液液滴极化变形的二维模型,研究了液滴极化变形的影响规律。研究结果表明:随着电场强度的增加,液滴振荡变形的幅值增大,液滴变形度曲线上升沿的过冲现象逐渐减弱,下降沿的过冲现象逐渐增强;随着液滴界面张力的减小,液滴抵抗电场极化变形的能力大幅降低,其极化变形程度以及随脉冲电场的振荡幅度显著增大;随着电场频率增加,乳状液容性负载变化,液滴受到的偶极聚结力小幅增大,极化变形程度提高,液滴变形周期缩短;随着液滴粒径的增大,施加于液滴两端的电场力增大,液滴内外压差减小,液滴的变形度及振荡幅度增大。研究结果可为脉冲电场静电破乳机理的深入研究提供理论依据。     

振动对水泥颗粒堆积效果影响规律研究

振动对水泥颗粒堆积行为的影响直接决定着水泥石强度特征,也是保障振动固井施工质量的关键因素。利用EDEM离散元数值模拟软件计算了振动对水泥颗粒充填率的影响规律。结果显示:在振动参数方面,颗粒充填率随振动频率的增加而单调递增,随振幅的变化呈现二次函数关系,在振幅1 mm处颗粒充填率最高,在振动时间达到0. 2 s以后,振动对颗粒充填率的提升幅度基本恒定,水平振动对颗粒充填率的提高幅度约为垂直振动时的3. 08倍;在颗粒形貌方面,振动对不同尺寸、不同圆球度颗粒充填率均有提高,颗粒尺寸越大提高效果越显著。此外,不同尺寸颗粒混合后的充填率最高可提升40. 22%,不同圆球度颗粒混合后充填率可提高8. 33%。由于实际水泥颗粒无法保证均匀一致的粒径和圆球度,因此通过施加机械振动来改善颗粒堆积效果是提高水泥石强度的有效手段。     

沉积物粒度及组分与天然气水合物合成速率关系实验

天然气水合物快速合成在水合物技术工业化中至关重要,故研究水合物合成速率的影响因素具有重要意义,但沉积物粒度及组分与水合物合成速率关系的实验数据严重不足。为此利用自制水合物装置,在3℃、10 MPa轴压及围压、SDS体系下合成天然气水合物沉积物,建立了不同沉积物粒径大小、粒径占比与水合物合成速率的关系模型。结果表明:水合物合成速率随沉积物粒径增大而下降,下降幅度逐渐减小;沉积物粒径足够小时,水合物合成速率与沉积物介质类型关系不大;不同粒径占比下,随着小粒径介质占比增大,水合物合成速率先上升后下降,且小粒径介质达到一定占比时,水合物合成速率大于单一介质;沉积物粒径大小和占比主要改变了沉积物颗粒的比表面积大小,进而影响水合物合成速率。这对天然气水合物快速合成有一定的参考价值,有助于推动水合物技术工业化进程。     

聚合物多元醇黏度的研究

考察了固含率、颗粒粒径及其分布、温度和剪切速率对聚合物多元醇(POP)相对黏度的影响;建立了关联POP的颗粒粒径及其分布、温度、固含率的浓POP的相对黏度模型。拟合结果表明,POP的相对黏度随固含率的增加而增大;对于粒径分布指数小的POP,POP的颗粒粒径越大则POP的相对黏度越低,对于粒径分布指数大的POP,小粒径POP粒子的增黏作用占主导地位;在低温区间(295～320 K)POP的相对黏度随温度的升高而急剧下降,在高温区间(320～350 K)POP的相对黏度基本不随温度的变化而变化;高固含率的POP的相对黏度随剪切速率的增加呈非牛顿流体特性。     

水包油悬浮液稳定性模拟试验研究

通过配制模拟气田采出悬浮液,借助激光粒度仪、紫外分光光度计和Zeta电位仪,研究了固体颗粒、矿化度、泡排剂等对悬浮液稳定性的影响。结果表明:随着黏土颗粒浓度的增加,悬浮液的粒径中值减小、稳定性增强;矿化度对乳状液的稳定性有抑制作用,随矿化度的升高,乳液滴的粒径中值和Zeta电位逐渐增大,稳定性降低;不同黏土矿物由于组分差异,对油水润湿性不同,使固体颗粒在油水界面上的吸附有一定差异,最终导致不同黏土颗粒对乳状液的稳定性不同;在一定范围内,乳状液的粒径随泡排剂浓度增大而减小,稳定性增强。     

旋风单管排尘锥内颗粒沉积黏附的数值研究

采用数值模拟与理论分析的方法,建立了旋风单管内的颗粒壁面沉积黏附模型,在此基础上考察了吃力量、操作温度、进料浓度、进料粒度等因素对排尘锥颗粒沉积的影响规律。结果表明：边壁气流剪切速度是影响颗粒沉积的关键,处理量增加,边壁处被分离颗粒浓度升高,且近壁气流剪切速度增大,排尘锥颗粒沉积黏附增加;操作参数及进料参数均影响颗粒壁面沉积,其中操作温度主要通过影响颗粒杨氏模量对颗粒壁面沉积黏附产生影响,温度升高导致颗粒杨氏模量降低,颗粒壁面沉积增加;进料浓度增加,颗粒与壁面碰撞几率增加,使得排尘锥段颗粒沉积加剧;1~10 μm的微颗粒在排尘锥内滞留时间较长,易于沉积黏附。     

PODE/柴油混合燃料燃烧颗粒的粒径分布及微观结构

以高压共轨柴油机为样机,采用发动机排气粒径谱仪(EEPS)和高分辨率透射电镜(HRTEM),考察了聚甲氧基二甲醚(PODE)/柴油混合燃料燃烧颗粒的粒径分布规律及微观结构特征。所用燃油为纯柴油、PODE体积分数(掺混比)分别为10%、20%和30%的PODE/柴油混合燃料。结果表明,在最大扭矩转速100%负荷时,与柴油相比,混合燃料燃烧颗粒的核模态颗粒数量增加,积聚态颗粒数量降低。随掺混比的提高,排气颗粒的数量浓度分布、质量密度分布、质量累积分布和质量中位径均向小粒径方向偏移。掺混PODE后燃烧颗粒的微观结构主要呈团状分布;与柴油相比,混合燃料颗粒的层面间距和微晶曲率增大,微晶尺寸减小,而颗粒的盒维数增加,团聚程度也有所提高。     

外源产甲烷菌降解褐煤产气实验研究

为研究外源菌降解褐煤产气能力，从厌氧消解污泥中提取产甲烷菌群，以褐煤为碳源进行菌种驯化，开展产气实验，并对驯化后菌群的产气影响因素进行实验研究。驯化实验发现：驯化后该菌群初始产气时间由驯化前的12 d缩短为6 d，且30 d内产气总量增加了29.2%；经检测，生成气体主要为CH4和少量CO2，未检测到重烃气。产气影响因素实验表明：该菌群最佳产气初始培养基pH值为7.0，产气量分别约为初始pH值为6.4、7.4时的1.9倍和2.4倍；煤的粒径也是影响产气量的因素之一，表现为粒径越小，产气量越大，但产气量随粒径变小变化不明显；培养基本身产气量约占总产气量的50%，原因可能是其中添加了微量L-半胱氨酸（0.5 g/L）和酵母浸出液（1 g/L）。图5表1参22     

外源产甲烷菌降解褐煤产气实验

为研究外源菌降解褐煤产气能力,从厌氧消解污泥中提取产甲烷菌群,以褐煤为碳源进行菌种驯化,开展产气实验,并对驯化后菌群的产气影响因素进行实验研究。驯化实验发现:驯化后该菌群初始产气时间由驯化前的12 d缩短为6 d,且30d内产气总量增加了29.2%;经检测,生成气体主要为CH4和少量CO2,未检测到重烃气。产气影响因素实验表明:该菌群最佳产气初始培养基pH值为7.0,产气量分别约为初始pH值为6.4、7.4时的1.9倍和2.4倍;煤的粒径也是影响产气量的因素之一,表现为粒径越小,产气量越大,但产气量随粒径变小变化不明显;培养基本身产气量约占总产气量的50%,原因可能是其中添加了微量L-半胱氨酸(0.5g/L)和酵母浸出液(1 g/L)。     

地震勘探中特殊震源的研制与应用

本文基于腔震源的纵波位移方程、激发子波的振及频率与药量的关系等理论,总结了纵波质点位移与药量成正比、振幅谱均方值与空穴半径的3／2次方成正经的定量关系。在此基础上,研制了垂直延迟叠加震源、 聚能弹震源和爆炸地震锤震源。垂直延迟垒加震源通过控制药方式和控制炸药爆炸速度来达到与围岩的最佳匹配,最大限度地利用其激发的能量,激发出高频成分丰富、频带宽、高频能量高的地震信号。聚能弹震源采用定向聚能的原理,使激发的能量集中向下,减少了对地面的冲击。爆炸地震锤辰原由射流抛射锤头撞击,激发的地震波具有较高的频率,同时弥补了聚能弹震源能量利用率不高的缺点。这三种震源可适用于各种地表条件和地质任务的勘探,应用效果较好。     

PP粒度分布的工艺控制

聚合工艺控制参数如催化剂颗粒的粒径、聚合反应温度、聚合物浆液的平均停留时间等的波动,会导致四粒度分布变宽而引起下游工艺系统的堵塞。针对影响PP粒度分布的诸因素,对工艺控制条件进行了优化。     

水力压裂工况下42CrMo材料冲蚀磨损特性研究

利用自制的喷射型冲蚀磨损试验机,研究了水力压裂工况下高速携砂液对高压管汇材料42CrMo钢和45#钢的冲蚀磨损作用。研究结果表明,随着携砂液中砂粒质量浓度和粒径的增大,材料的冲蚀磨损量相应增多;材料的冲蚀磨损量随冲蚀速度的提高而显著增多,冲蚀速度与冲蚀磨损量呈一定指数关系,冲蚀粒子粒径和冲蚀速度对材料冲蚀磨损量的影响可概括为冲击粒子动能的影响;在粒子高速冲击时,42CrMo钢比45#钢具有更好的耐磨性,这是由材料本身的性能决定的。     

影响丙纶短纤维比电阻的因素

在以丙纶切片为原料的丙纶短纤维生产装置上考察了上油辊转速、油剂组成、油剂的均匀性、分析测定环境的温度、湿度等因素对丙纶短纤维比电阻的影响.结果表明,上油辊转速和油剂的均匀性对丙纶短纤维的比电阻均有较大影响,为维持生产运行,应调节油辊转速,使丙纶短纤维的含油率达到0.50％～0.65％;与油剂A相比,使用油剂B时丙纶短纤维的比电阻较小;为获得准确的测定结果,应将分析环境的温度及湿度控制在适当范围内.     

粒子冲击钻井钻头喷嘴流场数值模拟研究

为了考察粒子冲击钻井过程中,粒子流经钻头喷嘴的加速过程和流场分布规律,应用Fluent对粒子进入喷嘴后的流动进行数值模拟研究。运用标准κ-ε双方程模型,对双锥度喷嘴粒子射流流场进行仿真模拟,分析了射流压力、围压、粒子直径和粒子质量浓度等因素对粒子射流流场的影响。结果表明,粒子射流加速主要发生在喷嘴收缩段,在等速核前缘速度达到最大。粒子喷射速度和单位时间内通过喷嘴的粒子动能随射流压力增大而增加;粒子浓度越大,单位时间内通过喷嘴的粒子动能越大,破岩效率升高,但粒子浓度过大会导致其流动性差,反而不利于破岩。因此,粒子浓度对其冲击破岩效率的影响主要取决于破岩过程中哪种因素起主要作用。