煤基高能量密度燃料的合成及表征

高能量密度燃料是为新型高性能飞行器提供动力保障的关键,其合成及应用研究具有重要的前瞻性和重大战略意义。煤炭是我国的主体能源和重要原料,通过煤直接转化获取的煤基油,充分保留了煤中特有的环状分子化学结构,具有良好的热安定性和较高的能量密度,被认为是高超音速飞行器的优选燃料。以煤直接液化工艺生产的煤液化石脑油馏分为起始原料,通过富集轻质芳烃、化学合成、催化加氢稳定和产物分离提纯等方法制备煤基高能量密度燃料,并对其产物进行分子结构表征和性能评价。结果表明,煤直接液化生产的石脑油馏分是一种优异的催化重整原料,经催化重整富集轻质芳烃后,其轻质芳烃质量分数高达71.05%。Diels-Alder化学合成主产物是由多个封闭环平面组成且具有空间立体构型的二环或三环烃类物质,质量分数为46.18%,因分子内存在较大的张力能,结构紧凑,其拥有更大的密度和体积热值。煤基高能量密度燃料的密度和体积热值分别为0.8990 g/cm3与38.06 MJ/L,均大大超过现行的国内石油基喷气燃料(RP-3和RP-6)、煤基大比重喷气燃料、美国和俄罗斯军用标准。与单一纯物质合成高能量密度燃料(JP-10和T-10)比较,其密度与体积热值偏小。究其原因主要是轻质芳烃的富集度仅为71.05%,需进一步提高其轻质芳烃质量分数。另外,制备的煤基高能量密度燃料种类复杂,其主产物质量分数仅46.18%,下一步可重点调控合成产物的分子构型和纯化分离。     

陇东煤田沙井子矿区煤5特殊用煤类型初步研究

通过对沙井子矿区以往勘查钻孔煤岩煤质化验资料的分析统计,以及采样测试的基础上,详细分析了主采煤层煤5的煤岩、煤质特征。并编制了主要煤质指标的等值线分布图,论述了硫分、灰分、挥发分、氢碳原子比的分布规律,并参照特殊用煤的煤质评价指标体系对煤5的液化、气化特征进行划分,划分结果表明:沙井子矿区煤5原煤适合二级流化床气化,对该矿区煤炭资源的洁净高效利用具有指导意义。     

基于AspenHYSYS的LNG冷能利用系统设计

针对现有LNG冷能利用方式存在的投资大、需要产业聚集配套的问题,提出一种梯级利用LNG冷能发电和生产液氮的系统。采用Peng-Robinson方程计算法,借助Aspen HYSYS软件对设计的LNG冷能利用系统进行模拟计算,探究了LNG总流量和流量比对系统运行过程的影响。研究结果表明:该LNG冷能利用系统运行时氮气压缩机功率、膨胀机功率、发电机功率、系统净功率和液氮产量均与LNG流量和流量比呈线性关系,并且可以采用两种调节方式应对LNG流量的变化,通过计算得出该LNG冷能利用系统的火用效率为32.5%,证明了所设计LNG冷能利用系统的合理性。     

哈密煤液化残渣焦气化反应活性

液化残渣是煤炭液化过程的重要副产物,将其作为气化原料进行利用有助于提高煤炭综合利用效率。基于高频炉开展不同温度条件下(1 000,1 300℃)快速热解实验制取哈密淖毛湖长焰煤焦及其液化残渣焦,采用热重分析仪考察不同气化温度(1 000,1 100,1 200,1 300℃)下煤焦和液化残渣焦的气化反应活性,并借助扫描电子显微镜、物理吸附仪和激光拉曼光谱仪对样品的理化特性(孔隙结构与碳结构)进行系统表征以关联解释焦样气化反应活性。结果表明,哈密煤焦及其液化残渣焦的气化反应活性受气化温度、孔隙结构和碳结构的共同影响。相同热解和气化温度下煤焦气化反应活性高于液化残渣焦,主要由于煤焦和液化残渣焦孔隙结构和碳结构的差异:前者孔隙结构较后者更为发达,且碳结构有序度低于后者、无定形碳结构数量高于后者;气化温度从1 000℃升至1 300℃时,煤焦与液化残渣焦的反应性指数分别从0.43和0.38提高到0.81和0.79,反应指数比值从0.88提高到0.98,表明提高气化温度可以促进气化反应进行,但孔隙结构与碳结构对气化反应活性的影响减弱;气化温度为1 300℃时,温度成为影响气化反应活性的主要因素,液化残渣焦的气化反应活性接近煤焦,这表明从气化反应活性角度而言,液化残渣可以作为气流床气化原料加以利用。     

液化石油气的储存与卸车工艺

通过实例对液化石油气的储存和卸车工艺进行分析,根据相关标准和规范的要求,从安全性、可靠性、经济性、实用性着手,选出最优方案,以保证石油化工企业装置生产和储运的正常运行。     

小型天然气液化装置的脱酸和脱水技术研究

当前适用于偏远井、分散井的小型天然气液化装置呈现持续增长的趋势,为了保证整套装置的稳定运行以及满足天然气液化对气质的要求,重点开展了天然气脱酸和脱水技术研究,先采用MDEA溶液脱酸,再采用分子筛脱水;同时对脱酸和脱水装备进行了研制:处理量5万m~3/d天然气,装置分为2个撬,塔类、容器类、换热器类、泵类等相关设备配套其中,经现场应用可满足天然气净化要求,CO_2体积分数稳定在32×10~(-6)～45×10~(-6),H_2O体积分数稳定在0.2×10~(-6)～0.5×10~(-6),具有一定的推广价值。     

溶剂供氢性对艾丁低阶煤直接液化低级酚生成的影响研究

低级酚的分离可提高煤炭直接液化的经济性且降低液化油后期加工的氢耗,从而增强煤炭直接液化技术的竞争力。配制不同比例的四氢萘、十氢萘混合溶剂并将其作为艾丁低阶煤直接液化的供氢溶剂,在高压釜四氢萘溶剂条件下进行艾丁低阶煤直接液化对比实验,以考察对低级酚生成的影响。研究结果表明:四氢萘与十氢萘比例为1∶1时,因溶剂供氢能力不足,煤液化反应发生结焦现象;当四氢萘与十氢萘比例为3∶1时,虽混合溶剂的供氢性比四氢萘溶剂降低,但反应取得了较好的效果,相比较完全四氢萘溶剂条件下粗酚产量能(IBP～230℃)明显提高,低级酚产量几乎相同,不同种类的低级酚产量略有差别,油产率、转化率出现了一定程度的上升,气产率略有下降。艾丁低阶煤加氢液化产物中的低级酚包括苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、2,3-二甲酚、2,4-二甲酚、2,5-二甲酚、2,6-二甲酚、3,4-二甲酚和3,5-二甲酚,而十氢萘的加入虽减弱溶剂的供氢性,但未对低级酚产量产生明显影响。     

10MW级深冷液化空气储能发电系统自动启动控制方法研究

以10 MW级深冷液化空气储能发电系统为研究对象,简要介绍了技术原理、系统构成、主要设备及工艺流程,并从自动控制视角,分别设计了储、释能阶段的启动方法。基于该自动启动方法,可完成储能阶段空气净化及压缩、空气液化、储热和蓄冷子系统的联合运行以及释能阶段储热、蓄冷和膨胀发电子系统的联合运行,实现了储能阶段自动达到额定出液量及释能阶段自动满足额定发电量的需求,提高了能量型机械储能系统对电网负荷变化的响应速度。