煤粉掺混煤液化残渣萃余物的气力输送压降特性研究

为研究煤直接液化残渣萃余物与煤混合后的气力输送压降特性,本文在最大操作压力6 MPa,输送管道内径DN25和DN15的气力输送装置上,针对两种粉体M1(煤粉)和M2(煤粉掺混20%萃余物的混合粉体)展开了多工况的实验研究。结果表明:掺混萃余物会导致水平直管的压降大小和压降波动性增大,且在低气速区域该现象更为明显;采用水力光滑管计算公式来计算气相摩擦因数,当表观气速大于8 m/s时,压降计算值与实验值有较大误差,通过最小二乘法对气相压降进行优化计算后,得到DN25和DN15管道的壁面粗糙度分别为0.015 mm和0.013 mm,气相压降计算误差小于10%;通过量纲分析法得到颗粒相摩擦因数模型,M1和M2的压降计算值与实验值误差在30%以内;在低弗洛德数(Fr)下,M2的颗粒相摩擦因数明显高于M1,而随着Fr的增大,两者则趋向一致;气相压降是总压降中不可忽略的一部分,随着表观气速的增大,颗粒相压降占比逐渐减小;随着固气比的增大,颗粒相压降逐渐增大。     

煤粉加压密相输送特性研究

煤粉加压密相输送系统作为粉煤气化工艺的上游系统,直接影响气化炉的稳定、可靠及安全运行。当气化原料煤种发生改变或进行掺混配煤,其煤粉输送特性可能随之改变,对煤粉输送过程的平稳运行有一定影响。为研究干煤粉气化炉供煤系统的工作特性,针对某气化装置混配后的原料煤粉,利用HR指数和FF函数对粉体流动性进行分级表征,然后在内径25和15 mm管径下进行背压2、4和5 MPa的加压密相输送试验,考察了表观气速、输送压力对煤粉流量的影响规律,最后采用煤粉流量的平均波动幅度和最大波动幅度作为煤粉输送过程稳定性的评价指标,对各工艺参数间的波动相关性进行比较分析。结果表明:该原料煤粉的HR指数为1.42,FF函数为2～4。结合流动性分级表,该原料煤粉的流动性位于黏结区,但靠近易流动区;随着表观气速的增大,煤粉流量先增大后减小,在临界气速处煤粉流量最大。当表观气速超过临界气速后,由于气相压降占主体,颗粒相压降减小导致煤粉流量开始降低;输送压力对煤粉流量和流态转换有一定影响。在相同表观气速下,输送压力提高,煤粉流量有下降趋势,在小管径15 mm管道中该规律更为明显。输送压力越高,密相到稀相的流态转换越急剧,根据背压2和4 MPa的输送相图,在临界气速处,25 mm管径下相图曲线的曲率约为15 mm管径下的2倍;煤粉流量的平均波动和最大波动幅度可作为输送稳定性的评价标准。试验范围内,煤粉流量的平均波动幅度小于3%,最大波动幅度小于10%,煤粉流量最大波动幅度约为平均波动幅度的3.4倍,两者间的相关系数为0.948。     

十二烷基硫酸钠(SDS)对甲烷水合物膜生长动力学的影响

采用水中悬浮单个气泡法测定了不同温度（273.4～279.4K）和压力（3.60～11.90MPa）下甲烷在含SDS水溶液中的水合物膜生长动力学数据,并应用Chen-Guo模型中的无因次Gibbs自由能差作为推动力（-△G/（RT））对实验数据进行关联,得到了一个较为简单的数学模型。由实验数据回归出不同SDS浓度下的甲烷水合物膜生长动力学的反应级数,并根据模型回归的参数和Arrhenius方程计算出甲烷水合物膜生长表观活化能及指前因子,同时也讨论了SDS对甲烷水合物膜生长速率的影响。     

基于统计过程控制的干粉气化炉新煤种试烧效果分析

因气化原煤本身的不均匀性，干煤粉气化炉在操作过程中不可避免地存在某些工艺参数波动，进而影响气化炉运行稳定性。为了定量评估神优3新煤种在干粉气化炉试烧中的稳定性，选择受控率和影响粉煤加压气化过程稳定性的主要工艺参数，对干粉气化炉气化过程进行统计过程控制分析。研究表明，气化过程主要工艺参数的受控率均在95%以上，四台干粉气化炉整体运行稳定性较好。进一步提升气化运行稳定性，可调整气化炉压力和有效气含量的控制范围，改进煤粉流量和甲烷含量的分析测量精度，优化气化炉结构。统计过程控制分析方法可用于分析、发现干粉气化炉运行关键工艺参数的波动，从而为气化炉生产过程提供指导。     

乙烯水合物膜生长动力学

利用显微放大技术测定了不同温度(274.1～280.1 K)、压力(0.80～4.38 MPa)下乙烯水合物膜在乙烯气泡表面生长的动力学数据,采用量纲1 Gibbs自由能差作为推动力对数据进行关联建模,得到了乙烯水合物膜生长动力学模型,并回归出乙烯水合物膜生长表观活化能为61.23 kJ·mol^-1,指前因子为6.76×10¹¹mm²·s^-1,同时,考察了在不同温度下压力对乙烯水合物膜生长速率的影响.     

掺混煤液化残渣萃余物对煤粉加压输送的影响规律

将煤液化残渣萃余物(以下简称萃余物)掺混到煤粉中进行共气化是萃余物大规模资源化利用的一种方式,实现萃余物与煤共气化首先要保证该混合物料的加压密相输送过程的稳定及可控。为研究萃余物掺混到煤粉后的加压密相输送规律,针对某气化装置的原料煤粉及该煤粉掺混20%萃余物的混合粉体,首先采用HR指数和FF函数表征方法对两种粉体的流动性进行比较分析,并结合粉体的扫描电镜照片来分析颗粒微观结构对粉体流动性的影响,然后在25 mm内径输送管道中,进行背压(接收罐压力) 4和2 MPa的加压密相输送实验研究,获取粉体质量流量和质量浓度随表观气速变化的输送操作规律,最后以粉体质量流量和水平直管段压差的平均波动和最大波动幅度作为输送稳定性的评价标准,通过大数据分析得到掺混萃余物对粉体输送稳定性的影响规律。结果表明:HR指数和FF函数表征方法均说明掺混20%萃余物会导致粉体的流动性变差;在相同表观气速下,高背压4 MPa下掺混20%萃余物对粉体输送过程的质量流量影响较小,而低背压2 MPa下掺混20%萃余物则会导致粉体输送的质量流量降低;在低表观气速区,掺混20%萃余物会导致输送过程中的粉体质量浓度降低,当表观气速增大至临界气速后,输送混合粉体和煤粉时管道内颗粒的质量浓度相近;当表观气速低于4 m/s时,掺混20%萃余物的粉体输送稳定性不如煤粉,当表观气速增大至4 m/s后,混合粉体的输送稳定性提高至煤粉输送同一水平,其质量流量平均波动幅度小于4%,最大波动幅度小于15%,水平直管段压差平均波动幅度小于8%,最大波动幅度小于40%。     

界面消失技术确定注CO2驱油混相条件

以M15甲醇汽油对铜片的静态挂片实验为基础,探讨了甲醇汽油对金属材质的腐蚀机理,考察了温度、水含量、氧含量以及酸值对甲醇汽油中铜片的腐蚀性影响,分析了缓蚀剂的缓蚀机理,优选、复配缓蚀剂,对M15甲醇汽油进行了抗腐蚀实验。结果表明,苯并三氮唑缓蚀剂的添加量为0.05%（质量分数）时,对铜片具有较好的缓蚀效果,黄铜、紫铜的腐蚀率分别为0.414g/m^2、0.638g/m^2,降低约10%-30%。     

基于Aspen Plus的煤粉高压气力输送压降研究

为研究煤粉高压气力输送的管道压降,对Aspen plus中气力输送模型的原理及应用进行了详细介绍,首先用Aspen Plus对纯气相压降进行了模拟计算,回归出气相摩擦因子,气相压降模拟值与实测值误差在10%以内,然后在气相压降计算准确的基础上,对DN10 mm、DN15 mm及DN25 mm三种不同管径的气固两相流压降进行模拟计算,回归出颗粒摩擦系数,气/固两相压降的模拟值与实测值误差在30%以内,最后对输送压力(g)为7 MPa的超高压气/固两相流压降进行了预测分析。     

用界面张力法测定CO2与原油的最小混相压力

采用悬滴法,测定了在模拟地层温度为356.5K、压力为8.54~23.43MPa时的CO₂与原油间的界面张力.实验发现,CO₂与原油间的界面张力随压力的增加近似呈线性下降趋势.对该数据进行了线性回归,并用外推法计算出当界面张力为零时的最小混相压力为24.17MPa,与实验观测达到一次接触混相状态时的压力(23.43MPa)相比,相对误差为3.16%.采用界面张力确定CO₂与原油间的最小混相压力,既可通过直接观测接触混相状态确定,也可利用所测界面张力数据进行估算,操作简单易行,且耗时少.