石油焦富氧-水蒸气气化制氢模拟研究

基于Aspen plus软件建立石油焦富氧-水蒸气气化制氢模型,探讨不同条件下,包括气化温度、压强、氧浓度、ER和S/PC对合成气气体体积分数、实际产氢量和潜在产氢量的影响。结果表明:随着ER和温度的增加,氢气的体积分数先上升后下降;随着氧浓度和S/PC的增加,氢气的体积分数逐渐上升;随着压强的增加,氢气的体积分数逐渐下降。氢气的体积分数与实际产氢量变化趋势基本一致,温度、压强、氧浓度和S/PC对潜在产氢量几乎没有影响。     

质子交换膜电解制氢氢气渗透研究进展

由于膜的吸水特性,高压质子交换膜(PEM)制氢（尤其是差压式,氢侧高压/氧侧常压）存在氢气渗透问题,影响电解堆的运行安全与效率。基于菲克定律描述的渗透通量与渗透率、分压差的关系,综述了温度/压力、膜水合程度、氢气分压差对氢气渗透的影响规律。在常规运行压力范围（3.5 MPa）内,扩散系数与溶解度主要受温度影响,温度升高则渗透率增大;氢气渗透率随膜水合程度的增加而增大;氢气分压差对渗透的影响表现出线性（渗透池环境）与非线性（电解制氢环境）两种关系,非线性可能源于膜透水性提升与水通道结构改变引起的对流渗透。考虑到电解制氢实际工况存在电流,综述了电流密度对氢渗透的影响,氢气渗透率随运行电流密度的升高而增大,氢过饱和是可能的影响机理,高电流密度下氢过饱和度升高,导致氢气通过膜的渗透增加。      

超音速等离子喷涂的射流特性

采用非局域热力学平衡条件,考虑等离子喷涂过程中的电离及复合反应,研究超音速等离子喷涂过程中的流场特性。结果表明,氩氢混合气体中氢气的体积分数为15%时,喷枪内部的最大速度达到3 200 m/s,最高温度达到18 000 K。采用氩氢混合气体比纯氩情况下的速度和温度都有所提高。等离子体的最大速度随电流增大而增大,最高温度在470 A出现拐点,当电流大于470 A时,气流温度开始升高。加入粉末后,气流速度增大。流场速度随载气量增大而减小。氩氢混合气体中氢气的最佳含量为体积分数15%。     

氢含量对氧化亚铁粉体还原动力学的影响

采用热重法获得了873~1 173 K氧化亚铁在不同氢含量H2-Ar还原气中的等温还原动力学曲线,发现在973~1 023 K温度范围,随着氢气含量(体积分数)的增加,反应达到的还原程度降低.结合产物的显微结构分析,在该温度范围,随着氢气含量(体积分数)增加,氧化亚铁还原的化学反应速率加快,新生成的铁相黏结加剧,阻碍反应气体的扩散,最终影响整个反应进程.同时发现,反应速率与氢含量不符合线性规律.     

辉钼矿直接氢还原工艺的热力学研究

对三种无SO2污染的辉钼矿氢还原生产金属钼路线进行了热力学分析。不用固硫剂,辉钼矿直接氢还原反应是很难进行的。用CaO做固硫剂,辉钼矿氢还原反应是可以进行的,随着温度的升高氢气利用率逐渐增加。用Na2CO3做固硫剂,辉钼矿氢还原反应的产物通过水洗可以得到纯金属钼粉。氢气利用率随着温度的升高与压力的下降而增加。     

高炉喷吹煤气后固体炉料的还原与变化

模拟高炉喷吹含氢煤气条件下炉料的变化过程,结果表明,炉料的低温还原粉化率随氢含量增加而增加.随着温度的升高炉料的低温还原粉化率降低.氢含量升高有利于铁氧化物的还原、CO的析碳,温度为900 ℃时氢对还原矿的碳含量无影响.氢含量升高,焦炭的反应后强度大幅度降低.     

碳含量对Mn-B钢氢致延迟断裂行为的影响

采用电化学阴极充氢、氢热分析(TDS)和慢应变速率拉伸等试验方法,研究了4种不同碳含量Mn-B钢经不同热处理制度处理后的氢致延迟断裂行为。结果表明,在低于400℃回火时,随着碳含量的增加,试验钢的氢脆敏感性升高,当碳的质量分数高于0.3%后,试验钢的氢脆敏感性几乎不再增加;碳含量一定时,试验钢的氢脆敏感性随回火温度的升高而降低,且以20MnB试验钢的降低趋势最为明显;当回火温度达到600℃时,各试验钢对氢几乎不再敏感;TDS分析表明,试验钢充氢后的氢含量明显增加,其中以可扩散性氢量的增加为主;随碳含量的增加,试验钢充入的氢量增加;当碳含量一定时,随回火温度的升高,试验钢充入的氢量减少;SEM断口观察表明,试验钢充氢后的脆性断裂倾向性增加;随着碳含量的升高,试验钢的断裂方式由韧性断裂向脆性断裂转变;碳含量一定时,随回火温度的升高,试验钢由淬火态的脆性断裂向高温回火态的韧性断裂转变。     

富氢气氛下不同含铁炉料的还原行为

 高炉低碳富氢冶炼技术如高炉喷吹煤粉、富氢燃料等会导致炉内炉腹煤气中氢气体积分数增加,为探究富氢对高炉上部炉料的影响,对富氢条件下不同含铁炉料的还原行为进行了试验研究。粉化试验结果表明,在20%H₂(体积分数)条件下,块矿和烧结矿的粉化率明显改善,RDI_{>3.15 mm}分别增加了11.08%和30.23%,同时富氢条件有利于含铁炉料粒度的均匀化。还原试验结果表明,在CO体积分数不变、改变H₂加入量条件下,球团矿和烧结矿还原度最高时的H₂体积分数为25%,块矿H₂体积分数则为10%。在保持(CO+H₂)体积分数30%不变、改变H₂加入量时,当H₂体积分数超过20%时,各含铁炉料的还原度均超过90%。扫描电镜分析结果表明,还原后的块矿明显生成渣相和铁相,球团矿出现良好的赤铁矿和磁铁矿相,烧结矿则呈“针状铁酸钙相-磁铁矿相-铁相”分层现象。     

NdFeB铸块在HD工艺中的吸氢行为研究

采用真空感应炉熔炼合金 ,用不锈钢压力罐充入H2 进行HD实验 ,对NdFeB铸块在HD工艺中的吸氢行为进行了研究。研究发现 ,Nd FeB铸块在氢爆过程中明显存在孕育期 ,其吸氢过程分为 3个阶段 :慢速吸氢阶段、快速吸氢阶段和缓慢吸氢阶段 ;随氢气压力 (1～ 4× 10 5Pa)的升高 ,孕育时间缩短 ,吸氢更快 ,当压力达到了 2～ 3× 10 5Pa时 ,获得较好的HD效果 ;随铸块粒度的减小 ,孕育时间缩短 ,吸氢越彻底。研究同时发现 ,随温度的升高 ,NdFeB铸块吸氢越迅速 ,当温度升至一定程度时 ,孕育期消失 ,3 5 3K时吸氢效果最佳。     

氢基竖炉条件下制备不同金属化率球团研究

随着钢铁行业碳减排压力的增大,氢冶金技术的应用可有效降低碳排放,其中氢冶金气基竖炉生产工艺受到了国内外的广泛关注。气基竖炉生产的高金属化率DRI可进入电炉生产优质钢材,同时也可生产出50%金属化率的球团作高炉炼铁原料。本文基于典型的氢冶金气氛及温度条件,综合考虑其还原行为,研究了生产不同金属化率球团的适宜工艺参数。结果表明：随着温度升高及还原气中氢气配比的增加,还原速率明显升高,还原后强度降低,还原膨胀指数升高;纯氢与富氢气氛(建议采用HYL气氛)下,在还原温度为1 000℃时,适宜生产92%金属化率DRI;纯氢气氛在还原温度为950℃与富氢气氛(建议采用HYL气氛)在还原温度为1 000℃条件下,适宜制备50%金属化率球团。     

细颗粒紫钨的制备

对采用APT为原料 ,在湿氢条件下进行氢还原制备细颗粒活性氧化钨—紫钨的工艺进行了研究。结果表明 ,紫钨的生成条件与还原温度、氢气湿度、升温速度、原料粒度、料层厚度等因素有关 ,紫钨的粒度随还原温度的升高、氢气湿度及升温速度的增大、原料粒度及料层厚度的增大而增大。实验中以APT (10 μm)为原料 ,在pH2 O∶pH2 =1.7∶1,2h内温度升至 1173K ,在 1173K保温 1.5h的条件下 ,直接还原获得粒度为 2 .2 μm的紫钨。     

Ti600钛合金置氢后激活能及热塑性研究

采用热模拟实验方法,研究了Ti600钛合金置氢后的热塑性性能,确定了不同含氢量及工艺参数条件下的激活能.研究结果发现,氢含量对置氢Ti600钛合金的峰值应力具有明显影响,当氢含量小于0.2%(质量分数)时,由于此时氢元素对B相的稳定起主导作用,因此随氢含量的增加,峰值应力随之降低.当氢含量大于0.2%(质量分数)时,由于此时氢元素的固溶强化起主导作用,因此随氢含量的增加,峰值应力随之增加.在相同塑性性能的条件下,提高氢含量,可以降低Ti600钛合金的变形温度.根据热模拟实验数据,得到了Ti600钛合金在不同氢含量时的激活能及相关系数,确定了置氢Ti600钛合金的Arrhenius型本构方程.     

氧气高炉循环煤气加热过程中的析碳行为

以氧气高炉循环煤气加热工艺为背景,在实验室条件下研究了CO和H₂体积分数较高的煤气加热时的析碳行为。实验结果表明,温度和CO₂体积分数是影响析碳反应的重要因素。在300-700℃范围内,当温度低于500℃时,析碳反应速度随温度的升高而增加;当高于此温度时,反应速度随温度的升高而下降。析碳反应包括CO分解析碳反应以及CO和H₂的混合析碳反应。对比热力学理论与实验现象分析了析碳过程中以上两个反应可能起到的作用。采用扫描电镜,从微观结构上观察了500~700℃时加热过程中析出碳的形态并研究了析碳行为。另外,随着CO₂体积分数的增加,析碳反应速率逐渐降低。在500℃和600℃时,CO₂体积分数的增加对析碳行为有较大抑制作用,尤其在500℃时这种抑制作用更加明显。      

热处理工艺对La0.85Ce0.15(NiMnAl)5.30贮氢合金相结构及电化学性能影响

本文研究了无钴La_0.85Ce_0.15(NiMnAl)_5.30贮氢合金在不同热处理工艺下相结构及电化学性能变化规律。衍射分析表明退火参数优化后的合金仍为CaCu5单相,温度升高后结晶度增加但活化性能变差;PCT测试结果显示920℃退火时吸氢量达到0.8902;温度升高后吸氢量呈现降低趋势,放氢压力也明显增加;经过980℃热处理8h后晶体结构改善明显,其吸放氢前后膨胀体积变化最小,抗粉化能力强。无钴合金熔点降低、温度升高后利于体相中元素扩散;活化性能降低的同时合金最大放电容量也有所降低。980℃制备合金电化学性能最优,同时具备较好的贮氢性能。     

氢致绝缘铁氧体材料电学改性研究

研究了在电化学原子氢作用下绝缘NiZnCu铁氧体陶瓷的电阻和介电性能变化,并研究了电化学原子氢处理所用阴极电流密度(30~120 A.m-2)和温度(20~60℃)对氢致半导化的影响。研究结果表明,在原子氢处理初期,绝缘N iZnCu铁氧体陶瓷电阻率急剧下降,出现半导化,然后随处理时间延长而下降减缓,并逐渐趋稳;介电常数随原子氢处理时间延长而逐渐增加,达到一个极大值后,又出现下降。电流密度与温度对铁氧体半导化的速率和程度的影响没有简单的单向关系。在120 A.m-2,40℃下进行原子氢处理时,铁氧体电阻率降低最快,在2 m in内从8.29×108Ω.m下降到1.32Ω.m,下降了近9个数量级,且电阻率下降趋稳后的取值最小。从氢致N iZnCu铁氧体陶瓷半导化的过程,即吸附-侵入-扩散理论解释了温度以及电流密度对半导化的影响。并从电化学原子氢对铁氧体的掺杂和化学反应作用,对NiZnCu铁氧体绝缘陶瓷电阻和介电性能的变化进行了探讨。     

水蒸气气氛下生物质三组分制氢数值分析

使用ASPEN PLUS软件模拟了水蒸气气氛下生物质三组分(木质素、纤维素和半纤维素)的气化制氢过程,并用实验数据对模型进行验证.利用H2 O作为气化剂,计算获得气化温度、三组分不同比例和碳转化率对产氢率的影响.在生物质进料率1400 kg/h、气化温度700℃条件下,半纤维素的氢气体积分数为0.48,纤维素的氢气体积...     

白云鄂博铁精矿氢气流化还原试验

通过可视流化床研究不同温度和氢气流速下对还原白云鄂博铁精矿的影响。试验表明,同一温度下,氢气流速的增加有利于提高流化还原反应的还原效率,但这种作用在低温下更为明显。随温度的升高,流化还原效率提高,但高温下流化效率增长幅度小于低温。应用热重分析研究了不同温度下氢气还原白云鄂博铁精矿的还原动力学,结果表明:其反应的限制性环节为内扩散,活化能随还原时间呈现先下降后上升的现象,而表观活化能的降低更有利于反应的加速进行。在试验条件下,5~10 min时的还原反应速度较快。     

燃气轮机进气喷雾冷却下层流火焰的特性

建立了燃气轮机进气喷雾冷却条件下燃烧室的一维层流预混燃烧模型,研究了在不同化学当量比、温度和压力下H₂O体积分数对火焰传播速度、火焰温度、燃烧产物分布的影响.研究结果表明:火焰传播速度随H₂O体积分数升高而近似线性减小,采用进气雾化冷却技术时,可适当提高燃烧室中扩散燃烧所占比例,以此来稳定燃烧工况;火焰温度随混合气中H₂O体积分数升高而急剧降低,燃烧尾气排放中NO_x体积分数降低;CH₄燃烧过程中H₂O降低了O, H, OH自由基的体积分数,高H₂O体积分数下基元反应R38对促进CH4燃烧的作用效果减弱,火焰传播速度降低.     

纳米Mg2Ni-1.00%Pd的吸放氢特性研究

采用机械合金化法制备了MgaNi-1．00％Pd（质量分数）合金粉末，用XRD及AFM等分析表征了材料吸放氢前后相和微观结构的变化，测定了Mg2Ni-1．00％Pd合金的吸放氢动力学曲线和PCT曲线。结果表明，机械合金化制备的MgaNi-1．00％Pd合金粉末颗粒尺寸在10—50nm之间；添加1．00％Pd机械球磨，可显著地改善纳米Mg2Ni合金的吸，放氢动力学性能，在初始氢压为1．17MPa、温度为423和473K时，同熔炼法制备的合金相比，材料无需活化即可快速吸氢；PCT曲线上有明显的坪台区，而且坪宽较长，有一定的滞后效应且滞后系数随温度的升高而降低；同熔炼法制备的MgaNi合金相比，纳米MgaNi-1．00％Pd合金吸氢时的焓变值减小，放氢时焓变值增加，可逆贮氢容量为3．0％H2。     

铸造温度对铝中含氢量影响规律的研究

通过测试溜槽中不同温度下铝熔体中氢含量,发现铝中氢含量随着铸造温度升高而升高,每升高1℃,铝中氢含量约升高0．013mL／100gAl;铸造开始时铝中氢含量高于铸造过程铝中氢含量。