二氧化硫在石灰石脱硫剂内部的扩散特性分析

通过对克努森数的计算，判别了SO2气体在煅烧后石灰石颗粒内部的扩散形式，由于分子自由程远大于孔径，故努森扩散在孔内传质过程中起控制作用。通过对扩散系数与本征动力学反应速度系数的比较，认为SO2气体通过固体产物层的扩散，对固硫反应起控制作用。文中还讨论了温度、NaCl催化、增湿活化等因素对孔结构和扩散的影响。     

页岩微纳米孔隙表观渗透率模型研究进展

页岩气全球储量大,资源前景可观,是未来接替常规油气资源的重要选择之一.页岩气是典型的自生自储连续分布的非常规天然气藏,气体的赋存方式以吸附态、游离态为主.页岩气藏具有特低孔、特低渗、微纳米级孔隙大量发育的储层物性特征,使得气体产出过程的运移机制异常复杂.在微纳米尺度内,有游离气通过黏性流进行运移,还有Knudsen扩散...     

考虑分子动力学的页岩气微观孔隙渗流模型

页岩储层纳米孔隙发育,页岩气在孔隙中渗流状态复杂,采用常用的达西渗流难以表征这一特点。综合考虑甲烷分子在纳米孔隙中的吸附、滑脱以及Knusden扩散等状态,依据分子动力学方法,建立了一种新的表征微观条件下页岩气渗流的数学模型。通过新模型下视渗透率的计算,对比分析了不同压力不同孔隙直径时达西渗透率与视渗透率的比值,以及Knudsen扩散流动、考虑滑脱效应流动和气体扩散流动状态下占视渗透率的比例变化情况。经过对比分析,验证了新模型的实用性和合理性:在新模型下,达西渗透率与视渗透率的比值随着孔隙直径的增大而增大,且不同压力下的增长趋势较为一致;在小孔隙情况下研究该类问题时不可忽略吸附效应、滑脱效应以及Knusden扩散;平均孔隙直径10nm是其他流动状态显著下降的节点,大于50nm时其他流动状态可忽略不计。     

多孔脱硫剂孔结构的特性

多孔脱硫剂孔结构的特性对脱硫效果有着重要的影响.借助压汞分析微观手段对脱硫剂孔结构的特性进行了大量的实验,表明脱硫剂的孔径分布满足高斯函数分布形式,建立了SO2和多孔CaO反应的孔分布数学模型.通过计算表明,脱硫剂颗粒中不同的孔径大小具有不同的CaO转化率,孔径范围在100～600nm之间的孔具有较高的CaO转化率.研究结果可为脱硫反应过程的实际应用提供理论指导.     

CaO与CO2循环反应动力学特性

为分析CaO与CO2循环反应过程动力学参数的变化规律,利用缩核模型对CaO与CO2的循环反应特性进行了研究.结果表明:CaO与CO2的化学反应速率常数在590~743℃为一常数;化学反应速率常数和产物层扩散系数随循环次数的增加而降低,温度对二者的降低规律有一定的影响;由产物层扩散阶段所引起的活性降低主要发生在前几次循环内,化学反应动力学控制阶段的活性降低是引起CaO整体转化率降低的主要因素.     

热解时加热速率对煤粉孔隙结构变化的影响

为研究热解时煤粉颗粒孔隙结构的变化,采用随机行走的方法生成煤粉颗粒的孔隙结构,采用碎片化和扩散煤热解模型描述热解时的化学反应,基于分子运动论描述气体在分形孔隙中的扩散,构建了一个描述孔隙结构变化的数学模型.通过对模型计算结果的拟合,得到描述孔隙结构变化的微分方程组,并用沉降炉热解实验对方程组进行了验证.应用该微分方程组研究了加热速率对孔隙结构变化的影响,结果表明,在膨胀阶段和收缩阶段,4个孔隙结构参数的变化速率都存在一个峰值.随着加热速率的提高,煤焦的膨胀率、比表面积和分形维数先增大后减小,而煤焦的孔隙率是一直增大的.     

蒸汽活化器设计方案比较和分析

在中温(400℃~800℃)干法循环流化床烟气脱硫工艺中,由于反应产物CaSO4的比摩尔容积大于脱硫剂CaO的比摩尔容积,进而使得SO2气体在脱硫剂颗粒内的扩散变得非常困难,从而影响了脱硫反应的进行和脱硫剂的利用率。为了提高钙利用率,采用中高温(800℃)硫化、低温(150℃)蒸汽活化的方法来处理乏脱硫剂。在文中提出了移动床式蒸汽活化器和流动床式蒸汽活化器两种方案,并进行了计算和分析。     

煤粉颗粒热解时的膨胀与其物理化学性质的关系

通过建立数学模型来研究煤粉颗粒热解时的膨胀规律,用分形孔隙模型生成煤粉的孔隙结构,描述热解过程发生的化学反应、气体在孔隙中的扩散和煤粉颗粒的膨胀与收缩.对模型计算结果进行拟合,得到描述煤粉颗粒膨胀的微分方程,通过与其他研究者模型计算结果的对比验证该微分方程,分析了煤种的官能团含量、煤粉颗粒的孔隙率和比表面积对其膨胀的影响,并定义了一个综合了煤的物理化学性质的参数X.结果表明:官能团含量上升,煤粉颗粒的最大膨胀率和煤焦的膨胀率增大;孔隙率或比表面积增大,煤粉颗粒的最大膨胀率和煤焦的膨胀率减小;参数X越大,煤粉颗粒在热解过程中会发生更大的膨胀.     

颗粒扩散的三个效应分析及其数值模拟

在对均匀各相同性湍流中的颗粒进行研究时，目前通常采用拉氏方法描述两相湍流中的颗粒相运动，用的较多的就是基于颗粒所见气体速度的Langevin方程。此方程的封闭必须考虑颗粒扩散的轨道穿越效应、连续性效应和惯性效应。在仔细分析几个效应的基础上，提出了一种改进的漂移系效模型，综合考虑颗粒在均匀各向同性湍流内扩散所遇到的三种效应的影响，并进行数值模拟分析了几个效应对于效值模拟结果的影响。     

加压导向管喷动流化床气化炉气体扩散规律研究

采用CO2作为示踪气体在内径200mm，高5m的全尺寸加压导向管喷动流化床中对床内气体扩散特性进行了研究，主要考察了操作参数（喷动气流率，流化气流率，操作压力，颗粒粒径和物性参数）对床内气体扩散的影响，归纳了喷动气旁路份额和流化气旁路份额随操作参数影响的试验关联式，可作为工程设计计算和实际操作的参考。