液相条件下C3S形成动力学的研究

本文研究了添加熔剂性矿物和改变煅烧温度对C3S的形成动力学过程的影响.C3S的形成属于扩散控制过程,采用金斯特林格(Ginstling)方程作为固相反应的模型,对C3S的形成过程进行描述.根据金斯特林格方程和阿伦尼乌斯方程求解C3S形成反应的表观活化能和动力学常数;通过研究表明液相性质的改变对C3S形成反应有很大的影响.     

L290钢在H2 S/CO2环境中的腐蚀行为研究

在H_2S与CO_2共存的腐蚀介质条件下油气田管线及设备腐蚀问题突出,为了探究在此环境中L290金属的腐蚀行为,以某油田的管输介质为例,采用失重法实验的方式,探究试验温度、pH值、H_2S分压、Cl~-浓度四种因素对于腐蚀规律的影响,并通过观察微观形貌与研究元素成分分析腐蚀产物特征:(1)L290钢材的腐蚀速率随着实验温度的升高呈增大的趋势,在70℃时最大腐蚀速率达到0.692 mm/a;(2)材料腐蚀速率随油田模拟水溶液中的pH值的减小而呈现出增大的趋势,在pH=5时测得腐蚀速率高达到0.802 mm/a为极严重腐蚀程度;(3)材料腐蚀速率随着硫化氢分压的升高而呈现出增大趋势,在P_(H2S)=50 kPa条件下材料腐蚀速率最大达到0.813 mm/a为极严重腐蚀程度。(4)在实验过程中Cl~-浓度增加的同时材料的腐蚀速率呈现出增高的趋势,并在Cl~-=70000 mg/L时,腐蚀速率最大达到0.711 mm/a为极严重腐蚀程度。相关实验数据对相关油田集输系统从思路与实施方面具有借鉴意义。     

超深高压含硫气井油管H2S/CO2腐蚀规律研究

ST8井是一口超深高压含硫气井,该井的油管在高温、高压及H2S/CO2并存的恶劣环境下,极易发生腐蚀,严重威胁生产安全.因此有必要对油管在井下高温高压环境中的CO2/H2S腐蚀速率进行评价.本文根据ST8井的生产工况,利用fluent对ST8井全井段油管流场开展了数值仿真,以仿真结果为依据,设计并开展了BG110SS材...     

掺杂对高C3S水泥熟料烧成及C3S形成动力学的影响

利用铁尾矿作为作硅铝质原料进行生料配料(熟料率值KH =0.97,SM =2.5,IM =1.5),其中C3S含量超过70％.在此空白生料的基础上分别掺入氟、硫和氟硫复合阴离子,各试样分别在1300℃,1350℃,1400℃和1450℃下煅烧30 min,然后测定熟料中f-CaO的含量,并计算C3S的形成活化能.通过差热分析和XRD分析,研究高C3S熟料的烧成过程.结果表明:氟、硫的掺入能够显著改善生料的易烧性,大幅降低C3S的活化能,促进熟料的烧成.单掺时硫比氟的效果要好,氟硫复掺比单掺效果好.生料的差热分析表明,氟、硫能够使石灰石的分解温度降低10 ～20℃,同时能促进熟料的液相烧结.在1450℃时复掺氟硫熟料的主要矿相是C3S,还有少量的C2S,C3A和C4AF,表明高C3S水泥熟料已经烧成.     

CO2分压对天然气管道母材/焊缝的腐蚀行为研究

CO2腐蚀是国内大部分气田管线内腐蚀的主要形式之一.针对不同CO2分压对天然气管线钢母材和焊缝的腐蚀影响,通过浸泡实验(全面腐蚀速率、点蚀速率、腐蚀图像)明确了母材和焊缝的宏观腐蚀行为,通过电化学测试(开路电位、极化曲线、电化学阻抗)分析了其腐蚀动力学过程.结果表明:随着CO2分压增大,母材和焊缝的全面腐蚀速度增大,同时焊缝的全面腐蚀速度大于母材,腐蚀形貌均由局部点蚀状态向全面腐蚀状态转变,焊缝点蚀敏感性远大于母材;母材和焊缝的开路电位发生负向移动,腐蚀倾向性变大,且焊缝更容易发生腐蚀,反应过程受到阳极过程控制,不同CO2分压条件下的焊缝腐蚀电流密度均大于母材,这主要是由于母材表面以FeCO3为主,而焊缝以FeCO3+Fe3C为主.     

油气田CO2/H2S共存腐蚀与缓蚀技术研究进展

CO₂/H₂S是油气田采集、运输、处理过程中主要的腐蚀介质，由其引起的管道设备的腐蚀问题变得越来越严重，腐蚀和防腐已经成为研究热点。分别对近年来国内外开展的有关CO₂和H₂S共存腐蚀及缓蚀技术的研究进行综述。CO₂/H₂S共存腐蚀研究主要依靠试验手段，但目前的研究结果有很大的离散性，根据不同的试验条件会产生不同的研究结果。分压比是国内外大多数学者研究CO₂/H₂S腐蚀规律的切入点，但关于两者主导腐蚀的分压比界限划分现有研究存有争议。缓蚀技术研究讨论了缓蚀剂作用机理，评述了抑制CO₂/H₂S共存腐蚀常用的酰胺类、咪唑啉衍生物类、季铵盐类和Schiff碱类缓性剂在国内外的研究与应用现状，展望了这一领域的研究前景及发展方向。     

C4A3(S)分解反应动力学研究

以CaCO3,Al2O3,CaSO4·2H2O为原料制备无水硫铝酸钙(C4A3(S))单矿物,借助X射线衍射和扫描电镜等测试手段研究了C4A3(S)矿物的分解动力学.研究结果表明:C4A3(S)矿物分解反应属于界面化学反应动力学范围,满足化学反应动力学方程:F(α)=ln(1-α)=-Kt ,C4A3(S)矿物分解的化学活化能为449.78 kJ·mol-1.     

C2S前导物对C3S形成及活化能的影响

用工业原料在不同温度预合成C2S(2CaOSiO2)为主要矿物的前导物,并以该前导物为基础,补入适量的钙,在不同温度下二次烧成水泥熟料.结果显示:采用1250℃、1300℃和1350℃预合成的C2S前导物配料二次烧方法,有利于熟料在低温下烧成,在1350℃左右实验熟料样品中游离氧化钙即可小于1.0％.相应C3S在熟料体系中的表观形成活化能相比不同配料烧成的对比组明显降低,而不同温度制备的前导物配料,C3S在熟料体系中的形成活化能相差无几.     

CO_2/H_2S对油气管材的腐蚀规律

综述了CO2 、H2 S对油气管材的腐蚀机理及影响因素 ,提出了开发经济型油管的设想。     

A3钢在不同CO2盐溶液中的腐蚀规律研究

通过静态、动态及电化学实验方法测试不同含盐量溶液中饱和二氧化碳对A3钢的腐蚀影响,以及溶液中Ca2 和S2-对A3钢的腐蚀影响。研究结果表明,NaCl质量分数50g/L时,腐蚀速率最大;温度在60℃时腐蚀速率最大;腐蚀速率随CO2分压的升高而增大;Ca2 离子的存在减缓了腐蚀;S2-离子的存在减缓了腐蚀。本文从静态、动态及电化学测试的不同方面入手,评价CO2在不同介质条件下的腐蚀规律,了解CO2腐蚀性与介质的关系,对现场如何采取防腐措施具有一定的指导作用。     

负载型K2CO3/Al2O3吸收剂吸收CO2反应机理

利用热重分析仪、扫描电镜和氮吸附仪对不同粒径的K₂CO₃颗粒和负载型K₂CO₃/Al₂O₃二氧化碳吸收剂的碳酸化特性进行研究。负载后的吸收剂比表面积和孔隙结构得到较大改善,使得碳酸化反应速率和转化率均提高,吸收剂碳酸化特性得到改善。纯K₂CO₃颗粒吸收剂的反应速率和转化率随着粒径的增加而减小,负载型吸收剂的反应速率和转化率随着粒径的增加略增大。研究了不同粒径和反应时间对K₂CO₃/Al₂O₃颗粒微观结构的影响,结果表明K₂CO₃/Al₂O₃颗粒具有较稳定的微观结构。采用负载型粒子模型对K₂CO₃/Al₂O₃吸收剂吸收CO₂碳酸化过程进行研究,所建立的粒子模型计算结果与试验值吻合较好。利用建立的模型对不同CO₂浓度下K₂CO₃/Al₂O₃吸收剂碳酸化反应特性进行模拟计算,模拟结果具备一定的合理性和准确性,为开展进一步研究提供了基础。     

碳酸锂碳化三相反应动力学研究

利用5 L的气液固三相机械搅拌反应器,研究了Li2CO3碳化三相反应动力学。对影响碳化过程的诸因素进行了深入的研究和探讨。结果表明,Li2CO3的碳化率随CO2压力、气流大小、搅拌速度的增大而增大;随反应温度、固体浓度、颗粒粒径、物料填充度的增大而减小。通过对实验数据的拟合得出实验范围内该过程的动力学方程;得出该过程受控于化学反应,并计算出了该过程的表观活化能-17.37 kJ/mol。该研究为Li2CO3碳化工艺条件的优化和反应器的设计等问题提供了基本理论依据。     

Ba在C2S-C3S矿物相中固溶机理探讨

以Ca(OH)2、SiO2、Fe2O3、Al2O3化学纯为原料,分别掺入不同质量分数的Ba(OH)2制备不同矿物相组成的熟料相,运用化学分析、XRD、SEM、水化热测试方法,研究掺Ba(OH)2后熟料相中硅酸三钙-硅酸二钙(C3S-C2S)混合相组成、晶型、新相生成的变化规律.结果表明:Ba(OH)2一定程度上削弱C3S形成,且稳定β-C2S形成效应明显,矿物相体系中α'-C2S、α-C2S量减少并转换为β-C2S,掺量大于2.5％后有新相Ba0.48 Ca1.52SiO4形成;Ba(OH)2掺入促使矿物相中C2S相明显增多,晶粒整体尺寸变小,边界变圆润;随Ba(OH)2掺量递增,熟料样的水化速率呈持续减小的趋势变化.     

含C4A3S矿物硅酸盐水泥中混合材反应程度的研究

采用非蒸发水量法测定含硫铝酸钙矿物水泥的水化程度,萃取法测定该水泥中混合材的反应程度,通过SEM/EDS观察分析水化产物形貌和种类.结果表明:粉煤灰水泥的水化程度高于同龄期的矿渣水泥的水化程度,粉煤灰的反应程度高于矿渣的反应程度.同龄期粉煤灰水泥中的水化产物多于矿渣水泥的水化产物,且水化产物发育更良好.     

H2S介质中常用钢材焊接处腐蚀的研究

着重研究在H2S介质中316L、16MnR、20^#钢三种常用材质焊接部位的应力腐蚀及应力腐蚀过程中的电化学行为。通过应力腐蚀试验方法,对上述三种材质在H。s介质中的应力腐蚀开裂的敏感性进行评定,同时测定其在H2S介质中发生的电位变化。为选用适于H2S介质的抗应力腐蚀容器材质提供依据,也为采用电化学方法提高H2S介质中材质的抗应力、腐蚀性能提供依据。     

耐高温抗H2S/CO2缓蚀剂的合成及评价

采用天然大分子壳寡糖、缩水甘油三甲基氯化铵、苯甲醛为原料,合成了绿色壳寡糖衍生物缓蚀剂(BHC)。通过红外光谱、核磁共振氢谱对缓蚀剂BHC结构进行了表征。采用失重法、电化学法、扫描电镜、原子力显微镜、接触角等对缓蚀剂BHC进行缓蚀性能评价和机理分析。得到的优化缓蚀剂BHC合成条件为m(HTCOS)∶m(苯甲醛)=1.0∶2.4,反应温度80℃,反应时间24 h。在总压为15 MPa(H2S、CO2、N2分压分别为1、5和9 MPa)条件下,缓蚀剂BHC质量浓度为100 mg/L时,P110钢片在140℃、含H2S/CO2腐蚀介质中的缓蚀率为85.62%,与市售缓蚀剂相比,BHC缓蚀率提高16.90%,可有效减缓高温高含H2S/CO2腐蚀环境下钢材的腐蚀速率。缓蚀剂BHC是一种偏阴极保护的混合型缓蚀剂,在金属表面的吸附行为符合Langmuir吸附等温式,与钢表面形成稳定共价键,能很好保护钢管。     

液相中H2S与SO2反应动力学研究

在鼓泡反应器中研究了二氧化硫和硫化氢在三种不同pH值溶液,即水溶液、盐酸-柠檬酸钠缓冲溶液和碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液中的反应行为.结果表明,液相中两者的反应主要是发生在硫化氢分子和亚硫酸氢根离子之间.在对实验数据分析的基础上,得出了三种液相溶液中的统一反应速率方程为r=kcH2SC0.5HSO3-,k=1.531×104exp(-2139—T)其中,反应活化能为17.78kJ·mol-1.