超临界CO2管道减压过程中的热力学特性

基于工业规模CO₂管道（长258 m,内径233 mm）实验装置开展了3组不同泄放口径的超临界CO₂的泄放实验,测量了CO₂减压过程中管内介质压力变化以及介质与管壁的温度分布,分析了减压过程中CO₂相态、密度变化及管壁内外传热过程。研究表明,超临界CO₂泄放导致管内介质压力、温度及管壁温度均下降,最终趋于稳定,介质由超临界相变为气液两相最终变为气相。初始阶段的温降幅度最大,对流换热强度最大。距离泄放端越远,管内顶部和底部介质的温降幅度越大,对流换热强度越小,在泄漏口附近的对流换热最为剧烈。随着泄放口径的变大,泄放时间和管道内介质与管道的换热时间都变小,且沿着管道方向的管道内流体和管壁的温度梯度变大,对流换热强度也变大。     

超临界CO_2管道输送研究现状

CO_2管道输送作为CCUS-EOR技术的关键环节,发挥着不可忽视的作用。超临界CO_2具有气体低黏度、液体高密度的特性,通过HYSYS模拟纯CO_2相态变化,分析出超临界态CO_2在管道输送过程中相对气态、液态比较稳定,不易发生相态变化。大量学者通过实验和模拟证明超临界CO_2管道输送是最佳的CO_2输送方式。参考大量国外已建超临界CO_2输送管道案例,可见超临界CO_2管道输送技术已趋于成熟,在CCUS-EOR技术中发挥着重要作用。     

小尺度超临界CO2管道小孔泄漏减压及温降特性

超临界CO₂管道运行过程中一旦发生泄漏，将会造成严重的事故。本文基于小尺度CO₂管道（长14.85m，内径15mm）实验装置开展了超临界纯CO₂及含杂质超临界CO₂管道的小孔泄漏实验，测量了不同泄漏孔径及不同起始压力条件下超临界CO₂管道泄漏过程中管内介质的压力和温度响应曲线，分析了管道泄漏过程中CO₂的相态变化。研究结果表明，在超临界CO₂管道泄漏过程中，管内流体温度存在一个最低值，CO₂由超临界态直接转变为气态；泄漏孔径越大，管道泄漏时间越短，管内介质温度所能达到的最低值更低；N₂的存在缩短了管道泄漏的时间，提高了管内介质的最低温度，且N₂含量越高，该最低温度越高。此外基于管道泄漏时间的自保持性，得出了不同泄漏孔径和起始压力条件下管内压力随泄漏时间变化的经验公式。     

超临界CO_2萃取过程的数学模拟

对超临界CO_2萃取β-胡萝卜素的过程进行了模拟研究,考察了压力(10～32MPa)、温度(0～60℃)、空塔气速(0.25～1.00m/s)和颗粒直径(0.0005～0.01m)等各种工艺操作条件对萃取得率和过程经济性的影响,得出了超临界CO_2萃取β-胡萝卜素的最佳工艺条件;提出了一种研究超临界CO_2萃取技术的新思路:采用计算机模拟技术优化萃取过程的工艺条件以减小操作条件的探索工作量。     

密相CO2管道泄漏失压过程热力学特性

开展了3组不同孔径(50、100和233 mm)工业规模密相CO_2管道(长258 m、内径233 mm)泄漏实验,记录了管内不同位置处CO_2压力和温度的时程曲线。应用REFPROP软件,获得CO_2密度、焓值和Prandtl数(Pr)的变化,研究了密相CO_2管道泄漏失压过程的热力学特性变化规律。结果表明:管道发生泄漏后,密相CO_2迅速转为气液两相,随着实验进行气液两相转为气相,并伴随固相干冰生成。相态变化导致管内介质焓值增大,介质密度突降,口径越小其参数变化越明显。由于管内介质形成多相流流体流动,越靠近泄漏口管顶位置温度变化越大,对流换热强度越大。随泄漏口径增大,CO_2相变明显,Pr增大,管内介质换热从管底向管顶移动。管内换热效果在CO_2相变临界点位置达到最好。     

超临界CO_2中的酶催化反应

总结了超临界CO_2中脂肪酶催化反应的最新研究进展,主要介绍了超临界CO_2酶催化反应新的研究方向SC-CO_2IL体系,包括从分子水平上分析SC-CO_2IL体系中溶解度变化及IL熔融温度降低的原因,并列举了近来SC-CO_2IL体系在酶催化反应中的应用情况。     

圆管内超临界CO_2的阻力特性

对超临界二氧化碳在圆管内流动时的压降和摩擦系数进行了实验研究。实验段长为2000 mm,内径为10mm。该实验压力范围为8～16MPa,质量流量范围为1000～1525kg·m~(-2)·s-1,内壁热通量范围为96.5～283.2kW·m~(-2)。得到了不同工况下竖直圆管内流动阻力的变化规律,分析了压力、质量流速、主流焓值和热通量对圆管内摩擦阻力的影响。实验结果表明摩擦压降随着质量流量和压力的增加而显著增加,特别是当主流焓值超过拟临界焓值后,其增加的速度变得更加剧烈,同时发现热通量对摩擦压降的影响较小。对于预测常物性摩擦因子的经验关联式并不能预测超临界CO_2的摩擦因子。因此提出了一个新的经验关联式,其实验数据在±20%误差范围内占83.31%。     

超临界CO2管道泄漏特性研究进展

超临界CO₂输运管道泄漏可能造成断裂扩展、人员伤害和输运介质损失等重大事故,因此对泄漏过程中热力学参数变化规律的深入研究具有重要意义。目前对超临界CO₂管道泄漏特性研究不够,有必要进行详细的文献综述分析。介绍了CO₂管道泄漏特性研究背景及意义,综述了国内外CO₂管道泄漏过程中减压过程、近场射流膨胀及远场扩散规律实验、理论分析和数值模拟方面的研究现状,分析了目前超临界CO₂管道泄漏特性的研究不足,并对将来的研究方向进行了展望。     

超临界CO_2流体特性及其在材料加工中的应用

介绍了超临界CO2的溶解度、密度、表面张力、扩散能力等特性;并着重阐述了超临界CO2在材料清洗、染色、涂料、粒子制备等材料加工方面的应用。     

TFEMA在超临界CO_2中的聚合

以超临界CO2为反应介质进行了甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEMA)的聚合,研究了单体浓度、引发剂用量、反应温度对聚合的影响,并且以甲基丙烯酸十二氟庚酯(MBFA-12)为共聚单体与TFEMA共聚合,研究了聚合物的结构与聚合物膜的表面性能。结果表明:单体浓度、引发剂用量及反应温度都是影响TFEMA均聚合的因素;引入MBFA-12共聚单体可以改善聚合物在超临界CO2中的溶解性,从而可使聚合物的数均分子量由22 316增加到39 985,相对分子质量分布由1.93降至1.49,同时使共聚物的玻璃化转变温度在一定程度上降低;共聚物膜的表面性能随着共聚物中MBFA-12含量的增加而提高。     

超临界CO_2中CO_2参与的化学反应

超临界CO2中的化学反应是目前的研究热点之一。超临界CO2既为反应介质又为反应物的化学反应的主要优势是将萃取与反应相耦合形成均相体系,排除了传质阻力,提高了反应的速率和选择性;产物与催化剂易于分离;同时CO2作为反应原料无毒、不燃、易得,不但可以代替有机溶剂和有毒原材料,而且可有效利用CO2。介绍了超临界CO2作为反应原料所参与化学反应的类型及特点,简单综述了这些化学反应的研究进展,并对未来的发展提出展望。     

超临界CO_2萃取技术

超临界CO2萃取技术。     

超临界CO_2萃取蜂蜡中的高级脂肪醇

蜂蜡高压皂化水解后用超临界CO2萃取制得高级脂肪醇。最佳皂化条件为:皂化温度150℃,皂化时间4 h;超临界CO2萃取的最佳条件为:萃取温度60℃,压力25 MPa,时间2 h。高级脂肪醇的得率为63.11%。     

超临界流体CO_2提取虎杖中的有效成分

以大黄素为指标对虎杖中的有效成分进行超临界流体CO2萃取。用正交设计法考察了最优萃取条件。影响超临界流体萃取率的主要因素依次是:动态流量、温度、压力、时间;确定了大黄素的最佳萃取条件是:萃取压力25 MPa,萃取温度55℃,动态流量8 kg/h,萃取时间30 m in。超临界流体萃取大黄素的提取率达0.36%。     

超临界CO_2在有机合成中的资源化利用

二氧化碳(CO2)因无毒、不燃、价格低廉、临界点条件温和等优点而成为超临界流体中研究最多的介质,广泛应用于萃取分离、化学反应、材料制备等领域,是常规溶剂的理想替代者。同时,CO2的固定和利用也受到广泛的关注。本文综述了近年来超临界二氧化碳同时作为反应物和反应介质在有机合成中的一些应用,着重介绍了以超临界二氧化碳为原料,制备有机碳酸酯、有机酚酸、甲酸及其衍生物等的反应。     

垂直上升管内超临界CO_2流动传热特性研究

在压力为7.5～21 MPa,热通量为50～413 kW·m~(-2),质量流速为519～1500 kg·m~(-2)·s~(-1)的实验参数范围内,对超临界CO_2在内径为10.0 mm的垂直上升管内的流动传热特性进行了均匀加热条件实验研究。分析了热通量、压力和浮升力对圆管内传热特性的影响规律。实验结果表明:随着热通量的增加,传热出现恶化现象,并且随着热通量的增加壁温峰值点向入口段移动。传热恶化发生在流体温度小于拟临界温度而壁面温度大于拟临界温度附近。增大压力时由于物性的变化趋于平缓,传热恶化被抑制。当传热恶化发生时,浮升力对传热恶化有明显的影响。基于实验数据,综合考虑物性变化和浮升力对传热的影响,建立了新的超临界二氧化碳传热关联式,在实验工况范围内,预测值与实验值的平均偏差和标准差分别为1.2%和16.29%。     

超临界CO_2萃取甘草素

介绍在超临界状态下，用ＣＯ＿２作萃取剂，用水－乙醇作夹带剂从甘草中萃取甘草素、异甘草素、甘草查耳酮Ａ及甘草查耳酮Ｂ的实验方法；研究了超临界ＣＯ＿２萃取过程中的最佳工艺条件。     

CO_2和环氧丙烷共聚过程流变特性

CO2与环氧丙烷共聚体系涉及高压、气体及固体颗粒催化剂的分散,传统流变检测手段难以检测聚合过程中的聚合液黏度。文章通过搅拌电流法实验研究了此复杂多相体系的过程流变特性,发现其为变黏度过程,初期黏度很低,反应后期体系黏度达到10 Pa.s以上。聚合体系在中低压下过程黏度快速增大,高压下过程黏度变化较小,这是由于随压力升高体系体积增大,体系中CO2、环氧丙烷及催化剂浓度变化导致聚合物生成速率先加快后降低。     

超临界CO_2萃取天然产物

综述了近年来超临界ＣＯ＿２萃取天然产物的技术进展以及产品的优越性，尤其是它在高附加值的精细化工产品如香料、化妆品用油及医疗保健品方面的应用。     

超临界CO_2对UHMWPE/HDPE共混过程的影响

通过改进的耐高压力的密炼机,在170℃,通入超临界CO_2流体至约8 MPa,对超高摩尔质量聚乙烯(UHMWPE)颗粒和高密度聚乙烯(HDPE)混合物进行了约20 min的熔融共混,并将UHMWPE质量分数为2%、4%、6%、8%、10%的UHMWPE/HDPE共混物与未通超临界流体的熔融共混物对比,以考察和了解超临界流体对体系扩散行为等的影响。差示扫描量热仪结果显示,超临界CO_2流体使共混物的熔点升高、结晶度增大、结晶峰温度略有上升;旋转流变仪结果显示,超临界CO_2流体使共混物熔体的复数黏度明显下降,损耗角正切明显降低并在低频区易于出现明显平台。同时对这些现象进行了一定的解释和推测