活性炭储存CH_4性能的晶格理论模型及预测

建立随压力非单调递增(出现极大值)的吸附等温线模型,是开发具有实际应用价值的天然气吸附储存(ANG)技术的基本环节之一。基于晶格热力学方程,建立了微孔吸附超临界流体的晶格理论模型,并对不同温度下活性炭的CH_4在吸附等温线进行了预测。研究结果表明:CH_4在活性炭上的吸附等温线随压力增加先增大后减小,不再满足I型等温线;相邻CH_4分子之间的作用势Ea和CH_4分子与孔壁之间的作用势Es均与温度T线性相关,且Es/k与温度正相关,Ea/k与温度负相关;晶格理论模型拟合CH_4在活性炭上吸附出现极值的等温线效果良好,相关系数均在0.99以上。不同温度下的预测结果与实测结果基本一致,其相对误差不超过3%。     

不同原料活性炭的制备及其分离富集煤层气CH_4

以葡萄籽、木屑、核桃壳、竹屑为原材料,通过H_3PO_4活化法制备不同生物质活性炭(pAC、mAC、hAC、zAC),利用N2吸附/脱附等温线、FTIR、Boehm滴定对活性炭进行表征分析,测定低浓度煤层气中CH_4在活性炭上的吸附透过曲线,并与市售国药活性炭(sAC)做对比。结果表明,活性炭对低浓度煤层气CH4的选择性吸附量顺序为QpAC>>QmAC>QhAC>QsAC>QzAC。这是由于pAC的表面碱性基团含量最大,且其表面碱性基团含量远大于其表面酸性基团含量,使其具有最大CH_4吸附量(22.64mL/g)。而其他四种活性炭表面酸性基团含量远大于其表面碱性基团含量,活性炭对CH_4的吸附量与其微孔孔容和表面碱性基团含量大小顺序基本一致。     

页岩岩心CH_4吸附/解吸特性试验研究

页岩对CH_4的解吸、吸附作用直接影响页岩气渗流规律,进而影响页岩气井的开采效率。为真实反映储层页岩的吸附/解吸特性,选用相对颗粒更能保持岩层原始地质结构的Ф50 mm×100 mm页岩岩心试样,并在恒定轴压和围压条件下,通过恒温水浴改变试验温度,开展了不同温度、不同储层压力作用下页岩吸附/解吸试验。试验结果表明:①由于页岩原始结构的微裂隙的各向异性,岩心吸附曲线表现出"阶梯状"和"负吸附"特征;②颗粒试样比岩心样品的吸附量更高,并且吸附量随围压变化更均匀,而岩心吸附过程压力与吸附量相关性差,并在极限压力点出现突增现象;③页岩岩心吸附CH_4以微孔和微裂隙填充为主,其次是大孔的单分子层吸附;④吸附势理论模型在描述岩心的吸附和解吸过程比Langmuir模型更合理。     

La/活性炭吸附脱硫动力学模型的研究

采用拟二级(PSO)和修饰的拟n级(MPnO)动力学模型对La/活性炭吸附脱除二苯并噻吩的动力学数据进行模拟,利用决定系数(R~2)、均方根误差(RMSE)和修正的模型选择因子(AIC_c)来评估模型的优劣,同时通过灵敏度分析对模型参数进行评估。实验结果表明,MPnO动力学模型优于PSO动力学模型;PSO模型的参数可以准确获得,但MPnO模型的参数(反应级数、速率常数和平衡吸附硫容)具有不确定性,由于速率常数和平衡吸附硫容之间存在线性关系,故认为MPnO模型存在过参数化。为了获得更有意义的参数评估,三参数MPnO模型中的平衡吸附硫容通过平衡实验获得,将模型参数减至两个,通过R~2,RMSE和AIC_(cj)评估两参数MPnO模型的优劣。实验结果表明,三参数MPnO模型优于两参数MPnO模型,但动力学数据能够准确评估两参数MPnO模型的参数(反应级数和速率常数)。     

Co-Ni-ZrO_2/活性炭催化CH_4-CO_2重整性能研究

采用共浸渍法制备了系列具有不同Co/Ni质量比的Co-Ni/活性炭(AC),Co-Zr O2/AC和Co-Ni-ZrO_2/AC催化剂,并通过XRD、SEM和BET技术对催化剂进行了表征,采用固定床反应装置研究了其对甲烷二氧化碳重整制合成气的性能。结果表明,8Co-4Ni-ZrO_2/AC催化剂具有较大的比表面积和较小的金属晶粒,并且表现出最佳的催化活性和稳定性;在850℃条件下连续反应1900min,甲烷和二氧化碳转化率都超过95%。     

改性活性炭对CH_4-CO_2重整制合成气性能的影响

使用一系列试剂分别采用浸渍法与浸渍-焙烧法对活性炭进行了表面改性,采用Boehm酸碱滴定法与扫描电镜对活性炭表面基团和形貌进行了测定和表征,研究了改性活性炭对CH_4-CO_2重整制合成气的影响。结果表明:经盐酸、磷酸、过氧乙酸、次氯酸钠改性后活性炭表面呈酸性,催化活性降低;而经氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硝酸、高锰酸钾溶液改性后活性炭表面为碱性,催化活性提高。改性活性炭的催化活性顺序为:C_2H_4O_3-AC相似文献   

基于泡沫金属的活性炭吸附油气实验

 为了降低传统的活性炭吸附油气的热效应,在吸附塔中引入泡沫金属材料。将活性炭粉末填入泡沫金属中制成复合吸附材料,再用它来填充吸附塔。理论计算得到该复合吸附材料的导热系数为11.72 W/(m·K),远远高于活性炭本身的导热系数(0.185 W/(m·K));在水浴和空气环境中进行的吸附汽油蒸气实验证明,复合吸附材料对吸附热有一定的降低作用。该复合吸附材料有较好的导热性能,而且在降低吸附温度的同时,相应地也可以适当提高活性炭的有效吸附容量。     

改性硅胶吸附剂用于CO_2/CH_4吸附分离的研究

采用等体积浸渍法,通过在硅胶材料(XFGJ)表面修饰不同碱金属或碱土金属离子,制备硅胶基型吸附剂。采用变压吸附考察改性硅胶对CO2/CH4混合气体的吸附及分离性能。实验发现,担载1%质量分数BaCl2的XFGJ(1Ba-XFGJ)对CO2/CH4混合气体的动态吸附分离效果最佳,在0.5MPa,20℃时,1Ba-XFGJ的分离因子为9.55,与未改性的XFGJ相比分离因子提高了116%。采用低温氮气吸附脱附表征XFGJ及1Ba-XFGJ的比表面积和孔径分布,发现BaCl2的引入能够增加微孔数量,有利于提高CO2/CH4的吸附分离性能。     

辽河天然气CH_4分布及开采中的变化特征

本文统计辽河断陷断块砂岩油气田天然气CH_4分布特征,认为原始组份中的CH_4含量沿油气运移方向增高。不同油气藏类型CH_4含量的分布界限明显:纯气藏CH_4含量最高,凝析气藏最低,油藏介于二者之间。有气顶的油藏比纯油藏CH_4含量要低。氧化严重的油藏析出的气体CH_4含量特高。油气藏开采中,凝析气藏CH_4含量呈上升——较稳定型;纯气藏(未包括凝析油含量较高的气藏)开采中CH_4含量较稳定;油藏开采中,气顶油藏当油井气窜CH_4含量升高,靠近边水的油井当边水推进油井CH_4含量升高。     

氧化活性炭在模型汽油中吸附脱硫性能研究

采用臭氧对椰壳活性炭进行氧化处理，考察了反应介质、氧化时间、臭氧化气体流量对活性炭在模型汽油中脱硫性能的影响。结果表明，在反应介质为2 mol/L NaOH、氧化时间为1.5h、臭氧化气体为0.2m3/h的最佳处理条件下，活性炭的静态平衡吸附硫容由8.47 mg-s/g-A提高到21.5 mg-s/g-A，穿透硫容由2.03 mg-s/g-A到14.21 mg-s/g-A。油品中竞争物质对活性炭吸附噻吩性能的影响关系由强到弱依次为：芳烃>烯烃>烷烃。饱和活性炭采用乙醇、丙酮和石油醚进行洗脱再生，其中乙醇再生的效果最好，经多次使用后吸附性能没有明显下降。     

CH4/N2在活性炭上吸附性能的研究

变压吸附是分离油田伴生气中N_2和CH_4的可行性方法,采用质量法测定了N_2、CH_4在活性炭WHXR-LB20上的吸附等温线,分离系数为2.87,满足工业应用要求且再生效果好;同时测定了油田伴生气中C_2H_6、C_3H_8,n-C_4H_(10)等对WHXR-LB20的影响,结果表明,C_2H_6、C_3H_8在WHXR-LB20上再生效果很好,而n-C_4H_(10)在WHXR-LB20上有积累,该积累量使N_2和CH_4在WHXR-LB20上的饱和吸附量降低。     

页岩岩芯CH4吸附/解吸特性试验研究

页岩对CH₄的解吸、吸附作用直接影响页岩气渗流规律,进而影响页岩气井的开采效率。为真实反映储层页岩的吸附/解吸特性,选用相对颗粒更能保持岩层原始地质结构的Ф50 mm×100 mm页岩岩心试样,并在恒定轴压和围压条件下,通过恒温水浴改变试验温度,开展了不同温度、不同储层压力作用下页岩吸附/解吸试验。试验结果表明:①由于页岩原始结构的微裂隙的各向异性,岩心吸附曲线表现出“阶梯状”和“负吸附”特征;②颗粒试样比岩心样品的吸附量更高,并且吸附量随围压变化更均匀,而岩心吸附过程压力与吸附量相关性差,并在极限压力点出现突增现象;③页岩岩心吸附CH₄以微孔和微裂隙填充为主,其次是大孔的单分子层吸附;④吸附势理论模型在描述岩心的吸附和解吸过程比Langmuir模型更合理。     

陆相页岩吸附CH_4的热力学特征——以鄂尔多斯盆地延长气田上三叠统延长组页岩为例

为了完善等量吸附热的计算方法、明确陆相页岩吸附CH_4的热力学特征、揭示其吸附机理,选取鄂尔多斯盆地延长气田上三叠统延长组长7段页岩岩样,开展了页岩吸附CH_4的等温吸附实验并获得了过剩吸附量曲线,通过对比分析过剩吸附量与绝对吸附量之间的差异,阐明了基于不同类型吸附量的页岩等量吸附热特征。研究结果表明:①同一温度、压力条件下绝对吸附量大于过剩吸附量,绝对吸附量与过剩吸附量的差值在低温高压条件下较高,该差值与平衡压力符合指数函数变化关系,若采用过剩吸附量评价页岩储层的吸附性能,会造成评价结果偏低;②延长组页岩吸附CH_4的绝对等量吸附热、过剩等量吸附热分别与绝对吸附量、过剩吸附量呈线性正相关关系,吸附质分子间的作用力对等量吸附热的影响占主导;③绝对等量吸附热小于过剩等量吸附热,相对误差介于18.18%～49.79%,并且在低吸附量阶段相对误差较大,如果采用过剩吸附量作为基础数据计算初始等量吸附热,计算结果会偏高,从而造成对吸附剂与吸附质分子间的作用力的评价结果偏高。     

NH3作为CO2置换CH4水合物促进剂的分子动力学模拟研究

针对天然气水合物开采中CO₂置换面临的渗透性差、置换效率低的问题,采用分子动力学模拟方法,将对水合物相具有强穿透能力的NH₃作为促进剂,分别模拟了CO₂单组分和CO₂/NH₃混合组分置换水合物过程。结果表明:在模拟设定的温度压力范围内,245 K和255 K条件下,NH₃对CO₂置换水合物过程起到正向促进作用,而当温度升高至265 K时,则会对置换过程起到抑制作用;温度相同时,升高压力可以提高置换效率,但不会改变NH₃对置换过程的促进/抑制作用。该研究结果可为提高CO₂置换法的置换效率提供新的思路。      

Preparation of activated carbon from eupatorium adenophorum for application in the desulfurization of model gasoline

Abstract

Eupatorium adenophorum(EA) is a kind of global toxic weed. It was converted into activated carbon (EAAC) for desulfurization of model gasoline. The results showed that under the optimum conditions, the yield of EAAC was 22.84%, specific surface area was 932.1?m²/g. When the adsorption lasted for 4?h at 303?K, the sulfur content of model gasoline decreased from 500?ug/g to 7.2?ug/g, the desulfurization rate was 98.56%. These results indicated that high efficient desulfurization activated carbon can be prepared from EA.     

水合物法捕集烟气中CO_2的新拟合热力学模型

水合物法捕集烟气中的CO_2具有能耗低、操作简便和有利于后续CO_2储存利用的优点,为了降低多级水合反应累计的总误差,建立准确的热力学模型就显得尤为重要。为此,基于vdW-P+CPA模型,考虑了CO_2与H_2O之间的相互缔合作用,重新拟合了热力学模型中的参数。首先将H_2O与CO_2的能量参数α~(0.5)分别拟合为[1-(T/Tc)~(0.5)]的三次函数与一次函数,然后基于与温度相关的二元交互作用参数(k_(ij)),将vdW-P模型中Langmuir吸收系数的计算参数重新拟合。研究结果表明:①新拟合的热力学模型在预测饱和液相密度时,H_2O与CO_2的平均绝对误差分别由1.84%降至0.08%、由4.06%降至2.09%;②在预测纯CO_2与纯N_2生成水合物的相平衡压力时,平均绝对误差分别为0.86%与0.82%;③在计算不同组成烟气生成水合物的相平衡条件时,平均绝对误差由15.16%降至5.02%。结论认为,新拟合的热力学模型准确度较高,一定程度上降低了多级水合反应的总累计误差,为水合物法捕集烟气中CO_2的实际应用提供了参考。     

双相介质BISQ地震油气预测技术

单相介质理论针对固体而忽视流体,预测油气则先天不足。双相介质理论指出流体尤其是油气的存在和运动是弹性波频散和衰减的主要原因,因而可以通过计算频散谱和衰减谱来预测油气。谱的计算要求有瞬时特性,才能避免时窗效应。为此采用分频的办法对地震道进行分频,形成分频道集后再作“三瞬”处理,这样在指定时刻一个釆样点可集合成瞬时振幅谱、瞬时频率谱、瞬时相位谱;用瞬时振幅谱和瞬时频率谱计算出瞬时衰减谱,而瞬时频散谱则可用瞬时相位谱去近似代表。通过已知井建立预测模型,再对6个待钻井位目标用该方法进行预测,完井试油预测成功率达83.33%。     

大型LNG接收站泄漏事故灾害效应分析与预测

LNG接收站的储运介质主要是液化天然气,由于其具有易泄漏、易挥发扩散等特性,泄漏形成的可燃蒸气云团有可能引发火灾爆炸等严重后果,分析并预测接收站LNG泄漏事故产生的灾害效应,可以为LNG接收站选址、布局设计和事故灾害预防提供参考。为此,利用FLACS软件,根据国内某大型LNG接收站的现场布局建立LNG泄漏扩散三维预测模型,采用相对偏差率对不同风速、风向和围堰高度条件下的LNG泄漏扩散行为进行分析与评价,预测了接收站LNG泄漏事故产生的灾害效应。研究结果表明:①在300 s的扩散时间内,LNG泄漏扩散呈现重力沉降特点;②定量分析了泄漏点位置对国内某拥有5个储罐的大型接收站LNG泄漏与扩散效应的影响,确定3号储罐泄漏造成的灾害效应影响最大;③围堰高度对LNG气云爆炸灾害效应的影响最大,其次为风速和风向,而风向对LNG气云窒息灾害效应的影响最大,其次为围堰高度和风速;④发生泄漏事故意外点火爆炸,热辐射死亡最大半径为170.1 m,三度烧伤最大半径为213.7 m,二度烧伤最大半径为261.7 m,一度烧伤最大半径为370.1 m,其气云团覆盖的范围基本是死亡区,人员重伤死亡。