水合物法分离H2＋CH4体系的非平衡级模拟

针对H₂+CH₄体系在四氢呋喃(THF)水溶液中H₂的分离，提出了适合水合物多级分离技术的非平衡级算法——微元法，对此方法做了详尽的阐述.以湿壁塔为例，采用微元法计算了气、固相组成及其负荷，同时对不同温度、压力以及流量对水合物多级分离的影响做了比较.     

水合物法分离CH4/CO2研究现状及展望

介绍了国内外水合物法CH₄/CO₂分离技术的研究现状。首先综述了针对该工艺的促进强化措施,主要包括热力学促进、动力学促进与综合促进。其中,热力学促进能改变反应条件,但会降低分离效率;动力学促进能提高反应速率,但不能改变反应条件;综合促进集合了前两者的优点,但技术还不成熟,是未来的研究重点。接着,讨论了针对该过程的数学模型,主要为热力学模型和动力学模型。目前,所建立的热力学模型多是针对无促进作用体系,且不能同时用于准确地计算相平衡条件和各项组成;动力学模型主要针对水合物生长过程。然后分析了针对该工艺的流程分析现状,即主要停留在实验阶段和平衡条件下的模型计算。最后,基于现状分析,认为提高反应效率,强化热力学、动力学促进和完善热力学、动力学模型等是今后主要的研究方向。     

CH4+C2H4气体混合物的水合物相平衡

实验考察了CH_4 C_2H_4 THF 水混合体系在一定温度(276.15～282.15K)、压力(2.0～3.0MPa)和THF水溶液浓度(THF摩尔分数60％～12.0％)范围内的气体-水合物相平衡情况。结果表明:富水相中THF的加入大大地阻碍了水合物孔穴中C_2H_4的进入,使得乙烯在气、固两相中的分配发生了逆转,乙烯在气相中被提浓,而无THF存在时乙烯则是在水合物相中得到富集。     

水合物法连续分离煤层气实验研究

基于水合物法分离技术建立了一套能够连续分离混合气体的实验装置,可以同时实现水合物的生成和化解,即水合物在反应器中生成之后被输送至化解器中立刻化解,且化解后的工作液能够循环利用。利用此装置对模拟煤层气(CH450.44%(mol)+N249.56%(mol))进行了水合分离实验研究,工作液为6%(mol)的四氢呋喃(THF)水溶液,实验条件为温度278.15~281.15 K,压力0.7~1.1 MPa,原料气流量1~5 L·min-1(标况下),工作液流量60 L·h-1。结果表明:低温、高压、低原料气流量有利于水合物中CH4的富集和CH4回收。水合物相CH4含量在52.53%~64.24%(mol);剩余气中CH4含量在45.33%~49.63%(mol);CH4回收率介于3.0%~19.4%。其中,279.15 K,1.1 MPa,原料气流量1 L·min-1为较好的操作条件。结果表明连续性水合分离过程在理论上和实际应用中均适用于煤层气的分离。     

L-色氨酸+四氢呋喃体系下水合物法分离煤层气研究

L-色氨酸是一种新型水合物动力学促进剂。为了研究L-色氨酸与热力学促进剂四氢呋喃(THF)两者协同作用下对水合物法分离煤层气中甲烷的影响,在温度为274.15 K、初始压力为10 MPa的封闭反应条件下,通过实验研究L-色氨酸+四氢呋喃(摩尔分数5.56%)复合溶液体系下摩尔分数30%CH₄/70%N₂混合气体水合物的生成过程,确定了在L-色氨酸协同作用下水合物的生成时间、气体消耗量、甲烷分离率。实验结果表明：色氨酸质量分数为300×10^-6时,对水合物生成的促进作用最为明显,可缩短水合物的生成时间,但对降低相平衡压力没有明显效果。当质量分数增加到1 000×10^-6时,对水合物的生成表现为明显的抑制作用。相比单一的THF体系,加入色氨酸之后的组合体系进一步增加了水合物的生成量,并明显降低了反应时间,具有良好的应用前景。     

水合物法平衡级分离CO2/N2流程模拟分析

化石燃料燃烧排放烟气中CO₂的量占CO₂总排放量的75%,为了缓解CO₂导致的全球温室效应,需将CO₂/N₂中的CO₂分离出来。水合物法分离是一种高效、低能耗的CO₂/N₂分离技术。本文研究了水合物法平衡级分离CO₂/N₂过程中,进料CO₂体积分数、反应条件与反应特性三者间的关系,利用CPA-SRK方程+Chen-Guo模型对其进行平衡级分离流程模拟分析。经计算发现,进料干基CO₂体积分数对水合物法分离CO₂/N₂工艺的反应压力、平衡级级数均有较大影响。随着体积分数的增加,反应压力呈减小趋势,减小幅度随体积分数增加而减小,当进料CO₂体积分数小于20%时,压力下降较快,当体积分数大于50%时,压力降低幅度变小。温度为277K时,CO₂体积分数小于10%时,需四个水合物平衡级分离才能得到满足要求的气样;当体积分数为10%~20%时,需三个水合物平衡级分离;体积分数大于30%时为两个水合物平衡级分离。温度对水合分离的反应压力有较大影响,但对所需平衡级分离级数的影响并不大。随着温度的升高,水合反应压力呈增加趋势,增加幅度随进料干基CO₂体积分数的增加而降低。针对所研究气样,在不同温度下,均需三个水合物平衡级分离才能达到工艺要求。     

CO2置换天然气水合物中CH4的研究进展

在全面综述国内外天然气水合物开采技术研究现状的基础上,重点介绍了国内外CO2置换开采天然气水合物的研究进展,分别从热力学和动力学角度分析了置换反应过程的可行性. 现有的研究主要集中在自由饱和水体系,而自然界中天然气水合物主要赋存于海底沉积层和永久冻土层中,需结合天然气水合物赋存的自然环境条件,研究其动力学过程,揭示置换反应过程的内在机理. 最后指出了CO2置换开采天然气水合物尚存在的问题和今后的研究方向.     

水合物法分离技术与节能

探讨了几种具有节能效应的水合物法分离技术—水溶液提浓、海水淡化、近临界和超临界萃取、气体混合物分离、污水处理技术,随着绿色化学和生物工程技术的发展,该技术方法将会引起更多的关注。     

含(CH4+CO2+H2S)酸性天然气水合物形成条件实验与计算

采用高压全透明蓝宝石水合物相平衡装置,测定了(CH₄+CO₂+H₂S)三元酸性天然气在纯水条件下的水合物生成条件数据.实验温度范围为274.2～299.7 K,压力范围为0.58～8.68 MPa.混合物气体中H₂S和CO₂的浓度分别为 4.95%（mol）～26.62％（mol）和6.81%（mol）～10.77%（mol）.采用Chen-Guo水合物模型对实验数据进行了计算,结果表明,在不同的H₂S浓度下,Chen-Guo水合物模型的预测精度优于CSMHYD 模型.随着H₂S浓度的增加,计算的绝对偏差增大.针对H₂S浓度较高［＞10％（mol）］的体系,该两种水合物模型均有待改进.     

水合物法分离技术研究

从水合物的结构和性能出发,对基于水合物形成和分解的分离过程进行了分析和研究,探讨了基于水合物的分离技术,包括气体分离和水溶液分离或提浓两个方面。综述了近年来水合物法分离的研究现状、相关技术内容和应用领域     

吸附分离CH4/N2可行性研究

The separation between methane and nitrogen is an inevitable and important task in the C1 chemical technology and the utilization of methane from coalbed, yet it is considered to be one of the tough tasks in the field of separation. Pressure swing adsorption is a preferable technology if an adsorbent that allowing a large coefficient of separation for the CH4/N2 system is available. The separation coefficients between CH4 and N2 were obtained on analyzing the breakthrough curves measured experimentally with nine adsorbents. A technique of measuring the temperature-pulse was incorporated in the experiments, and the reliability of the result was improved.Superactivated carbon with large surface area and plenty of micropores was shown to have the largest separation coefficient and to be promising for the commercial utilization.     

甲醇/H2O/H2O2/1,3,5-三甲苯/磷酸三辛酯五元系液液平衡的实验数据

测定了常压、 4 0℃下甲醇 /H₂ O/H₂ O₂ /1,3,5 -三甲苯 /磷酸三辛酯五元系液液平衡数据 ,分别用UNIQUAC模型和NRTL模型对实验数据进行了关联 ,取得了较满意的结果     

H2, CO, N2, O2和CH4在碳膜中的扩散

Diffusion of pure H2, CO, N2,O2 and CH4 gases through nanoporous carbon membrane is investigated by carrying out non-equilibrium molecular dynamics （NEMD） simulations. The flux, transport diffusivity and activation energy for the pure gases diffusing through carbon membranes with various pore widths were investigated. The simulation results reveal that transport diffusivity increases with temperature and pore width, and its values have a magnitude of 10^-7 m^2·s^-1 for pore widths of about 0.80 to 1.21 nm at 273 to 300 K. The activation energies for the gases diffusion through the membrane with various pore widths are about 1-5 kJ·mol^-1, The results of transport diffusivities are comparable with that of Rao and Sircar （J. Membr. Sci., 1996）, indicating the NEMD simulation method is a good tool for predicting the transport diffusivities for gases in porous materials, which is always difficult to be accurately measured by experiments.     

H2/Ar等离子体射流反应器的模拟

建立了直流电弧等离子体射流反应器的计算流体动力学模型 ,在模型中同时考虑流动、对流换热和共轭热传导等过程 ,消除了以往对反应器内壁温度估计造成的误差 .对湍流的模拟采用了常见的标准k -ε双方程湍流模型 .用SIMPLEST算法模拟与计算了反应器内等离子体的温度场和速度场     

CH4-CaSO4和H2S-Fe2O3反应体系的热力学和动力学研究

The destruction of hydrocarbon in deep carbonate diagenetic environment is one of problems on the formation of oil and gas. Organic-inorganic reactions in the process of TSR(Thermochemical Sulfate Reduction) are the main reason to make disappearance of the hydrocarbons. The work in this field has often been the subject of much research work in recent years. In this paper, the thermodynamics of CH4-CaSO4 and H2S-Fe2O3 systems is discussed to investigate the possibility of reactions. It is found that these two reactions can proceed spontaneously.Increasing temperature is favorite for CH4-CaSO4 system but disfavorite for H2S-Fe2O3 system. Thermal simulation experiments were carried out using autoclave at high temperature and high pressure. The properties of the products were characterized by microcoulometry, FT-IR and XRD methods. On the basis of the experimental data, a reaction kinetic model is developed and kinetic parameters are determined.     

条件矩模型对CH4-空气扩散燃烧及其NOx生成的数值模拟

采用Bilger提出的条件矩模型 ,在考虑辐射热损失的情况下对CH₄-空气湍流射流扩散燃烧及其NO_x生成进行了数值模拟 .对于湍流流动和混合分数场采用k -ε - f - g模型 ,对于组分浓度场采用条件矩模型的抛物线型方程 .将模型的模拟数据与美国Sandia国家实验室的实验数据对照结果表明 :条件矩模型能够很好地预报出湍流扩散燃烧的速度场、温度场和主要组分 (CH₄、CO₂ )浓度场 ,对NO的浓度场的预报结果与实验值的发展趋势相一致 ,偏差尽管大些但可以接受     

US/H2O2系统协同降解苯酚的动力学研究

超声波/过氧化氢（US/H₂O₂）复合氧化过程在废水处理领域有很广泛的应用前景，但在动力学方面的研究很少，为此研究了US/H₂O₂工艺降解苯酚的动力学.结果表明，苯酚在单独超声波辐射（US）、过氧化氢（H₂O₂）氧化和超声波/过氧化氢（US/H₂O₂）协同下的降解均符合表观一级动力学.在单独的超声波辐射或者过氧化氢氧化下苯酚去除率很小，而在复合氧化过程US/H₂O₂工艺中有显著的提高，表明协同效应存在.苯酚去除的速率常数增强因子可达到6.904.进一步从US/H₂O₂系统中存在US、H₂O₂和羟基自由基（•OH）3部分协同作用的降解机理，推导出了简化的机理动力学模型，很好地反应过氧化氢浓度过量条件下苯酚的降解.     

硫酸溶液中Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2阳极在电解过程中的结构变化及失活行为

引　言有机电化学合成以电子作为试剂代替重金属盐氧化剂和严重污染环境的硫化碱等化学还原剂 ,合成过程可在常压、常温或较低温度下进行 ,因此是2 1世纪“绿色化学”研究开发的一个重要领域 .在有机电化学合成的工业开发中 ,得到具有优良性能的电极材料是电有机合成工业化中需     

高性能钯膜及其在氨分解制氢中的应用

引 言 液氨催化分解制氢工艺具有价格低廉、安全性好、附加值低、产物不含COx杂质等优点[1].此外,氨分解制氢体系的理论质量储氢量是17.6%,明显高于电解水(11.1%)、甲醇-水蒸气重整(12%)、汽油-水蒸气重整(12.4%)、氢化物水解(5.2%～8.6%)等制氢体系.但是,以纯氨为原料分解后只能得到含氢75%的混合气,而燃料电池只有在使用纯氢为原料气时才具有最高的工作效率,因此应当对氨分解产物中的氢进行提纯.