阻挡介质材料对低气压CO2介质阻挡放电转化特性的影响

介质阻挡放电(DBD)等离子体可产生大量荷能荷电粒子和活性自由基，具有高效、低耗、高可控程度、长使用寿命等优势，在CO₂资源化利用方面表现出良好的应用潜力。针对火星低气压高浓度的特殊CO₂氛围，为探究DBD中阻挡介质材料种类对CO₂转化效果的影响机理，利用kHz正弦电压驱动DBD,实验研究了不同阻挡介质材料对CO₂放电转化特性的影响。结果表明，阻挡介质依次为石英玻璃、环氧树脂、氮化铝、氧化铝、氧化锆(相对介电常数依次为4.7、6.6、9.8、10.2、37.1)时，放电产物中O₂的产量逐渐升高，其中氧化锆作为阻挡介质时的O₂产量远高于其他材料。结合数值仿真分析了阻挡介质相对介电常数和二次电子发射系数对CO₂转化效果的影响机理：固定二次电子发射系数，增大介质相对介电常数，气体间隙平均电场强度增大，放电产生的电子和CO⁺₂密度增大且维持在半峰值以上的时间增加，O₂主要生成反...     

冷等离子体作用下CO2-CO的转化

常温常压下,研究了在脉冲电晕等离子体条件下CO2的转化以及添加气H2对CO2转化的影响.分别考察了V(H2)/V(CO2)、放电电压峰值、放电频率以及功率对CO2转化的影响.结果表明在脉冲电晕等离子体作用下CO2转化为CO和O2,另有少量积炭产生;引入H2后,CO2的转化率和产物CO的选择性均明显高于纯CO2时的情况,同时积炭减少.而且随着H2/CO2比值增加,CO2转化率、CO选择性及产率升高;随着脉冲电压峰值、放电频率的升高,CO2转化率、CO产率增大,CO选择性略有降低.随着注入功率的增加,CO2转化率升高,CO产率增大.另外还对脉冲放电等离子条件下的CO2活化与转化机理进行了探讨.     

水蒸气添加下介质阻挡放电CO2重整CH4反应研究

基于介质阻挡放电(DBD)装置，在添加水蒸气的情况下进行CO₂重整CH₄反应，考察水/碳摩尔比对放电特性和反应性能的影响。结果表明：在固定放电功率条件下，使DBD具有最强电荷传输能力和最高反应活性的最佳水/碳摩尔比为0.5;在常见产物合成气、烃类化合物的基础上，主要液态产物为甲醇、乙醇、乙酸和丙酸；在水/碳摩尔比为0.5的条件下，反应物转化率、H₂和CO产率、气相产物的选择性以及转化反应物、生成合成气和烃类化合物的能量效率达到最大值；增加水/碳摩尔比在抑制醇类化合物生成的同时促进酸类化合物的产生，由于总的液相产物生成量随着水/碳摩尔比的增加而逐渐减低，因而对应的能量效率也随之降低。此外，添加水蒸气能促使DBD CO₂重整CH₄反应保持良好的稳定性。     

CO2催化转化研究新进展

综述了近年来由二氧化碳催化加氢合成甲烷、甲醇及低碳烯烃,用二氧化碳选择性催化氧化制合成气,催化共聚生成高分子材料方面的新进展。     

人工裂缝参数对CO2-ESGR中CO2封存和CH4开采的影响

目的 页岩储层中的裂缝系统对CH₄产量和CO₂封存量有着重要的影响,不同的储层地质特征有其对应的最优压裂方案。对鄂尔多斯盆地延长组页岩储层人工裂缝参数对CO₂封存和CH₄开采的影响进行分析。方法 基于鄂尔多斯盆地延长组页岩储层地质条件建立了页岩基质-裂缝双孔双渗均质模型,分析CO₂增强页岩气开采技术(CO₂-ESGR)中人工裂缝半长、裂缝宽度、裂缝高度、裂缝间距和裂缝数量对CO₂封存量和CH₄产量的影响。结果 CO₂封存量和CH₄产量与裂缝半长、裂缝宽度和裂缝高度呈正相关,其中裂缝宽度的影响最大,从5 mm增加到25 mm时,最多可使CO₂封存量和CH₄产量分别增加112.69%和87.11%。裂缝间距和裂缝数量增加可提高CO₂封存量和CH₄产量,但水平井长度相同时裂缝数量增加对CO...     

等离子体催化重整CH4/CO2中的等离子体强化表面反应动力学研究

采用实验测量和模拟预测相结合的方法，通过构建详细的机理并开展零维动力学模拟，研究等离子体催化CH₄/CO₂重整过程中等离子体活性物质对表面反应动力学的强化效应。结果表明：等离子体与催化剂的协同对CH₄和CO₂的活化转化能力远强于纯等离子体；动力学模型对反应物的消耗和产物的生成具有较好的预测能力；活性自由基与吸附态物质之间的E-R反应具有较高的反应活性，能有效改变并促进表面反应路径，如等离子体强化的E-R反应CH₃(s)+O→CH₃O(s)的速率比相应的吸附态物质之间的L-H反应CH₃(s)+O(s)→CH₃O(s)+Ni(s)的速率高4个数量级；等离子体催化CH₄/CO₂重整过程中的表面反应路径主要以气相物质与表面吸附态物质之间的E-R反应为主。     

不同CO2抽出比的PSA尾气在制氢转化炉内燃烧的数值模拟研究

采用CFD(Computational Fluid Dynamics)技术对抽出不同比例CO2的PSA尾气制氢转化炉燃烧及传热进行了数值模拟研究。计算得到了炉内烟气流场,温度场的详细信息,揭示了PSA尾气中CO2含量的变化对炉膛内燃烧和传热过程的影响。通过CFD数值模拟计算,提出了PSA尾气中CO2抽出对燃烧及传热的不利影响的解决方案。     

超临界CO2中烷基聚醚的溶解规律研究

通过浊点压力实验考察了温度、聚合度、烷基链长度以及烷基聚醚含量对烷基聚醚在超临界CO₂中溶解度的影响，采用分子动力学模拟计算分析了烷基聚醚分子间相互作用、烷基聚醚和CO₂之间的相互作用，并探索了烷基聚醚与CO₂的微观相溶规律。实验结果表明，温度升高，烷基聚醚在超临界CO₂中的溶解度减小，烷基聚醚与CO₂之间的亲和性降低；在分子中引入聚氧丙烯基团有利于提高烷基聚醚在超临界CO₂中的溶解度，但存在最佳聚合度范围。十二烷基聚氧丙烯醚比十二烷基聚氧乙烯醚的溶解度参数小，分子间相互作用更弱，且在超临界CO₂中更分散，与CO₂的相互作用能更大，使其与CO₂亲和性更强，浊点压力更低，溶解度更好。     

基于广义回归神经网络的CO2驱最小混相压力预测

针对传统的最小混相压力预测方法应用不便或误差较大等问题,提出利用广义回归神经网络进行CO2驱最小混相压力预测。以油藏温度、C5+分子量、中间组分摩尔分数、挥发组分摩尔分数为输入变量,以最小混相压力为输出变量,建立广义回归神经网络预测模型,对CO2驱最小混相压力进行预测,将结果与其他预测方法进行对比,并做误差分析。实例计算结果表明,广义回归神经网络用于CO2驱最小混相压力预测是可行的,且具有精度高、收敛快、适用范围广、使用简便等特点。     

人工神经网络在CO2驱采收率预测中的应用

CO2驱是三次采油中最具潜力的提高采收率方法之一,准确评价和预测CO2驱的采收率成为一项非常重要的工作。由于影响采收率的因素较多,且影响因素与采收率之间是一种非线性、不确定的复杂关系,致使常规预测方法效率及精度不高。针对此问题编写BP神经网络程序,引入影响采收率的5个无因次变量对于这种非线性、不确定的多变量系统进行预测,结果表明,人工神经网络方法具有更好的自适应性,能较好地反映影响CO2驱的各种参数与采收率的内在联系,而且预测精度较高。应用BP神经网络方法预测CO2驱采收率是可行而有效的。     

O2/CO2气氛催化裂化催化剂再生动力学研究

在固定流化床试验装置上，分别开展催化裂化催化剂的空气气氛烧焦再生(简称常规再生)试验和O₂/CO₂气氛烧焦再生(简称O₂/CO₂气氛再生)试验，基于此进行常规再生和O₂/CO₂气氛再生的动力学研究。结果表明：O₂/CO₂气氛再生和常规再生的反应活化能相近，二者分别为108 kJ/mol和105 kJ/mol; O₂/CO₂气氛再生的表观反应速率常数大于常规再生，其烧焦性能优于常规再生，可以允许待生催化剂有更高的含碳量；对于O₂/CO₂气氛再生，随着混合气中初始O₂含量的增大，催化剂的烧焦性能显著增强。     

低渗透油藏CO2驱注入时机研究

根据吉林油田某区块的油藏条件,运用数值模拟软件,研究CO2不同注入方式下的驱油效果。数模结果显示,与水驱和连续注气方式相比,交替驱能大幅提高原油采收率。衰竭开采后进行气水交替驱时,随着注入时机的推迟,采收率先是快速增加,然后逐渐降低,不过采收率变化幅度较小。注水开发后进行气水交替驱时,随着注入时机的推迟,采收率先是快速降低,然后逐渐增加,采收率降低幅度较大。注水开发后,经过一段时间焖井,再进行气水交替驱,焖井时间与采收率关系比较复杂,最佳焖井时间可以通过数值模拟得到。     

芳48断块CO2驱油试验区脉冲注气数模研究

优选芳48断块的F180-129井组,进行见气后的脉冲注气调剖模拟,采用正交实验设计方法对脉冲注气的注气周期、注气量等参数进行优化。优化得到的最佳方案参数为:注气4个月,停注1个月,周期注入0.02 HCPV。另外在最优方案的基础上进行了脉冲时机优选,结果表明F180-129井组在第1或第2口井见气后实施脉冲注气的效果较好,在采出程度较高的同时最终换油率也较高。     

CO2状态方程适应性对比研究

气体状态方程被广泛应用于计算CO₂的各项物性参数,但CO₂物性参数对温度和压力较敏感,不同状态方程计算的结果有偏差。针对目前常用的状态方程开展适应性研究,基于不同温度和压力条件下CO₂物性参数实验值对比分析了不同状态方程的计算结果。结果表明：1)GERG对CO₂密度及压缩因子具有较高的计算精度。计算CO₂密度时蒸汽区平均相对偏差小于0.5%,气相区小于1%;2)SW方程计算CO₂定压比热的平均相对偏差为0.29%,计算焦汤系数的平均相对偏差为0.87%;3)Fenghour法计算的黏度最大相对偏差不超过0.5%,平均相对偏差为0.34%,计算结果误差较小;4)V-W法对CO₂导热系数的计算结果与实验值较吻合,其平均相对偏差仅为1.24%。研究结果为油气田开发过程中涉及的CO₂物性参数计算提供了一定的参考依据。     

CO2提高低渗油田采收率研究现状

目前,低渗透油田已经成为油气开发建设的主战场,但由于低渗透油藏普遍存在储层物性差、渗透率低、非均质性强等特点,使得水驱效果差。而CO2驱由于具有较高的驱油能力,良好的注入性,以及能够实现温室气体的地下埋存,逐步成为当前提高低渗、特低渗油藏原油采收率的研究重点之一。     

等离激元光催化CO2转化催化剂研究进展

CO₂的资源化利用对实现碳循环意义重大。在众多CO₂化学利用手段中，光催化CO₂转化被认为是最为绿色和清洁的方案，但受限于较低的反应转化效率，尚未能取得大规模应用。等离激元光催化剂可利用表面等离激元共振现象，有效应对C==O键活化困难、光能利用不足和光生载流子寿命短等问题，提高CO₂的转化效率和产物选择性。为了促进光催化CO₂转化技术的商业化进程，等离激元光催化CO₂转化催化剂的性能仍有待进一步改进。通过介绍等离激元光催化CO₂转化的机理和梳理讨论近年等离激元光催化CO₂转化催化剂的研究进展，总结了等离激元光催化CO₂转化催化剂的设计思路与调控手段，强调了提高反应转化效率和降低催化剂成本的重要性，指出了未来该催化剂的研究和发展方向。     

电场局域增强介质阻挡放电对CO2氧化生物质焦油制合成气的影响

以苯为生物质气化焦油的模型分子，在全新设计的电场局域增强的介质阻挡放电(DBD)低温等离子体反应器中开展苯与CO₂反应制合成气的实验研究，考察了放电电压和CO₂初始浓度对苯与CO₂转化率的影响。结果表明，以氩气为载气的280μL/L苯和3000μL/L CO₂混合气在流速250 mL/min、放电功率60.3 W条件下，苯和CO₂的转化率最高可达40.2%和67.3%,产物H₂与CO的摩尔比达到0.132;苯能显著促进CO₂转化，而CO₂初始浓度对苯转化率影响小，且CO₂能显著降低苯降解的中间产物丙酮。结合发射光谱分析，推测了苯与CO₂制合成气的反应过程，表明苯的亲核属性可能是CO₂转化效果提高的主要因素。本研究为温和条件下CO₂氧化生物质气化焦油制合成气奠定了基础。     

CH4- CO2体系固体CO2形成条件的预测模型

采用膨胀机制冷工艺回收天然气中的乙烷时,膨胀机出口与脱甲烷塔顶部的温度较低,容易发生CO₂冻堵,影响装置的正常运行。准确预测固体CO₂的形成条件,有助于及时采取相应的措施调整凝液回收装置的操作工况,避免CO₂冻堵。为此,分析了CO₂固体的形成条件,根据相平衡原理,采用标准形式的Peng Robinson状态方程建立了液固平衡模型（LSE）和气固平衡模型（VSE）,据此分别对CH₄-CO₂2气相体系和CH₄-CO₂2液相体系中的固体CO₂形成温度进行了计算,并与用HYSYS软件预测的固体CO₂形成温度进行了比较。结果表明：该计算模型的准确度较高,与实验数据的误差在2 ℃以内;而HYSYS软件预测的CH₄-CO₂气相体系的固体CO₂形成温度较实验数据偏高1～5 ℃,预测的CH₄-CO₂液相体系的固体CO₂形成温度较实验数据偏低1～6 ℃。     

高压CO2管道泄漏动态压力计算模型研究

高压CO₂管道运行过程中可能因为腐蚀或外部因素发生泄漏,由于CO₂相态复杂,管内压力相应产生复杂动态响应变化,管内压力动态变化规律对于减压波预测、管材韧性止裂具有重要影响。为研究不同工况下管道泄漏过程中管内压力变化特性,基于等熵原理建立了高压CO₂管道泄漏管内动态压力计算模型,并结合工业规模CO₂管道泄漏实验数据以及HYSYS软件计算结果对模型进行了验证。结果表明：相比HYSYS软件,新建模型对于高压CO₂管道泄漏过程压降的预测与实验结果更吻合,平均预测误差为3.9%,表明新建模型可以准确预测高压CO₂管道泄漏过程管内压力的动态响应变化规律。研究成果可为高压CO₂管道泄漏过程管内动态减压特征预测提供理论支撑。     

高含CO2气井产能计算新方法

松南火山岩气藏高含CO₂,这种气体的存在对天然气的高压物性产生很大影响,使得气井产能预测与实际相差较大。在高含CO₂气体高压物性分析（PVT）实验的基础上,研究了温度、压力和CO₂含量对天然气高压物性参数的影响规律,建立了不同CO₂含量下天然气粘度和偏差因子与压力的相关关系,并结合气体渗流理论建立了考虑高含CO₂天然气高压物性变化的产能预测新模型。实例计算表明:①气井产能随着CO₂含量的增高而降低;②当CO₂含量大于20%时,气井产能评价必须考虑μZ值（天然气粘度与偏差因子的乘积）变化的影响;③开发中后期可以忽略CO₂含量对气井产能的影响。新的产能计算方法能反映CO₂含量对产能计算的影响,精确度更高,对于高含CO₂天然气田的产能评价和生产制度的制定具有重要的指导意义。