石油焦气化反应动力学及其反应性与焦结构的关系

石油焦结构致密,孔隙不发达,灰分及挥发分含量低,导致其气化活性较低。焦结构是影响石油焦气化反应活性高低的重要因素,为阐明石油焦气化反应特性及其与焦结构的关联,采用热重分析仪对镇海石油焦、京博石油焦和胜利石油焦进行CO₂非等温气化反应特性研究,并结合石油焦结构的表征分析,探讨焦结构对气化反应性的影响规律。结果表明：利用比气化速率能够较好地描述3种石油焦的气化反应性差异,气化活性由大到小顺序为胜利石油焦、京博石油焦、镇海石油焦;依据比气化速率随温度的变化规律,可将石油焦的等温气化反应分为慢速、中速、快速3个阶段;石油焦结构分析发现,石油焦气化反应性与焦结构的有序度和CO₂化学吸附量关联性较好,其焦结构有序化程度及其CO₂总吸附量均可用来反映其气化反应性高低;利用比气化速率作为对应恒温气化条件下速率常数计算得到胜利石油焦、京博石油焦和镇海石油焦的气化反应活化能分别为216、245和280 kJ/mol。     

转换波的识别和应用——超声模型试验研究

采用有机玻璃板（1000×200×10,单位 mm）和铝板（1000×25×10,单位mm）两种固体材料,分别在空气及水中构成单层和多层二维层状介质构造模型,然后通过理论计算与模型试验相结合的方法,对这种层状介质模型中转换波的运动学、动力学特征进行了分析研究。试验结果表明:1PS 波在波形记录上有明显的同相轴显示,并呈双曲线形状;2振幅特征表现为 A_S>A_PS>A_P>A_PP;3频率特征表现为,f_PP>f_PS,而且在不同介质层中有 f_水>f_铝>f_有机玻璃;4在不同观测距离上,相同震相的主频对应的相位角变化不大。依据这些特征,再利用相关和叠加分析方法就可以识别出转换波,求得较正确的到时,从而为构造反演及预测介质的 Q 值提供了条件。     

有机胺萃取耦合CO2矿化过程中阴离子迁移规律研究

目的 CO₂矿化技术利用金属离子将CO₂固化为碳酸盐是有效的碳减排路径,考查有机胺萃取耦合CO₂矿化过程中阴离子的迁移规律,为进一步设计矿化过程提供理论参考。方法 有机胺萃取耦合CO₂矿化法利用有机胺萃取氢离子(H⁺),并使阴离子迁移到有机相中,促进水相的钙、镁等金属离子进一步与碳酸根离子(CO₃^2-)沉淀,测定镁基、钙基体系中CO₂矿化反应后阴离子的浓度和迁移率,并考查了时间、温度、相比(有机相与水相的体积比)对迁移率的影响。结果 镁基体系中,阴离子迁移率y_I^->y_NO^-3>y_Br^->y_Cl^->y₍SO^2-₄);钙基体系中,阴离...     

紧凑型气液旋流分离器结构参数显著性分析

为了筛选出对气液旋流分离器分离效率影响显著的结构参数,以紧凑型气液旋流分离器为研究对象,基于PB(Plackett-Burman)试验设计,采用数值模拟与室内试验相结合的方法,开展不同结构参数对紧凑型气液旋流分离器分离性能影响的显著性分析。分析结果表明：紧凑型气液旋流分离器结构参数的显著性由高到低的顺序依次为柱体直径d>锥体高度h₂>溢流管伸入长度h₁>溢流口直径d₁>底流口面积S>锥体直径d₂>柱体长度H。为了对数值模拟结果的准确性进行验证,随机选取PB试验设计中2组不同结构参数匹配模型,开展室内分离性能试验。对比分析不同气相体积分数条件下分离效率的模拟结果与试验结果,得出随着气相体积分数的增加,模拟与试验的分离效率均呈先升高后趋于稳定的变化趋势的结论。模拟结果与试验结果呈现出了较好的一致性,模拟效率与试验效率的平均误差为2.70%,验证了数值模拟结果及显著性筛选的准确性。研究结果可为进一步提升气液旋流分离性能提供指导。     

微-纳米受限空间原油-天然气最小混相压力预测方法

微-纳米受限空间原油-天然气的最小混相压力(MMP)对致密/页岩油储层注天然气提高采收率参数优化、方案设计及产能预测至关重要,但至今尚缺少获取该参数的可靠方法。针对这一关键问题,提出一种微-纳米受限空间原油-天然气界面张力(IFT)计算方法,通过原油-天然气相平衡计算得到Parachor模型参数从而计算出IFT,并基于界面张力消失法(VIT)预测MMP。该方法改进了气液平衡计算及Peng-Robinson状态方程,考虑了毛细管压力并修正了流体的临界压力和临界温度,简化了传统计算方法,并将气/液相压力考虑到平衡常数K_i的迭代公式中。通过设计8组不同组分天然气并以长庆油田原油和拟注入天然气为实例,分别计算了孔隙半径r_p为5 000 nm、1 000 nm、500 nm、100 nm、10 nm时的IFT和MMP。计算结果表明,压力越高,IFT越小;在r_p为100~5 000 nm时,原油-天然气体系的IFT和MMP基本不受r_p的影响;当r_p≤100 nm时,IFT和MMP显著降低,MMP最大降幅达38.76%,说明致密/页岩油储层注天然气提高采收率相比常规储层注天然气更容易混相。原油-天然气体系的MMP与C₂—C₄含量呈现负相关性,且r_p越小,MMP递减速度越快,最大降幅达57.33%(r_p=10 nm,C₂—C₄摩尔分数增至40%)。将计算结果与文献报道数据进行对比,进一步验证了模型的可靠性。     

吐─哈盆地天然气成因类型探讨

吐哈盆地的天然气依据成因可划分为油型气、煤型气、混源气和生物改造气4种类型。油型气主要产于托克逊凹陷及哈密凹陷,具有δ¹³C₃-δ¹³C₂值高、δ¹³C₂<-2.88%和演化程度较高等特征;煤型气主要富集于台北凹陷(鄯善油田、巴喀油田例外),具δ¹³C₁低、重烃气碳同位素重、δ¹³C₂>-2.88%等特征;混源气仅分布于鄯善油田及丘陵油田东块,具δ¹³C₁<δ¹³C₂<δ¹³C₃>δ¹³C₄的碳同位素“倒转”分布特征;生物改造气仅见于巴喀油田及丘陵油田陵4井区,具有密度小、干燥系数大、iC₄/nC₄及C₂/C₃值高、δ¹³C₂>δ¹³C₃等特点。     

高温高压下多种气体在储层岩心中吸附等温线的测定

利用自行研制的XF1型高温高压气体吸脱附测试仪,结合一台色谱分析仪(HP6890),一套抽真空系统,分别测定了N₂、CH₄、C₂H₆、C₃H₈、nC₄及其混合气体在三个岩心中的吸脱附等温线共计42条(单组分30条,累计测试点516个;混合气12条,累计测试点203个),以及吸附平衡后混合气的自由气相组成、吸附相组成和各组分的吸附等温线各48条(累计测试点431个).测试的温度为50.5℃.实验结果表明:①储层岩心介质对烃类气体的吸附现象是客观存在的,不容忽视;②仅就测试所得的数据来看,如果忽略其它因素,可以初步估计,不考虑吸附的砂岩储层气藏的计算储量将比考虑吸附少5%以上;③岩心-气体吸附体系的吸附能力除受压力影响外,更受到储层介质、岩石成分、结构和物性性质的影响,除此之外,还受到多组分气体中重烃组分数目、摩尔含量等的影响;④多组分气体组分相对吸附量能有效地表征多组分气体中各组分气体的竞争吸附能力大小,依据这个指标可将五元多组分气体体系中各组分气体按其竞争吸附能力由强到弱排序为nC₄>C₃H₈>C₂H₆>CH₄>N₂.     

流化床中造纸黑液催化石油焦气化特性

利用实验室规模流化床气化反应器,考察了造纸黑液对石油焦水蒸气气化反应的催化效果,并分析了其催化反应机理。结果表明,造纸黑液不仅能显著提高石油焦的气化反应活性,还能大幅提高气化气中H₂的含量。脱水黑液添加量为黑液与石油焦质量之和的10%时催化效果较好,达到相同气化反应速率时的反应温度比纯石油焦气化低200℃左右;在相同反应温度下提高气化反应速率5倍左右,可提高气化气中H₂体积分数约8百分点。黑液中的碱金属活性组分能够破坏石油焦中的C=C芳香结构,同时与石油焦中的碳结合生成活性较高的碳氧复合物C(O),从而提高气化反应速率;碱金属还促进了水煤气变换和CH₄水蒸气重整反应,使得H₂的生成量增多。因此,造纸黑液是一种有效的石油焦气化生产富氢合成气的催化剂。     

铁离子稳定剂SWLY-1的性能评价

酸化作业时,Fe³⁺容易生成Fe（OH）₃沉淀而造成地层的二次伤害。自制铁离子稳定剂SWLY-1能与铁离子形成稳定的可溶性螯合物。通过室内实验评价了SWLY-1的相关性能。结果表明,SWLY-1对三价铁离子的稳定能力为1435 mg/g;最高可抗150℃高温;在清水、20%盐酸、土酸（12%HCl+6%HF）中的溶解性好,对岩心的渗透伤害率较小;与其他酸液添加剂配伍性良好;SWLY-1与EDTA-2Na、柠檬酸、草酸、乙酸在不同pH值下稳定常数的大小顺序均为:lgK_SWLY-1>lgK_EDTA-2Na>lgK_柠檬酸>lgK_草酸>lgK_乙酸。     

微型流化床中萘催化裂解生成H2和CH4反应动力学研究

生物质气化是生物质能代替化石能源中最具吸引力的方法之一,而生物质气化焦油中萘是最稳定、难以分解的环烃之一。选取萘作为气化焦油模型化合物,利用浸渍法制备了Cu/Ni负载橄榄石催化剂(15Ni/O、9Cu/6Ni/O、15Cu/O),在微型流化床反应器(MFBRA)中,采用模型拟合法计算了萘催化裂解生成H₂和CH₄的动力学参数,评价了双金属催化剂的性能。结果表明,所选的机理函数G(16)、G(20)和G(24)均满足不同催化剂催化裂解萘生成H₂和CH₄的反应。不同CuO和NiO质量分数的催化剂H₂的生成活化能(E_a)值大小顺序为SiO₂> 15Ni/O>橄榄石> 15Cu/O> 9Cu/6Ni/O,CH₄的E_a值大小顺序为橄榄石> 15Ni/O> SiO₂> 9Cu/6Ni/O> 15Cu/O。萘在9Cu/6Ni/O催化剂上裂...     

ESTIMATION OF TOXIC COKE DEPOSITS ON FRESH AND REGENERATED Pt/Al2O3 CATALYST FROM METHYLCYCLOPENTANE REFORMING IN H2 AND N2 ATMOSPHERES.

An estimate of the quantity of toxic coke deposited on fresh and regenerated Pt/Alj₂O₃ catalyst has been determined for methylcyclopentane (MCP) reforming in a Berty CSTR at 390°C, W/F=0·11 g min cm^-3, total pressure of 1 atm and MCP partial pressure of 9·2 × 10^-2 atm in H₂ or N₂ carrier. Eleven cycles consisting each of catalyst deactivation, regeneration and reduction were investigated with 3 in H₂ and 8 in N₂. Oxidizable (primary) coke deposits were higher in N₂. However, higher levels of toxic (secondary) coke were deposited in H₂. The ratio of oxidizable to toxic coke lies between 1-15×10³ in H₂ and 22 - 55 × 10³ in N₂ The coke-time profiles for secondary coke removal exhibited maxima suggestive of three types of secondary coke with varying reactivity in H₂. Furthermore, the results strongly suggest that the cokes were layered on acidic coke forming sites with the solid phase transformation of primary to secondary coke occurring at the catalyst-coke interface.     

SiO2/S涂层及乙酸钾抗结焦性能的对比

  以石脑油为裂解原料,在850℃下对退役  HP40炉管内表面进行结焦试验,并对比了 SiO₂/S 涂层与乙酸钾的抗结焦性能。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和透射电镜(TEM)表征了焦炭形貌,采用热重(TGA)、元素分析和拉曼光谱考察了焦炭结构。结果表明,由于退役 HP40炉管内表面状态的改变,加剧了催化结焦。SiO₂/S 涂层可以有效地抑制催化结焦,其结焦抑制率达到65%,但是 SiO₂/S 涂层剥落后,焦炭以催化焦为主,同时夹杂着部分热裂解焦。当乙酸钾质量分数为400 μg/g 时,抑焦率达到60%。当乙酸钾质量分数分别为0、100、200和400 μg/g 时,丝状焦直径分别为100、60、45和35 nm。SiO₂/S涂层与乙酸钾对焦炭结构影响较小,退役 HP40炉管内表面焦炭为高沸点、缩合度较高的大分子,石墨化程度较低。     

预氧化法制备石油焦基活性炭的研究

 以石油焦为原料，采用先对原料进行预氧化处理，再进行水蒸气活化的方法制备活性炭。通过XRD、N2吸附、恒流充放电等测试研究了预氧化对所制备的活性炭的结构特性与电化学性能的影响，并开展原料结构与活性炭性能之间的相关性研究。结果表明，预氧化处理极大的促进了石油焦的活化反应，由此制得的活性炭比表面积达到299.7m2/g，比电容达到80F/g，均比未经预氧化的样品有显著提高。同时，石油焦原料结构对石油焦活性有较大影响，以细镶嵌型光学结构为主、晶化程度较低、挥发份含量高的石油焦具有较高的反应活性，制备的活性炭更易于形成发达的孔隙。     

高硫石油焦微波煅烧脱硫

采用微波辐照煅烧方法,研究了Na2 CO3添加量和反应时间对高硫石油焦脱硫效果的影响,并与常规马弗炉煅烧方法相比较,采用扫描电镜(SEM)、BET氮吸附、X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FT-IR)等表征手段,对石油焦煅烧脱硫前后的表面微观形貌、比表面积、孔体积、微晶结构和化学结构进行比较分析.结果表明:当微波功...     

石油焦原料性质及炭化工艺对活性炭性能的影响

从分析石油焦原料着手，考察了其热解特性、孔隙率和石墨化程度。由于石油焦结构致密，属易石墨化碳，因此用水蒸气法直接活化得到的炭质材料吸附性能差，其碘吸附值小于350mg/g。不同来源的石油焦由于组成不同，其活化性能也有差异。通过成型法，以金山石油焦为原料轻预炭化、预氧化和炭化，得到炭化料，再用水蒸气活化得到的活性炭的碘吸附值达800.40mg/g、亚甲蓝值达120.40mg/g。以独山子石油焦为主要原料制得的活性炭的碘吸附值与亚甲蓝值分别达871．58mg/g、100..67mg/g。     

原子吸收光谱法测定石油焦中镍和钙含量

用火焰原子吸收光谱法测定生石油焦和煅烧石油焦中镍和钙。样品在高温炉内于 5 2 5℃下灰化 ,灰份用四硼酸锂在铂坩埚内熔融 ,将熔融物溶解于稀盐酸中 ,用火焰原子吸收光谱法测定该溶液中镍和钙的含量。方法简便、快速、准确。加标回收率为 98 2 %～ 10 3 6 % ,相对标准偏差为 1 0 0 %～ 4 0 3%。     

高温热处理对石油焦结构及气化活性的影响

 采用固定床反应器,在常压下对石油焦进行高温(1173~1773K)热处理。利用元素分析、XRD、BET和孔隙结构、SEM等测试手段考察了热处理温度对石油焦的元素组成、石墨化程度、孔隙结构及表观结构的影响,在Thermax500加压热天平上考察了不同温度热处理后的石油焦样品在常压下1273K时的气化反应活性。结果表明,热处理温度升高,石油焦中碳/氢质量比增加,石墨化程度更加严重,微晶结构更趋于有序性,导致其气化反应活性降低。     

DEMINERALIZATION OF PETROLEUM COKES AND FLY ASH SAMPLES OBTAINED FROM THE UPGRADING OF ATHABASCA OIL SANDS BITUMEN

Ash reduction of the cokes and fly ash samples derived from the Athabasca oil sands bitumen was attempted by dissolving the mineral matter in acids. The samples used for this investigation included Syncrude fluid coking coke, Suncor delayed coking coke and the two fly ash samples obtained from the combustion of these cokes. All samples were analyzed for C,H,N,0 and S before and after acid demineralization and the analyses results compared. Further, the ash from the samples before and after acid demineralization was analyzed for silica, alumina, iron, titanium, nickel and vanadium to assess the acid leaching of these elements. CP/ MAS, ¹³C NMR spectroscopic study of the demineralized coke and fly ash samples was also attempted