烃类蒸汽重整制氢装置火用及碳排放分析

烃类蒸汽转化法是目前工业产氢的主要工艺,而高能耗和高碳排放是制约这一工艺发展的瓶颈因素。采用火用分析方法对烃类蒸汽重整工艺进行了系统的考察。对天然气蒸汽重整制氢（SMR）过程考察了重整反应转化温度和水/碳摩尔比对系统火用效率和单位H₂碳排放的影响,确定了在考察的范围内最佳的操作条件。比较了3种制氢原料在各自典型操作条件下的系统火用效率及单位H₂碳排放量。系统火用效率由大到小的原料依次为天然气(0.676)、液化气(0.638)和石脑油(0.635),而单位H₂碳排放由大到小的顺序与之相反。基于相对火用负荷的概念,推导了系统火用效率与子单元火用效率的关联式,并以此为基础在子单元的层面上分析了系统火用效率变化的根本原因,给出了具体的调优策略。     

池内水沸腾状态的声发射测量

采用声发射技术,结合频域和时域分析手段,研究了池内水沸腾过程中声信号变化与沸腾状态转变的对应关系。结果表明,当过热度为5℃时,沸腾由自然对流状态转变为核态沸腾状态,此时声信号能量、标准偏差和平均绝对偏差值均达到极值点;当过热度为30℃时,沸腾由核态沸腾状态转变为过渡沸腾状态,此时声信号能量、标准偏差和平均绝对偏差值开始出现剧烈的波动。与此同时,随过热度的增加,沸腾过程中声信号主频出现两次明显的阶跃性下降,分别对应于沸腾状态转变为核态沸腾和过渡沸腾。因此,声信号主频的阶跃性变化可作为沸腾状态转变的判据。与该领域的其他工作相比,不仅考察了自然对流状态和核态沸腾状态,还考察了核态沸腾向过渡沸腾的转变过程,同时提出了沸腾状态转变的判据。与传统方法相比,该法相对简单准确,具有灵敏度高、非侵入式、实时在线的优点。     

管式反应器中LDPE相对分子质量分布的模拟

采用Monte Carlo随机法对管式反应器中LDPE相对分子质量分布进行模拟,通过模拟值与GPC实测值的对比验证模拟的可靠性.考察引发剂种类及调聚剂加入量对相对分子质量分布的影响.不同引发剂由于半衰期不同,能够产生具有不同相对分子质量分布的LDPE产品|丙烯分子浓度的变化仅影响相对分子质量分布曲线的峰值位置,对峰的高度和形状无明显的影响.模拟LDPE相对分子质量分布沿整个管式反应器管程方向的变化.结果表明,通过调节引发剂注入配比和相应的引发温度可以调控聚乙烯产品的相对分子质量分布.     

基于希尔伯特-黄变换测量搅拌釜临界分散转速

基于希尔伯特-黄变换（HHT）分析搅拌釜壁产生的声发射（AE）信号,获得了代表气液体系运动的特征频段(10～80 kHz),将其对AE信号进行重构.以重构信号能量为特征参数,根据其随搅拌转速的规律性变化,提出搅拌釜临界分散转速的测量判据,即重构信号能量由平稳突然增大时所对应的搅拌转速为临界分散转速.与目测法相比,该方法平均相对偏差小于2.86%,具有较高的精度.研究发现,外循环破坏了搅拌釜内的径向流动,不利于气液分散,导致临界分散转速变大.根据不同外循环条件下的实验结果,建立外循环搅拌釜临界分散转速的预测关联式,平均相对偏差小于0.65%.该研究结果表明,声发射结合HHT的方法可以准确实现临界分散转速的测量.     

基于感应式静电传感器的流化床中颗粒循环时间的测量

引言流化床在石油加工、结晶硅生产、烯烃气相聚合、矿物的热解与焙烧等工业生产过程中有着广泛的应用。在流化床中,颗粒的循环时间是描述流化质量的重要参数,其对气固两相之间的热量和质量传递速率有着重要影响[1]。目前,流化床内颗粒循环时间的检测可以采用示踪技术、高速摄影CCD技术、光导纤维和激光多普勒仪等方法[2-4],但这     

静电引发剂对气固流化床内静电分布的影响

气固流化床内静电荷的积累会导致颗粒团聚、静电放电、结片甚至爆炸等严重后果,在工业流化床反应器内控制静电的水平具有重要的现实意义。针对LLDPE-N₂体系,对静电引发剂的加入提出了电势-电负性（δU-χ_i）假设,即金属离子的电负性χ_i很大程度上决定了金属氧化物与聚乙烯颗粒接触分离后的电性,χ_i与静电引发剂添加前后静电电势的变化呈负相关。将静电引发剂分成负静电引发剂、正静电引发剂和非活泼液体静电引发剂3类,推测了3类静电引发剂加入后对于床内静电势分布的影响,并设计了相应的在气固流化床内添加静电引发剂的实验。实验结果显示负静电剂的加入,使得整床的静电水平显著升高;正静电引发剂的少量加入,流化床内的静电水平有明显降低;非活泼液体静电引发剂的注入,流化床内的静电水平显著下降。实验结果与利用δU-χi假设预测的结果相吻合,可为生产过程中静电引发剂的添加提供指导。     

乙烯和丙烯在低聚物-正己烷溶液中的溶解度及体积传质系数测定

在高压搅拌釜中,利用气体间歇物理吸收技术,在温度343～393 K、压力0.2～1.45 MPa下,测定了乙烯-正己烷、丙烯-正己烷、乙烯-正己烷-低聚物（低分子量聚乙烯）和丙烯-正己烷-低聚物的气体平衡溶解度与液相体积传质系数k_La,并回归出表观溶解热,使用PC-SAFT状态方程关联了汽液平衡数据,拟合得到乙烯/丙烯-正己烷-低聚物的k_La经验关联式,与实验结果吻合良好。实验系统考察了压力、温度和低聚物浓度对平衡溶解度和k_La的影响,结果表明：压力升高,气体溶解度增大,符合亨利定律,k_La略有降低;温度升高,气体溶解度减小,乙烯在正己烷中的k_La增大,丙烯在正己烷中的k_La则减小;低聚物浓度增加,气体溶解度与k_La均降低。     

ZnO催化对苯二甲酸脱羧制苯的反应历程

通过比较不同金属氧化物催化对苯二甲酸脱羧制苯的活性及反应产物分布情况,优选ZnO作为脱羧催化剂。采用FT-IR、XRD和Py-GC/MS表征了催化对苯二甲酸脱羧反应前后的ZnO催化剂及对苯二甲酸锌配合物。同时还对对苯二甲酸锌配合物进行了TG-DTA及DTG分析,以探讨ZnO催化对苯二甲酸脱羧反应机理以及催化剂积炭的原因。结果表明,当反应温度为550℃、质量空速为0.48 h-1时,ZnO催化对苯二甲酸脱羧的转化率达到100%,产物中苯的质量分数达40 %。ZnO催化对苯二甲酸脱羧反应分两步进行,首先对苯二甲酸化学吸附在ZnO表面形成对苯二甲酸锌配合物,然后再热分解生成苯、CO2等。对苯二甲酸锌配合物的热分解温度在410~530℃,在N2中热分解时发生的深度脱氢反应导致积炭的形成。     

射流鼓泡反应器内气液分散状态检测

射流鼓泡反应器内随着射流速度的增大,先后经历气泛、载气和完全分散三种气液分散状态。本文在射流鼓泡反应器实验装置中,利用Pavlov管测量气体分布器上方壁面附近的液速波动信号,发现液速标准差和时均液速随射流速度的增大均依次出现第一平稳段、上升段、下降段和第二平稳段,其中,第一平稳段对应气泛状态,上升和下降段对应载气状态,第二平稳段对应完全分散状态。据此提出了临界射流速度的判断准则：第一平稳段与快速上升段的交点对应的射流速度为泛点射流速度u _jf,下降段与第二平稳段的交点对应的射流速度为完全分散射流速度u _jcd。与目测法相比,液速标准差分析得到的u _jf的平均相对偏差为5.82%,u _jcd的平均相对偏差为18.2%;时均液速分析得到的u _jf的平均相对偏差为5.86%,u _jcd的平均相对偏差为12.1%。研究还发现泛点射流速度随表观气速的增大而增大。