纳米多孔石墨烯膜分离N2/CH4的密度泛函计算与分子动力学模拟

天然气是最重要的能源之一,具有高热值、高效和低污染等优点,但N2杂质的存在降低了天然气的燃烧热值。为利用低质量天然气（例如低浓度煤层气）,需要从天然气（CH4）中分离N2。通过密度泛函计算（DFT）和分子动力学模拟（MD）相结合的方式,系统研究了H饱和的多孔石墨烯对N2/CH4气体混合物的分离性能。发现孔径约为0406 nm的H pore 13多孔石墨烯膜能够高效地从CH4中分离N2。H pore 13具有较高的N2/CH4选择性,N2的气体渗透率达到105 GPU (1 GPU=335×10-10 mol/(s·〖KG-*3〗m2·Pa)),远远高于传统的聚合物分离膜。因此,〖JP+1〗多孔石墨烯分离膜在天然气纯化方面具有广阔的应用前景。此外,通过理论计算,对多孔石墨烯膜的气体分离机制进行了探讨,结果表明,石墨烯膜与气体分子的电子密度等势面交叠程度对石墨烯膜的气体分离性能具有很大影响。     

准噶尔盆地南缘山前带构造变速成图

准噶尔盆地南缘山前带构造复杂，深部地层横向速度变化剧烈。为了提高构造成图的精度，采用变速成图技术对研究区进行了构造成图。首先将叠后时间偏移域（简称偏移域）的T0层位数据反偏移（偏移的逆运算）到水平叠加时间域（叠加域）；然后利用叠加速度反演方法求取叠加域T0层位数据网格点所对应的层速度值；最后采用三维射线追踪图形偏移方法将T0图转换成深度图。对研究区变速成图结果与简单的时一深关系转换结果进行了对比，可以看出变速成图方法有效提高了构造图的精度，在工区的正南边发现一个新的背斜圈闭。     

合肥新桥国际机场原状非饱和膨胀土的土水特性研究

土水特性影响并控制着非饱和膨胀土的工程特性。基于扫描电子显微镜试验和GDS非饱和应力路径系统试验,对合肥新桥机场场地原状非饱和膨胀土在失水和吸水过程中土水特征曲线进行研究,并数值反演相应的土水特征曲线、相对渗透系数和土水扩散系数,研究得出工程区域原状膨胀土微结构易于形成微裂隙,吸湿土水特征曲线较失水过程的土水特征曲线存在明显的滞后性。数值分析结果表明,Fredlund模型与实测结果吻合较好,研究结果为新桥机场膨胀土地基处理方案的制定提供了一定依据。     

CH4-N2在自支撑颗粒型Silicalite-1上的吸附分离及PSA模拟

纯硅分子筛Silicalite-1原粉（Si/Al>470）在6 MPa压力下制成自支撑颗粒状吸附剂,经XRD和77 K氮气吸脱附表征表明自支撑颗粒型的Silicalite-1保留了原粉的晶体结构和比表面。静态重量法测试了273/298/313 K下CH₄和N₂在其上的吸附等温线,利用理想吸附溶液理论（IAST）法计算了吸附剂对CH₄/N₂的选择性。动态气体穿透实验测试了颗粒型Silicalite-1吸附剂对不同浓度CH₄/N₂混合气的分离效果,结果表明该吸附剂更适合于低浓度甲烷（20%/80% CH₄/N₂）的富集脱氮。通过总传质模型利用数值模拟预测了颗粒型Silicalite-1吸附剂的变压吸附分离（PSA）富集低浓度煤层气中甲烷的效果。模拟结果显示20%/80%的CH₄/N₂混合气经一次提浓,CH₄浓度可以提升至37%~41%,回收率达到60%~92%;30%/70%的CH₄/N₂混合气经一次提浓,CH₄浓度可以提升至50%~53%,回收率达到58%~92%。     

一维直孔道MOFs对CH4/N2和CO2/CH4的分离

非常规天然气未来可以作为常规天然气的有效补充,其中低浓度煤层气和生物质燃气分别需要脱除大量的N₂ 和CO₂以达到富集和纯化CH₄的目的。本研究针对CH₄/N₂这一对较难分离的气体组合,选取了具有一维菱形孔道的MOFs材料Cu(INA)₂作为吸附剂,将合成的样品做了XRD和TG表征,测试了纯气体CO₂、CH₄和N₂的吸附曲线,利用巨正则系综蒙特卡罗(GCMC)分子模拟和理想吸附溶液理论(IAST)计算了气体的吸附热和该材料对于CH₄/N₂和CO₂/CH₄的吸附选择性系数;3 MPa压力下制备的颗粒样品填装吸附分离装置,进行了混合气体CH₄/N₂ (50%/50%)和CO₂/CH₄ (50%/50%)的穿透试验,分离的结果显示,Cu(INA)₂不仅高选择性地吸附CH₄/N₂混合物中的CH₄(S_CH4/N2=10),而且对CH₄/N₂的分离效果优于CO₂/CH₄。     

金属有机骨架材料用于吸附分离CH4和N2的研究进展

非常规天然气的利用不仅可以有效缓解常规天然气不足带来的能源问题,而且可以降低其肆意排放带来的温室效应,无论是低浓度煤层气的提浓还是低品质天然气的提质都需要解决甲烷与氮气的分离难题。基于金属有机骨架（MOFs）材料结构和功能均呈多样化的特色,本文主要从CH₄选择型MOFs吸附材料和N₂选择型MOFs吸附材料两个方面,综述了近年来MOFs材料在CH₄与N₂吸附分离方面的研究进展,讨论了影响二者分离的影响因素,并对吸附与分离机理与MOFs结构和性能关联进行了详细的总结与分析,提出了CH₄与N₂选择性提升的方法,即需要合适的孔道尺寸与弱极性表面性质或有利骨架结构的协同作用,最后展望了MOFs材料在甲烷富集和纯化领域的应用前景和发展趋势。     

基于Matlab/Simulink的交流异步电动机矢量控制系统的仿真研究

在分析了交流异步电机数学模型与矢量控制理论的基础上,应用模块化设计思路,设计了交流异步电动机本体模块、矢量控制模块、速度控制模块、电流滞环控制模块、转矩计算模块等。最终给出了整个系统的仿真模型和仿真波形图,通过仿真结果,验证了所采用的矢量控制方法和仿真方法是正确和有效的。     

中国石化物探技术新进展及发展方向思考

物探技术作为油气勘探不可或缺的重要手段,为中国油气储量和产量增长提供了技术保障.经过数十年的发展,中国石油化工股份有限公司(简称中国石化)物探技术形成了具有自身特色的地震资料采集、处理和解释技术系列."十三五"以来,在高密度地震勘探、可控震源高效采集、深层—超深层碳酸盐岩储层成像与描述、致密碎屑岩"甜点"识别、非常规一...     

煤层气回收及CH4/N2分离PSA材料的研究进展

我国煤层气蕴藏丰富,在面临能源危机时代煤层气可作为天然气能源的有效补充。本文介绍了低浓煤层气回收即CH₄/N₂分离几种常见技术：低温技术、水合物技术、溶解技术、膜分离和变压吸附技术（PSA）的分离原理、技术开发和研究的现状,并分析了各项技术目前存在的问题。讨论了多孔材料,如活性炭、碳分子筛、沸石分子筛和新型金属有机骨架材料（MOFs）等对CH₄/N₂吸附分离效果的研究进展,由于MOFs材料的吸附性能随温度或压力的改变出现飞跃,预示了其在PSA领域广阔的应用前景。     

隧道穿越软弱破碎带超前支护加固效果分析

为研究管棚支护在软弱围岩中对隧道的影响,文章依托亚曲滩隧道穿越软弱围岩的浅埋暗挖工程进行模拟分析。研究结果表明：拱顶管棚挠度沿隧道纵向逐渐减小,洞口位置处挠度较大,末端挠度最小。拱腰管棚的挠度值相对较小,约为拱顶管棚挠度的1/2,且变形由两侧拱腰向拱顶递增。拱顶管棚轴力沿隧道纵向先受压后受拉,拱腰管棚轴力也是先受压后受拉,但拱顶轴力约为拱腰轴力的两倍,并且轴力由拱顶向拱腰两边递减。随着管棚直径的增大,隧道拱顶、拱底和拱腰逐渐减小。管棚直径对拱顶沉降的控制效果最好,其次是拱底,最后是拱腰。随着直径的增大,隧道拱顶、拱底受直径的影响逐渐减弱,变形速率逐渐下降。间距的增大导致隧道拱顶、拱底的变形增加,变形速率逐渐上升。管棚加固区厚度的增大使得隧道拱顶、拱底和拱腰的变形逐渐减小。管棚加固区厚度增大对拱顶沉降的控制效果较好,其次是拱底,最后是拱腰。在管棚加固时,应特别关注隧道拱顶的情况。该研究结果可为类似工程提供一定的借鉴作用,对隧道结构的安全有积极作用。