基于载锰沸石分子筛的臭氧催化分解特性

臭氧作为重点防控的室内气态污染物广泛存在于人类生产、生活中,亟待开发高效的臭氧分解转化器从源头进行净化,催化剂是其核心关键.本文基于金属离子改性沸石分子筛进行臭氧催化性能研究,基于不同沸石拓扑结构、阳离子种类、改性手段及干燥方法,优选得到了采用等体积浸渍法和微波干燥法组合制备的载锰USY沸石Mn-USY-DT/WB,相较商用臭氧分解催化剂具有可逆再生的优势.通过系列表征,提出了可能的长效稳定催化臭氧的机制:单位时间内臭氧分子在沸石上的吸附与催化分解的相互协调,决定了沸石对臭氧的稳态催化分解,呈现宏观所得的脱除效率随时间变化曲线.通过XPS表征分析优选沸石升温可逆再生的潜在原因,再生后Mn-USY-DT/WB的平均化合态(Average oxidation state,AOS)由2.95降至2.81,经过加热处理后部分吸附在活性位点的中间氧物种脱附,氧空位释放,因此催化活性恢复.将优选沸石涂敷制得整体式蜂窝沸石催化剂,在实际应用条件(170℃、50000 h-1空速)下可维持99%臭氧分解效率1000 h以上.本工作为长效低阻臭氧分解催化剂的开发提供了新思路.

SARS患者专用微型制氧机工艺参数实验研究

为了开发用于SARS病人的微型变压吸附制氧机,实验研究了吸附时间、反吹比、产品气量、吸附塔高径比以及吸附剂种类等工艺参数对微型变压吸附分离空气制氧装置的产品纯度和回收率的影响.实验结果表明:在变压吸附微型化条件下,最佳的吸附时间为12 s和反吹比为0.5;随着产品气流量的增加,产品气纯度下降,而回收率升高,在所要求的纯度下,回收率能达到19％;吸附剂的种类对变压吸附制氧过程有重要的影响;在微型化条件下,合适吸附塔的高径比为3.7～4.0之间.

微型PSA制氧技术试验研究

研究了微型变压吸附（ＰＳＡ）制氧时空气量、分子筛、吸附时间、吸附塔高径比等因素对产品气浓度和流量的影响．产氧量与空气量之比约为１５－１８，氧气收得率约为２５％～３０％．分子筛品种对制氧效率有重要影响，分子筛量与产氧量基本成线性关系．对于给定的条件，存在最佳的吸附时间．高径比对产品气浓度的影响与产氧量有关，浓度随高径比增加而增加．

高海拔地区隧道施工供氧技术研究

为了解决高海拔地区隧道施工中遇到的严重缺氧难题,结合青藏铁路风火山隧道施工,研究开发隧道掌子面弥散供氧与氧吧车相结合的综合供氧方法。应用该方法可将掌子面附近施工区域的氧分压提高2～3kPa,确保隧道建设人员工休时及时吸氧。实际应用证明,该方法可以有效解决高海拔地区隧道施工严重缺氧问题,且简便易行,保障了施工人员的身体健康,提高了施工效率,特别适合高海拔地区隧道施工应用。

填料吸收塔内乙醇胺溶液吸收CO_2增强因子

醇胺溶液吸收CO2是沼气提纯领域重要的研究课题。在实验填料吸收塔中,以NaOH水溶液吸收低浓度CO2的实验结果估算了填料的有效相界面积,建立了乙醇胺(MEA)溶液吸收高浓度CO2增强因子的数学模型,并从数学模型和实验的角度研究了MEA浓度、进气流率、CO2浓度等工艺参数对MEA吸收CO2增强因子的影响。结果表明,增强因子数学模型计算值与实验值能够良好吻合,MEA吸收CO2化学反应增强因子随进气CO2浓度增加而降低,随MEA浓度增加而增加,随进气流率增加而减小。

变压吸附浓缩煤层气吸附剂的选择实验

测量了5种活性炭在298,308,318 K时对CH4和N2的平衡吸附量并绘出相应的吸附等温线。结合5种活性炭的特性参数以及其对CH4和N2的吸附量,分析了影响活性炭对CH4和N2的吸附量的因素。以Langmuir吸附方程关联实验数据,计算出5种活性炭在不同温度下对CH4和N2的分离因子。研究结果可为选择变压吸附浓缩煤层气的吸附剂提供参考。

沼气提纯过程中醇胺溶液吸收CO_2传质性能

醇胺溶液吸收CO2是沼气提纯领域重要的研究课题。在实验填料吸收塔中,以乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）为吸收剂,研究了吸收剂浓度、进气流量、CO2浓度、进液温度对吸收过程转化率η、吸收速率N以及气相总体积传质系数KGae的影响。结果表明,吸收剂浓度增加可有效提高η、N及KGae;进气流率增加,η逐渐降低,N先增加后降低,KGae先增加后降低最终趋于稳定;随着CO2浓度增加,η和KGae不断降低,N逐渐增加;随着进液温度升高,η和KGae均先升高后降低;MEA、DEA的最佳进液温度在40～60℃之间,并随CO2负载量增大而逐渐降低。研究结果对于醇胺溶液吸收法沼气提纯技术的研究开发和实际应用有参考作用。

真空变压吸附分离含氧煤层气的工艺参数实验研究

针对真空变压吸附富集低浓度含氧煤层气,对工艺参数和吸附塔结构进行了优化试验研究。实验结果标明,在一定的时间范围内,随着吸附时间的延长,解吸气和排放气中甲烷体积分数逐渐增大,而排放气中的氧气体积分数则小幅度降低;反吹步骤可以降低排放气中甲烷和氧气的体积分数,但反吹步骤也会降低解吸气中甲烷的体积分数;保持吸附剂不变,吸附塔高径比由3.7增大到13.3,解吸气中甲烷体积分数增大了2.1%,排放气中甲烷体积分数降低了1%。可以为低浓度含氧煤层气富集的实际应用提供参考。

烟道气低浓度二氧化碳的变压吸附法富集研究

建立了3塔变压吸附分离装置,对烟道气中的低浓度二氧化碳(体积分数12%左右)的富集进行了实验研究,考察了吸附压力和吸附时间、置换压力和置换时间及解吸压力对产品气浓度和回收率的影响。结果表明:基于硅胶的PSA技术能够对炉窑尾气中的低浓度二氧化碳气体进行浓缩;吸附压力和吸附时间对变压吸附回收浓缩烟道气中低浓度的二氧化碳有着重要的影响,为了得到较高浓度的二氧化碳气体,吸附压力不能太低,不同的吸附压力下有着不同的最佳吸附时间;一定条件下提高置换气的流量和压力会提高二氧化碳气体的浓度,但是回收率会下降。

高海拔地区室内富氧浓度安全试验研究

室内富氧可以改善人在高海拔地区的缺氧状况,同时也会带来火灾危险,室内富氧的安全控制已成为重要的研究课题.文章对高海拔地区室内环境富氧条件下滤纸的燃烧速度和安全富氧浓度上限进行了试验研究,并对高海拔地区的富氧安全问题进行了分析.结果表明,在不同海拔地区,室内环境维持相同的氧分压时,滤纸的燃烧速度会随着海拔的升高而显著增加,如果不考虑当地的海拔高度而只以氧分压作为参考会带来火灾危险,但存在富氧的安全氧浓度上限,该氧浓度上限值与环境压力的关系为Y=27.91×exp(-P/44.78)+20.09;海拔不同,富氧到安全氧浓度上限时所对应的相当海拔也不同,该相当海拔与实际海拔的关系为H’=-0.68841+0.63893H+0.0048H2;在海拔高度低于5.55km的地区,通过对室内环境富氧可以安全地将相当海拔降低到3km以下.

高炉氧煤枪煤粉浓度场的研究

利用开发的红外透射法粉体浓度计算机测定系统,在高炉氧煤喷吹气-固两相流动模拟装置上测定了氧煤枪的煤粉浓度场。结果表明,在直吹管内氧煤枪出口前端截面附近,煤粉浓度呈不对称分布状态。在射流流动方向所对应的半径一侧,煤粉浓度较大,但通过调节枪位可以改善这种状况。直吹管内气-固两相的掺混甚为剧烈,使得在氧煤枪出口前端轴向距离为2.5倍,直吹管直径的截面上气-固两相混合均匀。

低气压富氧环境对薄壁材料火焰传播速度的影响

通过模拟高原低气压环境,研究富氧环境下火焰沿薄壁材料表面传播速度的变化情况.研究表明,大气压力不变时,氧气体积分数越大,火焰传播速度越快;氧气体积分数不变时,火焰传播速度随着大气压力的增大而加快;维持氧分压为一定值时,大气压力越大火焰传播速度越小.大气压力为1 01.3 kPa、氧气体积分数分别为20.9%和23%时,火焰沿薄壁材料表面的传播速度为2.47 mm/s和3.01 mm/s,参照此速度得出了在不同大气压力下,火焰传播速度为2.47 mm/s和3.01 mm/s时对应的氧气体积分数.

变压吸附浓缩低甲烷浓度煤层气的实验研究

通过两塔真空变压吸附装置,对低甲烷浓度的煤层气进行了浓缩实验。实验中研究了两种活性炭、三种不同的流程以及均压时间和节流孔径等操作参数对解吸气甲烷浓度和甲烷回收率的影响。结果表明,比表面积和分离因子都较大的活性炭更适合用作浓缩煤层气的吸附剂;上下不同步均压流程比其他两种流程有更好的浓缩效果且上、下均压时间都存在着最佳值;节流孔径对甲烷回收率影响较大,为同时保证解吸气甲烷浓度和甲烷回收率,需要选择合适的节流孔径。这些研究结果可为变压吸附浓缩低浓度煤层气的深入研究和工程应用提供参考。

甘氨酸钠溶液提纯沼气性能的试验研究

对新型有机胺-甘氨酸钠溶液吸收CO2提纯沼气的适宜条件进行了试验研究,并采用加热再生的方法对甘氨酸钠溶液的再生性能进行了研究。考察了不同浓度(0.5～3 mol/L)甘氨酸钠溶液对CO2吸收速率和吸收负荷随时间的变化关系,气流速度对于甘氨酸钠溶液对CO2吸收速率和吸收负荷的影响以及温度对于甘氨酸钠溶液对CO2吸收速率的影响。试验结果表明,甘氨酸钠溶液的浓度越高,吸收量也越大,但吸收负荷越小;气流速度对甘氨酸钠吸收CO2速率影响较为明显;温度对甘氨酸钠吸收CO2速率影响较小。另外,甘氨酸钠溶液具有稳定的再生性能,适宜的再生温度和再生时间分别为108℃和3 h。

富氧空调的可行性探讨

空调环境的氧含量普遍低于20.9%,有必要采取措施补充空调环境消耗的氧气,改善室内空气质量。简要介绍了几种制氧方法,提出将变压吸附制氧或膜分离制氧用于空调环境增氧的思路,并且描述了这两种增氧系统。以某体育场馆为例,对两种增氧系统与传统的增大新风量增氧方式进行了比较,认为前者在设备初投资和运行成本上都具有优势,而且能够满足空调环境的增氧要求。

含氧煤层气在碳分子筛上的吸附动力学

为探究基于动力学分离效应的碳分子筛对含氧煤层气的吸附分离特性,对煤层气中CH_4,N_2,O_2三种气体在两种商业碳分子筛(CMS-1,CMS-2)上的吸附动力学和平衡吸附特性开展了研究。结果表明:这两种碳分子筛对CH4的平衡吸附量均大于N_2和O_2,为甲烷选择性吸附剂;通过扩散模型的模拟和分析指出,采用分段微孔扩散模型能够很好地预测3种气体在碳分子筛上的动态吸附过程;CH4,N_2,O_2三种气体分别在Fc为0.5,0.6,0.7之前呈现较快的扩散速率,随后扩散速率明显变慢。CMS-1,CMS-2两种碳分子筛均存在动力学吸附特性和平衡分离特性相互抑制的现象,N_2,O_2与CH4的综合分离因子分别为5.84,18.75,4.20,16.82,表明这两种碳分子筛均具有较好的煤层气的脱氧浓缩性能。

高炉氧煤枪富氧喷煤氧煤混合特性

研究了高炉采用氧煤枪富氧喷吹煤粉时氧气与煤粉的混合特性．在直吹管内，氧浓度和煤粉浓度在横截面上类似高斯分布；沿轴线按指数规律衰减；并可分别形成局部富氧区域和煤粉富集区域．分析结果表明，这两个区域可以基本匹配，但难以严格地重合．改变氧煤枪结构可以改变局部富氧区域和煤粉富集区域的大小和匹配状况；调节氧煤枪枪位可以按工艺要求改变它们在直吹管中的位置．

高炉富氧喷煤技术研究开发的进展

近年来,研究开发了一系列高炉富氧喷煤关键技术,如氧煤枪、炉前供氧与安全控制、煤粉流量计量与控制以及煤粉混合喷吹等技术。氧煤枪在包钢、鞍钢试用效果良好,单枪喷煤量和供氧量分别达到1200～2500kg/h和150～300m^3/h。首台高炉炉前供氧及安全控制装置将在天津铁厂投入使用。电容噪声传感器及相关仪可用于支、总管煤粉流量的测量。煤粉燃烧促进剂A、B可大大提高煤粉的燃烧率。

真空变压吸附提浓煤矿乏风瓦斯的排放气充压过程

针对传统的变压吸附循环不能很好地适应乏风瓦斯提浓的问题,建立了以活性炭为吸附剂的三塔真空变压吸附实验装置,提出了一种适合煤矿乏风瓦斯提浓的三塔排放气充压流程,以此提高煤矿乏风瓦斯的提浓效果,并对该流程进行了实验研究。结果表明:在变压吸附回收重组分甲烷的过程中,采用排放气从吸附塔上端充压可以有效降低排放气中甲烷的体积分数。在排放气甲烷体积分数相同的情况下,采用排放气充压可以延长穿透时间,提高产品气中甲烷的体积分数。随着排放气充压比的增大,产品气中甲烷的体积分数先上升,后趋于平稳;排放气中甲烷的体积分数则先下降,后趋于平稳。

富氧燃烧对汽油机性能指标的影响

以汽油机为对象 ,研究富氧燃烧对其指示功率、机械效率、油耗等性能指标的影响。同时考虑制氧能耗 ,分析汽油机富氧燃烧时的总能耗。结果表明 ,汽油机采用富氧燃烧可以增加指示功率 ,富氧 1 % ,指示功率增长率增加 4 .8% ;富氧燃烧可以降低汽油机油耗 ,增加机械效率 ,且设计机械效率越低 ,油耗降低越显著 ,机械效率增加幅度越大 ;制氧能耗对汽油机富氧燃烧的总能耗有直接影响 ,对于给定的制氧能耗 ,存在相应的临界设计机械效率。得到了临界设计机械效率与制氧能耗的关系式 :η0 =0 .8+ 0 .1 2 eNy-0 .350 .373。