基于烟气酸露点动态预测的天然气净化尾气焚烧炉节能技术研究

普光气田12列高含硫天然气净化处理装置尾气焚烧炉余热锅炉,由于原设计燃烧后的烟气含硫量高(在400~800 mg/m^(3)),导致烟气酸露点温度高,所以余热锅炉原设计排烟温度较高,导致整个余热锅炉热效率偏低,只有62%~70%。但焚烧炉实际运行的烟气含硫量在150~370 mg/m^(3),实际的酸露点温度在185℃以下。因此提出了根据烟气含硫量动态预测排烟酸露点温度的算法,建立焚烧炉和余热锅炉的热分析平台,并针对“两进一出”特殊水侧流程的余热锅炉过热器吸热量远大于蒸发器和省煤器的情况,提出“必须同时增加过热器和省煤器才可保证蒸汽品质”的思路,给出了不同工况下动态降低排烟温度的改造方案,可以实时控制合理排烟温度防止酸露点腐蚀,最大程度回收焚烧炉烟气的热能,实现保证过热蒸汽产量和品质的情况下年节约燃气量3.69%。

克劳斯工艺防腐蚀涂层数值模拟

燃料、烟气中的高浓度硫化氢以及液滴对克劳斯工艺中燃烧设备有严重的腐蚀和冲蚀作用,很容易引发大型生产安全事故。液滴的冲蚀在金属受热面壁面产生细微裂纹是化学腐蚀的起点。涂层能够防止化学腐蚀,本文通过建立数学模型准确描述了克劳斯硫黄回收工艺中液滴撞击防腐蚀涂层的过程,运用离散迭代方法对整个计算区域进行求解,得到了撞击过程中防腐蚀涂层内部、涂层与固体黏结面以及固体内部的应力分布,确认了涂层方案能够在克劳斯硫黄回收工艺中解决金属受热面液滴冲蚀的问题;同时研究了不同厚度的涂层对应力分布的影响,得出了量纲为1最大应力与撞击速度之间的经验公式,提出采用20μm厚的氮化硅涂层是经济高效的克劳斯工艺壁面保护措施。

基于燃烧机理对克劳斯工艺燃烧参数的优化

含H2S气田开采量占我国天然气开采量的60%,大型气田一般采用克劳斯硫磺回收工艺处理天然气中分离出来的酸性气。结合以往研究,通过分析简化,建立了完整的H_(2)S燃烧机理与克劳斯工艺流程模拟模块,进一步将模拟结果与某气田实际运行参数进行了对比,并对实炉运行参数进行了优化。研究发现,当过量空气系数为0.93、焚烧炉温为1273 K、冷却水温为500 K时,硫磺回收率可达到最优。将该优化结果应用于实炉,硫磺回收率达到97.54%,比原始工况提升了1.5%。

纳米二氧化钛负载银离子Ag-TiO_(2)的可见光催化还原CO_(2)性能研究

采用Ti O_(2)P25准纳米立方体,平均尺寸约为25 nm。作为CO_(2)光还原的催化剂,结果表明银纳米颗粒的粒径及其在Ti O_(2)P25纳米立方体表面的分布受载银量的显著影响,从而导致CO_(2)光催化还原生成CO/CH4的活性和选择性存在明显差异。同时探究了反应物流速对催化反应的影响,不同催化剂在均在200 m L·min^(-1)的反应物流速下表现出最佳的反应活性,切向的物质交换比较剧烈,同时在催化剂表面的边界层比较薄,不会阻碍催化剂与反应物之间的吸附与脱附过程。在反应物流速200 m L·min^(-1)情况下1.0%Ag-Ti O_(2)P25表现出最高的总活性,CO/CH4生成速率为1670.36/181.08μL·(h·g)^(-1),CO生成活性提高了39.38%,CH_(4)生成活性是原始Ti O_(2)P25的3.75倍。本研究结果为银负载对Ti O_(2)P25二氧化钛暴露面CO_(2)光还原反应活性和选择性的影响提供了重要依据,并展示了一种通过改变Ti O_(2)P25的形貌和表面结构来调节CO_(2)光还原性能的策略。