平准化成本的加氢站供氢路径分析比较研究

为保证加氢站氢气供应、降低氢气终端价格,对不同加氢站供氢路径的经济可行性与适用场景进行了探讨。研究基于氢气的平准化成本建立了典型外供氢加氢站与站内制氢加氢站的经济模型,并对制氢原材料成本、氢气运输距离、能耗等关键影响因素进行敏感度分析,探究了不同来源和供给模式下氢气终端成本的形成机制。此外,通过建立生命周期模型,分析未来可能的碳税对于氢气消费终端价格的影响。结果表明,运输距离与单车承载量是外供氢路径下影响终端成本的主要因素,在考虑碳税情况下这种影响更为显著,而站内制氢路径下影响成本的主要因素为原材料价格和制氢能耗。有机液体储氢运输经济运输距离为220~1700 km,可覆盖我国主要大规模氢气运输场景;天然气站内重整在天然气供应充足、价格低于4元/m^(3)时优势明显;站内电解水与可再生能源发电结合经济和环境优势明显,供氢价格可维持在35元/kg以下。研究指明了我国加氢站不同供氢方式的未来发展方向,为供氢路径选择提供了可靠的经济评价方法,有望对加氢站建设与地区氢能发展政策制定提供有益参考。

基于内非金属元素掺杂的外微波电场协同增强镁储氢机理研究

在众多的固态储氢材料中,镁基材料已被公认为极具应用前景,但镁在储氢过程中需要克服动力学性能差(氢解离扩散难)、反应能耗高等难题,因而阻碍了其大规模商业化应用。微波外场可高效加速化学反应并降低反应温度和能耗,已逐渐应用于改善储氢过程,但目前针对内非金属元素掺杂外微波电场协同增强镁储氢的研究鲜有报道。为此,基于第一性原理计算探究了内掺杂非金属元素外微波电场协同改善镁储氢的作用机制,分析了有无非金属元素掺杂下镁—氢气体系在微波电场作用前后的吸附能、电子特性、过渡态等热动力学性能变化机理。研究结果表明:①微波电场改变了氢气分子和镁表面的电荷分布,使得氢气分子出现电荷分离(发生极化);②态密度计算结果也表明微波电场改变了H-s轨道的电子态分布,使得H-s电子向高能量区域移动,从而增强H-s与Mg-sp轨道杂化,导致镁与氢气之间的相互作用增强;③内非金属元素掺杂外微波电场协同改性使吸氢过程的反应能垒从0.94 eV大幅降至0.77 eV。结论认为:①微波电场有助于氢气发生极化,激活了氢气的反应活性,降低反应能耗;②内非金属元素掺杂外微波电场协同改性促进了氢气在镁表面的反应进程,有效提高了镁吸氢过程的动力学性能。

天然气乙烷回收系统脱乙烷塔和液化气塔的进料位置优化

采用Aspen Plus模拟软件对天然气乙烷回收系统建立了模拟模型,并对脱乙烷塔和液化气塔进行了灵敏度分析,考察了进料位置对产品质量与再沸器热负荷的影响。结果表明:随着进料位置的下移,脱乙烷塔塔顶产品中乙烷的摩尔分率呈倒U形变化,塔底产品中乙烷的摩尔分率和再沸器热负荷呈U形变化,脱乙烷塔最适宜的进料位置为第17块塔板上方;随着进料位置的下移,液化气塔再沸器热负荷呈U形变化,塔底异戊烷和正戊烷的摩尔分率均呈倒U形变化,而塔顶产品中丙烷的摩尔分率逐渐减小,液化气塔最适宜进料板位置为第8~10块塔板。

脂肪酸光脱羧酶及其在有机合成中应用的研究进展

生物基脂肪酸是极具应用潜力的可再生资源.以绿色、低碳的方式对生物基脂肪酸进行转化合成高价值的化学品和燃料可满足现代社会可持续发展的迫切需要,也符合绿色生物制造的需求.生物催化因反应条件温和、选择性高等特点受到众多学者的广泛关注,其中,近年来新发现的由可见光驱动的脂肪酸光脱羧酶(fatty acid photodecarboxyase, CvFAP)可催化不同链长的脂肪酸进行脱羧反应用来合成燃料和化学品,反应过程具有极高原子经济性,在绿色催化工艺及能源领域具有广阔的应用前景.我们旨在对脂肪酸光脱羧酶(CvFAP)的最新研究进展进行总结分析,并对脂肪酸光脱羧酶的发展趋势进行展望,以期为脂肪酸光脱羧酶(CvFAP)在绿色合成领域的进一步开发利用提供参考.

基于反应器-换热网络耦合的C4+烯烃裂解装置催化剂再生周期优化

为了研究烯烃催化裂解装置催化剂失活对系统的影响,优化催化剂再生周期,构建了考虑催化剂失活的反应与换热网络通用集成模型。基于反应和催化剂失活动力学、换热网络集成原理和公用工程迁移规律,构建了反应器-换热网络耦合集成模型,可确定反应器参数和换热网络目标能耗随催化剂失活的变化规律,以单位产品的平均能耗为评价指标优化催化剂再生周期。据此模型探讨了烯烃催化裂解装置催化剂活性变化对反应器出料组成、温度、换热网络最小公用工程用量以及单位产品平均能耗的影响规律,确定了催化剂的最佳再生活性为0.8,最佳再生周期约为4.5天。优化后,单位产品平均生产能耗可降低41.5%。

新型柔性压电薄膜在管道泄漏检测中的应用

针对传统固体压电陶瓷式压电探头安装结构复杂、响应频率范围窄、对于复杂曲面不适应等缺点导致的在管道泄漏检测中灵敏度不高、检测范围较近等问题,提出一种采用新型柔性压电薄膜作为声发射传感器的管道泄漏检测方法。首先,将偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物P(VDF-TrFE)高分子柔性压电薄膜与传统压电陶瓷式、空气耦合式3种传感器布置于管道表面;然后,采用软硬件结合的方式采集不同状态下的管道壁面信号;最后,通过FFT等时频域信号处理算法对采集信号进行分析处理,通过时域和频域波形特征判断管道泄漏状态。实验结果表明:在泄漏信号响应方面,新型P(VDF-TrFE)柔性压电薄膜相比传统压电陶瓷式传感器表现出了更高的灵敏度和更大的响应值,能够检测出更小的泄漏,且该类型传感器受安装以及位置角度的限制较小;随着泄漏源距离的增加,P(VDF-TrFE)柔性压电传感器的衰减程度较压电陶瓷和空气耦合式传感器低,能够检测出更远距离的泄漏;P(VDF-TrFE)柔性压电传感器能够作为一种新型的声发射传感器应用于地埋管道泄漏等复杂结构损伤失效检测中,具有重要的研究意义和应用价值。

基于流程模拟的硝酸吸收塔多目标操作优化

吸收塔是根据生产硝酸的关键设备之一,为了实现生产硝酸的关键设备-吸收塔的氮氧化物(NO_(x))的低排放和高浓度硝酸产品的产出,采用进化算法和过程模拟相结合的方法,对硝酸吸收塔进行了多目标优化。建立了Aspen Plus与MATLAB联合仿真的交互界面,采用非支配排序遗传算法研究了强调以最大硝酸纯度与最小尾气排放为目标的优化方案,并分析了用水量、塔压降、中段回流量、中段回流温度等操作条件对吸收性能的影响。结果表明,增加用水量和压降均可降低NO_(x)的排放,中段回流量与中段回流温度存在线性关系,在NO_(x)排放降低140.4 ppm的情况下,酸浓度相对于实际操作工况可增加0.98%;在酸浓度增加2.97%的情况下,NO_(x)排放相对于实际操作工况仍可降低89 ppm,为硝酸吸收塔操作变量的优化提供了重要的数据支持和优化建议。

基于全生命周期分析的热泵水果干燥机的R1234ze(E)型环保工质替代评价

本文讨论了对原有制冷剂的替代品R1234ze(E)在替代后的在热泵水果干燥机上应用的环保性能,采用生命周期评价的方法,从非生物资源消耗潜能(ADP)等8个环保指标进行评价,并通过调研国家环保需求,计算综合评价指标以进行新制冷剂的综合环境影响评价。结果表明:R1234ze(E)制冷剂机组在减碳性能方面突出,较之R134a机组提升16.97%,但是其他指标的表现均不同程度的劣于R134a机组。综合评价各个环境指标,两机组表现相近,可以认为现阶段没有必要对原机组进行制冷剂替换,但是未来可以考虑将其运用在新制造的机组中。

不同构型电晕放电离子风强化传热的数值模拟研究

为了探索不同构型下离子风的传热性能,针对3种不同结构的离子风装置进行数值模拟,分析电压、电极高度与散热片宽度对平均风速、换热系数以及功率的影响规律。计算结果表明,电压的增大可以提升离子风的强化传热效果,但是消耗的功率也会逐渐增大,其中线-板型功率增大的幅度最大;电极高度越小,离子风的强化传热效果越好;当散热片的宽度比较小,散热需求比较低时,由于直接接地型电极的功率较小,所以其更加适用。研究结果对不同情况下的离子风结构选型提供了参考。

间歇过程热回收目标的研究

提出了一种用于间歇过程设计且改进的时间温度级联新方法 ,用于间歇过程的热集成及用能诊断 .在分析了用于间歇过程热集成的一些主要方法特点的基础上 ,提出了用启发法确定中间热贮存的次数和吸收、释放时机 ,并用时间温度级联法确定间歇过程热集成目标的基本思想 .研究表明 ,该方法所获得的热回收目标不仅符合工程实际情况 ,而且也便于操作 .

二氧化碳输送过程的优化

针对以超临界和液体方式输送 CO2 的问题,考虑环境温度变化对 CO2 输送管道设计的影响,采用ASPEN PLUS 10 1 软件对输送管道直径和加压站数目进行了定量分析和优化设计.结果表明,采用液体输送方式可以降低系统能耗和成本.在绝热和相同入口压力条件下,一次加压后的许用距离随着管道 CO2 入口温度的升高近似线性减小.在同等条件下,管道等温输送比绝热输送减少的输送距离随管道 CO2 入口温度的升高而增大,但CO2 在入口为液态时的输送距离差别则很小.

二氧化碳回收系统的节能分析

通过对某酿酒厂二氧化碳回收系统液化、汽化方案进行节能潜力分析，并且实施了节能、节水优化改造，实现了投资少、收效大的目标．这些节能方案对于现有企业的工艺设备节能改造、利用低位热能、提高制冷系统能源利用率具有重要的参考价值，值得推广应用．

在工业制冷装置中用二氧化碳替代R502的应用研究

对二氧化碳制冷的亚临界循环和跨临界循环进行了计算分析 ,并和R50 2制冷循环进行了比较 ,指出在一定的蒸发温度范围内 ,二氧化碳制冷循环的性能接近或优于R50 2循环。在二氧化碳液化系统中使用二氧化碳制冷循环比使用R50

压力容器应变应力微机自动测量系统

分析了电阻应变计和应变仪的测量原理。利用微机自动测量的优点，采用了直流电桥供电和高精度低漂移的放大电路，设计了多路巡回检测的应变应力自动测量系统；实现了数据采集、处理、画面显示，报表打印等功能的全自动化；具有成本低、测试精度高的特点，在实际测试中应用效果良好，为科研生产提供了较好的测试手段。

天然工质替代HCFC_s的新趋势

论述了在制冷和热泵工业上采用天然工质的重要性和适切性。以丙烷作为制冷与热泵的工质,进行了热力计算,并与采用 R22工质的计算结果进行了分析比较,指出了用天然工质丙烷代替 R22的适用性;还对丙烷作为工质的易燃性提出了较为完善的安全对策。

改进的二氧化碳液化方案节能分析

对二氧化碳的低温液化法进行了节能分析计算，指出液化压力过低是液化功耗较大的主要原因；提高液化压力是节约功耗的重要手段；提出了3种新的液化流程并进行了经济性计算，二氧化碳本身也可以作为制冷剂在液化流程中使用，可以取得较好的效果。

高效热泵型空调压缩机的研究

分析了全封闭压缩机用于热泵型空调器的特点和热泵型压缩机的最佳工作温度范围。以滚动转子式压缩机为对象进行了供热与制冷性能的研究．并对压缩机气液分离器进行了设计。所研制的压缩机已进行了大量性能试验．证明试制的样机具有高的性能系数，完全适合供热与制冷的运行要求。

二氧化碳液化方案的节能分析

本文通过对二氧化碳液化的两种工艺方法进行分析比较，计算得出了低温液化与高压液化的能耗情况。说明了在保护环境、节约能源等方面，采用高压液化ＣＯ２的方法。

氯氟烃的再生分解与破坏技术分析

本文介绍了分解和破坏氯氟烃(CFCs)物质的可行工艺技术,主要分析了加热氧化分解CFCs物质的工艺流程特点,对于推动CFCs物质的分解和破坏具有重要指导意义。

自然工质:工质替代中的新机遇

本文论述了在制冷和热泵工业上采用自然工质丙烷的重要性和迫切性。以丙烷作为制冷与热泵的工质,进行了热力计算,与采用R22工质的计算结果进行了分析比较,指出了用丙烷代替R22的适用性;并对丙烷作为工质的易燃性提出了较为完善的安全对策。文中进一步强调了自然工质(如丙烷)在工质替代中可以起到越来越重要的作用,可以首先在一部分制冷和热泵装置上扩大应用。本文旨在呼唤制冷界对采用自然工质给予特别关注。