池火灾环境下石化管廊管道热响应规律数值模拟

以上海化工园区某段管廊为研究对象,采用FDS软件构建在池火灾环境下石化管廊管道模型,研究石化管道在池火灾下的受火过程及管道热响应规律。结果表明,火灾功率对池火灾影响最大;随着火灾功率的增大,池火上方管道达到最高温度时间缩短,温升速率增大,管道位置对于温度上升的影响逐渐减小,不同位置管道的温差呈现先增加后减小的趋势;当风速大于1 m/s时,风速每增加0.5 m/s,管道峰值温度降低20%;增大油池尺寸可有效增强火焰对油池位置偏移的抗性;并根据石化管廊管道池火灾下热响应规律,建立管廊管道温升公式。

超临界CO_(2)压力与温度对甲苯在活性炭中脱附的影响

研究了超临界二氧化碳(SC-CO_(2))压力与温度对甲苯在活性炭中脱附效果的影响,并进行了机理分析。实验结果表明:甲苯脱附率随SC-CO_(2)压力增加而增加;温度对脱附率的影响与压力有关,当SC-CO_(2)压力较低时,脱附率随温度升高而降低;当压力较高时,脱附率随温度升高先增加后减小。机理分析表明,压力对甲苯脱附率的影响由密度效应控制,而温度对甲苯脱附率的影响由密度效应与扩散效应共同控制,当SC-CO_(2)压力较低时,密度效应占优势;当SC-CO_(2)压力较高时,扩散效应占优势。

油气排放及回收的研究进展

在分析油气排放及回收领域面临的新形势和新挑战后,提出了油气排放及回收领域研发的新理念及应对策略。分别从油品蒸发及油气扩散的基础物性参数、油罐蒸发排放内在的油气传质规律、基于模块设计与积木式组合的油气回收成套技术等方面,总结了油气排放及回收领域的研究进展;尤其创新性地构建出油气传质因子和油气-空气间集中归一化的拟对流扩散系数的测算方法,揭示了油气排放及回收的内在规律,指出今后的研究方向和研究重点。建议多方面协同合作来研究油气污染全过程的控制,分离净化及资源化利用的基础理论、关键技术、成套装备,从而及时地满足社会科技和经济发展的重大需求。

外浮顶罐不同孔隙油气泄漏扩散数值模拟

开展外浮顶罐油气泄漏扩散机理及规律的研究对于保障罐区安全、降低环境污染具有重要的意义。针对大、小外浮顶罐不同浮盘孔隙的油气泄漏扩散及其受风场的影响进行了数值模拟及实验验证。研究结果如下。①当风吹向外浮顶罐时,会在浮盘上方形成大尺度涡流,并在紧贴浮盘处形成从下风侧到上风侧的对称分布的气流运移。②泄漏位置在浮盘上时,油气均紧贴浮盘从下风侧向上风侧运移;泄漏位置位于浮盘中间及下风侧时,油气较容易扩散出去,而位于浮盘上风侧及两侧时,油气容易发生积聚,存在很大的安全隐患;风速增大有利于油气扩散,但会使污染范围扩大。③泄漏位置在浮盘与罐壁之间的边圈缝隙时,油气沿着罐壁向浮盘上方空间扩散,且扩散的程度为:浮盘两侧>上风侧>下风侧。④泄漏位置在浮盘中心、泄漏孔径为20mm时,正庚烷体积分数为0.1%～1.7%,处在对应的爆炸极限范围之内;而孔径为6mm时,正庚烷体积分数在0.02%～0.26%,汽油蒸气的体积分数在0.05%～0.65%,均未达到爆炸极限范围。因此,当泄漏孔隙较大时,出现爆炸危险的可能性增大。研究成果进一步揭示浮盘上方气流运移规律及油气扩散传质机理,可为生产实践和油罐管理提供理论指导,并进一步完善外浮顶罐蒸发损耗评价理论体系。

内浮顶罐组油气泄漏扩散叠加效应的数值模拟与风洞实验研究

内浮顶罐的油气泄漏会给油罐区的安全和环境带来潜在的危害。基于CFD及其Realizable k-ε湍流模型,建立了内浮顶罐的风场和油气浓度场数值模拟方法,并通过风洞实验验证其可行性。之后,重点讨论单罐、双罐、四罐情况下的流场与浓度场分布。结果显示:紧贴浮盘边圈缝隙泄漏上方的油气浓度最高,容易产生火灾等危险;罐组之间存在相互影响作用,由于前方罐的阻挡作用,后方的罐内风速较小,容易产生油气叠加,导致油气浓度高于前方罐,更容易达到爆炸极限。无论从安全、环保还是人员健康方面,都应采取相应措施及时监控。

中空碳纳米球的制备及VOCs吸附性能

首先,在碱性条件下,不使用表面活性剂,采用St?ber小球法以正硅酸四乙酯(TEOS)和正硅酸四丙酯(TPOS)为硅源,生成初级氧化硅球形颗粒;然后,使酚醛树脂(间苯二酚和甲醛)与球形氧化硅的羟基共缩合形成酚醛树脂-氧化硅复合材料;最后,经高温碳化和酸蚀获得了空心碳纳米球(HCNSs).通过调节TEOS/TPOS的摩尔比获得了一系列具有良好的单分散性且粒径、壁厚可调节的HCNSs,其粒径和壁厚分别在280-430 nm和15-63 nm的范围内.仅以TPOS为硅源时合成的HCNS-0/4具有较大的粒径(426 nm)和壁厚(63 nm)、较高的比表面积(1216 m^(2)/g)和孔容(0.508 cm^(3)/g),并且具有较大的挥发性有机化合物(VOCs)吸附性能,其正己烷、甲苯和油气的静态吸附容量分别为2.02,1.42和0.926 g/g,正己烷和甲苯的动态吸附容量分别为2.01 g/g和1.37 g/g,均远高于商业化活性炭.

沸石咪唑酯骨架材料ZIF-90的合成及应用研究进展

ZIF-90是一种沸石咪唑酯骨架材料,具有比表面积大、孔道结构均一、水热稳定性和化学稳定性高、易于修饰和合成简单等优点,可以广泛地应用于分离、吸附、催化、药物载药等领域。简单介绍了其合成方法和发展现状,结合不同应用领域的特殊要求,提出了目前应用领域存在的问题,并针对行业的发展进行了展望。

泄爆条件对预混H_(2)/空气燃爆特性影响的数值模拟

为研究泄爆口处破膜压力对管道内可燃气体燃爆特性的影响,基于大涡模拟(LES)和Zimont燃烧模型,在泄爆口不同破膜压力条件下(0.1MPa、0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa),对预混H_(2)/空气燃爆过程开展三维数值模拟。结果表明:在大长径比管道内,由于管壁作用、声波震荡作用及火焰的不稳定性,各工况条件下火焰传播速度曲线存在3个波峰、2个波谷;除破膜压力为0.1MPa工况外,泄爆口开启产生减速效应,使各工况条件下的火焰传播速度相比于密闭管道均下降;各工况的管内压力在泄爆口开启后整体呈下降趋势,且泄爆口的破膜压力越小,管内压力峰值越小;对比密闭管道,各工况的压力上升速率均有不同程度的降低,爆炸强度减弱,破膜压力为0.3MPa时,压力上升速率的下降幅度最大,泄爆效果最好。

香蒲基生物炭的活化及对VOCs吸附的应用

以香蒲为原料制备生物炭(Biochar),并用不同试剂进行活化.活化前的Biochar比表面积和孔体积很小,分别为1.71 m^(2)/g和0.00421 cm^(3)/g,而活化后的Biochar比表面积和孔容均增大,其中经碳酸钠(Na_(2)CO_(3))活化后的Biochar比表面积和孔容最大.研究了Na_(2)CO_(3)与Biochar的质量比对其活化的影响,确定了Na_(2)CO_(3)/Biochar最佳质量比为3∶1条件下,得到的样品Biochar-Na_(2)CO_(3)-3具有最优的表面积和孔容,分别为624 m^(2)/g和0.211 cm^(3)/g,并具有优异的挥发性有机化合物(VOCs)吸附性能,其正己烷、甲苯和92号汽油的静态吸附容量分别为1.03,0.814和0.751 g/g,正己烷和甲苯的动态吸附容量分别为1.00和0.796 g/g,且吸附稳定性相对较高,优于商业用活性炭(AC)和硅胶(SG).

有机–无机氧化硅空心球的合成及VOCs吸附应用

介孔有机–无机复合氧化硅空心球(MOSs)在碱性条件下以反向胶束为模板经过正硅酸乙酯(TEOS)和1,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷(BTSE)共缩合被成功合成,并通过不同手段对样品的结构和性能进行表征。MOSs用于去除挥发性有机物(VOCs),研究其对水蒸气、正己烷、甲苯和92#汽油的静态吸附性能,并以商业硅胶(SG)和活性炭(AC)为参考。实验结果发现,初始BTSE/(BTSE+TEOS)摩尔比为10%时,(MOS-10%)的样品具有均匀的中空介观结构和最大的VOCs吸附容量(1.28g·g^(–1)正己烷,1.25g·g^(–1)甲苯和1.14g·g^(–1) 92#汽油),静态水蒸气吸附量最小(0.630 g·g^(–1))。通过穿透曲线评估单一组分VOC(正己烷或甲苯)在MOS-10%上的动态吸附行为,动态正己烷和甲苯吸附结果以及高湿度条件下的正己烷吸附性能表明,与商业吸附剂相比,MOS-10%具有最佳的穿透时间、吸附能力和疏水性。对于二元组分同时吸附(正己烷和甲苯),MOS-10%的正己烷吸附性能优于甲苯。介孔有机–无机复合氧化硅空心球的动态VOCs吸附容量较大归因于有机基团、表面积和孔体积的共同作用。MOSs的VOCs去除能力强和可回收性优良,显示出巨大的VOCs捕获潜力。

棒状有机硅材料的合成及其油气吸附性能研究

利用溶胶-凝胶法通过加入不同比例有机硅源进行功能化,合成高比表面积,大孔容和不同长径比的棒状有机硅,并通过透射电子显微镜、N2吸-脱附、红外光谱等手段对样品形貌、结构等进行表征,考察和比较棒状有机硅材料与商业化活性炭(AC)和硅胶(SG)的静、动态吸附性能。结果表明:棒状有机硅材料具有高吸附容量、解吸完全和吸附性能稳定等优点,使其在油气吸附应用领域具有很好的应用前景。

中空碳纳米球的氨基钠活化及其VOCs吸附性能

为了提高中空碳纳米球(HCNS)对挥发性有机化合物(VOCs)的吸附性能,用氨基钠(NaNH_(2))对HCNS进行活化处理,使活化后HCNS的比表面积和微孔增加。实验考察了活化剂的质量和活化温度对活化后HCNS性能的影响。结果表明:当NaNH_(2)和HCNS的质量比为3,活化温度为500℃得到的样品性能较优;样品HCNS-3-500的比表面积和孔容最大,分别为1589 m^(2)/g和1.96 cm^(3)/g;对正己烷、甲苯和92#汽油的静态吸附容量分别为2.70,1.93和1.36 g/g,单组份正己烷和甲苯的动态吸附容量分别为2.61 g/g和1.85 g/g。活化HCNSs的性能均远高于商业化吸附剂AC和SG。

大型LNG储罐连续泄漏扩散过程影响因素的分析

考虑接收站内大型液化天然气(LNG)储罐泄漏射流、液池蒸发、气云扩散3个过程的特点,结合相平衡原理和气体连续扩散高斯模型,采用欧拉多相流模型进行数值模拟,并开展风速、泄漏速率和地面粗糙度对其影响的研究。结果表明:大型LNG储罐连续泄漏气云扩散过程按泄漏扩散的形态可分为重气扩散(气云受热)、被动扩散、稀释消散3个阶段;在LNG储罐背风面泄漏口附近形成24m区域内的回流和大尺度漩涡,该区域的风速减小了70%~80%;随着风速增加,甲烷浓度0.5LFL水平扩散距离在3个阶段分别减小了20%,增大了50%,减小了23%,且甲烷浓度为0.5LFL的水平扩散最远距离和液池扩展长度均随风速的增加而减小;随着泄漏速率的增加,射流长度、池长和池径均有所增加,甲烷浓度0.5LFL水平扩散距离在3个阶段分别增加了42m、33m和45m;随着地面粗糙度的增加,池径和池长均减小,气云前端扩散面高度分别增加了15.5m、25m和16m。另外,通过研究风速、泄漏速率、地面粗糙度3个因素对LNG气云扩散的影响,确定LNG气云扩散水平方向和高度方向上的敏感影响因素。

基于APCNN和BiGRU-Att的单词DGA域名检测方法

为了提高对基于单词的域名生成算法(domain generation algorithm,DGA)生成的恶意域名的检测准确率,提出了一种结合改进的并行卷积神经网络(APCNN)和融合简化注意力机制的双向门控循环单元(BiGRU-Att)的网络模型,该模型能充分学习单词特征、单词之间的组合关系和关键字符信息。实验结果表明,相比Bilbo和CL模型,APCNN-BiGRU-Att模型的分类准确率和F_(1)值更高,表明该模型具有更好的检测效果、多分类效果和稳定性。

超临界CO2法再生油气回收用活性炭机理研究进展

储油罐中的原油及汽油等轻质油品在储存或运输过程中,部分轻组分蒸发产生多种对大气有毒、有害的挥发性有机物(VOCs)。在油气回收的终端环节,常采用活性炭对VOCs进行充分吸附达标后排放至大气。对吸附VOCs饱和的活性炭进行脱附再生,既可延长活性炭使用寿命,又可减少固体废弃物处理量。超临界CO2再生活性炭方法较好地克服了传统的热再生法固有的缺陷,被认为是目前有前途的再生活性炭方法。本文详细阐述了超临界CO2再生活性炭的机理研究现状,总结了机理研究的关键点及存在的问题,指出了VOCs在超临界CO2作用下脱附的微观机理及脱附后的VOCs在活性炭中相关传质系数的计算模型为今后机理研究的关键突破口,为超临界CO2再生活性炭基础理论的进一步完善指明了研究方向。

基于数值模拟技术的油气扩散风洞实验相似准则数研究

为揭示油气扩散规律,建立风洞平台,并以敞口式油罐为例,结合数值模拟技术,讨论储罐内油气扩散风洞实验准则数的适用性问题。发现不同液位下满足原型与模型的相似与雷诺数(Re)无关的临界雷诺数(Re crit)均为22436。在满足Re无关的基础上,分别根据密度弗劳德数(Frρ)相等原则和Nemoto准则得到最大限度满足原型与模型相似的原型和模型(即风洞实验)风速及相关参数,构建原型模拟和风洞实验。利用风洞实验得到的油气浓度分布验证原型模拟结果,发现基于Frρ相等原则设计的风洞实验和原型模拟的浓度分布具有较高的一致性,而基于Nemoto准则设计的风洞实验和原型模拟的浓度分布相差较大。因此,不建议使用Nemoto准则设计储罐的油气扩散风洞实验。研究成果可为研究油气扩散规律的风洞实验设计做参考。

石化管道丁烷气体泄漏扩散数值模拟

为研究石化管廊管道气体的泄漏扩散规律,以某化工园区石化管廊丁烷输气管道作为研究对象,采用CFD软件的Realizable k-ε模型对不同环境风速和泄漏初始速度下石化管道丁烷气体泄漏的扩散规律进行了数值模拟研究。结果表明:无风状态下,丁烷泄漏气体以射流形式从泄漏口喷出,爆炸极限区域集中于泄漏口上方;随着环境风速的增大,丁烷气体高浓度区域面积缩小,处于爆炸极限范围区域的面积扩大,危险区域面积扩大,丁烷气云整体呈上浮趋势;丁烷气体泄漏初始速度越大,丁烷泄漏气体自由扩散的作用越强,处于爆炸极限范围区域的面积越大,丁烷气云沉降趋势明显、纵深增加。

石化罐区挥发性有机化合物(VOCs)的现状及治理

随着国家对环保的重视,挥发性有机物(VOCs)已经引起高度关注。石化罐区的挥发性有机物排放量占据较大比例,本文从VOCs在石化行业的来源入手,针对石油化工罐区近年来VOCs的排放情况与治理工作进行调研分析。

含草酸钾的超细水雾抑制甲烷爆炸的特性

为研究含草酸钾的超细水雾对抑制甲烷爆炸有效性的影响,采用自制的半封闭管道进行抑爆实验,研究了草酸钾浓度的变化对超细水雾粒径的影响以及对甲烷抑爆性能的影响,分析了不同浓度草酸钾条件下火焰传播速度、爆炸超压、平均升压速率以及爆炸威力指数参数变化。实验结果表明:添加草酸钾对超细水雾的粒径特性影响较小;对于体积分数为9.5%的甲烷,在相同的通雾时间下,当草酸钾浓度为2%时,抑爆性能最显著,火焰传播速度、最大爆炸超压、平均升压速率以及爆炸威力指数较纯甲烷自由爆炸时分别下降了57.1%、66.3%、77.9%、91.5%;较纯水超细水雾分别下降了43.1%、61.3%、75.3%、90.5%;草酸钾的热解温度较低能够增强超细水雾的物理惰化作用并阻断化学链式反应从而有效抑制甲烷爆炸。

地下综合管廊管道泄漏扩散的研究进展

地下综合管廊管道泄漏扩散引起的突发事故,往往造成重大损失和社会影响,针对国内外地下综合管廊管道泄漏扩散问题,从实验研究、理论分析及数值模拟3方面对其研究现状进行了归纳分析。在实验方面以典型实验方法为依据,分析了现有实验存在的问题;在理论分析方面建立了不同介质泄漏的数学模型,用其确定关键物理参数;在数值模拟方面主要对单源泄漏扩散进行研究,一般均为二维模拟计算。此外还结合研究现状总结了一些地下综合管廊管道泄漏扩散的规律。在以后的研究中不仅应该侧重于多源泄漏扩散的三维数值模拟计算,而且需要根据实际工况开展一些典型的验证实验,不断对理论分析模型进行合理修正。