硫化氢气体在金属有机骨架中吸附机理的分子模拟研究

研究硫化氢(H_(2)S)气体在金属有机骨架(Metal Organic Frameworks, MOFs)材料中的吸附机理,对应用MOFs材料控制城市地下有限空间内的H_(2)S气体具有重要意义。以不同类型的MOFs材料作为研究对象,基于Materials Studio软件建立了MOFs-H_(2)S吸附体系,应用巨正则蒙特卡洛(Rand Canonical Monte Carlo, GCMC)方法及分子动力学(Molecular Dynamics, MD)理论研究了相互作用能、吸附热、金属位点、官能团等的影响,在分子层面讨论了H_(2)S气体在MOFs中的吸附特性及机理。应用等温吸附试验验证了所使用分子模型及力场的可靠性。结果表明:不同金属位点对于吸附量有较大影响,对H_(2)S气体的吸附作用由强到弱依次为Mg^(2+)、Ni^(2+)、Co^(2+)、Mn^(2+)、Zn^(2+);亲水性官能团的引入利于H_(2)S气体的吸附捕捉;UiO-66-Cu因其团簇为网状结构更利于H_(2)S气体的捕捉与吸附。同时,该研究建立了吸附热方程,提供了MOFs吸附效果评判标准,为MOFs材料应用于城市地下有限空间吸附H_(2)S气体提供了理论依据。

海底泥浆举升钻井系统钻遇天然气水合物时的动态风险分析

海底泥浆举升钻井(Subsea Mud Lift Drilling,SMD)系统属于双梯度钻井系统。在钻井过程中遇到天然气水合物层(Natural Gas Hydrate,NGH)时,NGH的分解和二次生成造成了重大的风险。为了预测风险事故,对环境因素和设备因素进行了分析。首先,在建立蝴蝶结模型后,利用映射算法将其转化为贝叶斯网络(Bayesian Networks,BN);其次,考虑不确定性影响,在BN中进行不确定性建模;然后,考虑设备因素的动态不确定性,通过转移概率矩阵将建立的BN转化为不确定性动态贝叶斯网络(Uncertain Dynamic Bayesian Networks,UDBN)。此外,还利用模糊理论和专家判断来量化设备故障的先验概率。结果表明,钻遇NGH层时,钻井风险概率比正常工况下有所增加。由于有天然气水合物的影响,发生风险的概率也变得具有不确定性。

深中沉管隧道火灾烟气流动与控制数值研究

为了研究采用横向联络排烟道结合侧壁排烟口新型排烟方式对沉管隧道火灾烟气流动的控制效果,以深圳-中山隧道为例,采用理论分析与计算流体力学相结合的方法,通过分析临界风速、烟气逆流长度和烟气分岔低温区域来研究烟气的流动特性。提出了沉管隧道火灾临界风速和烟气逆流长度的修正模型,同时还建立了烟气分岔流动低温区域长度的预测模型。结果表明,当无量纲热释放率小于0.139时,临界风速与无量纲火源热释放速率的1/3次方成正比。当纵向风速从1.5 m/s增加到4.0 m/s时,10、20、30、50 MW火灾时的峰值温度分别降低了35%、48%、46%和43%。在强纵向风速的作用下会发生烟气分岔现象,对隧道中心线和侧壁温度进行分析,得到了分岔流动低温区域长度预测模型,预测结果误差在10%以内。

高校化学类实验室事故分析与安全管理对策

高校化学类实验室是安全事故高发和易发的实验室,其事故风险主要来源于危险化学品和危险性仪器设备等。针对近年来高校和科研院所发生的几起典型的实验室安全事故,结合高分子科学系发生的实验室安全涉险事件,分析了化学类实验室易于发生的实验室安全事故及其原因,提出了重要危险源管控、课题组特色安全教育体系构建、实验风险分析以及实验室安全文化建设等解决途径。初步实践证实以上措施切实有效,高分子系的实验室安全状况明显改善,发挥了降低事故、实践育人的效果。

高校大学生实验室安全意识评价模型的构建

为减少实验室安全事故的发生和提高大学生的实验室安全意识,设计了实验室安全意识影响因素调查问卷和大学生实验室安全意识评价调查问卷,利用层次分析法—熵权法(AHP-EWM)主客观相结合的方法建立高校大学生实验室安全意识评价体系。通过主成分分析法(PCA)处理,再选取累计贡献率超过95%的评价指标进行布谷鸟搜索(Cuckoo Search, CS),最后结合混合优化支持向量机(SVM)建立PCA-CS-SVM大学生实验室安全意识评价模型。验证结果表明,与PCA-LS-SVM和PCA-GA-SVM模型相比,PCA-CS-SVM模型的预测值与实际值的误差较小且评价等级与实际值保持一致,具有较高的准确性和可靠性,可用于高校大学生实验室安全意识评价。

基于海为PLC的气体处理安全监控系统

介绍了一种气体处理监控系统,以海为AH16S0R系列PLC作为控制核心,组态软件SCADA作为人机界面,目的是为气体处理系统提供一种安全可靠的RS485总线式监控系统。该系统包括真空泵、电动阀、流量计控制器、温度变送器、压力变送器,以及气体分析仪等,实时监测和控制整个气体处理系统。该系统在线运行稳定,控制系统安全稳定,人机界面清晰、交互性好、抗干扰能力强,满足工程运行需求。

一种分层模糊Petri网风险评估方法

针对传统模糊Petri网在对不确定环境下的专家系统的知识表示与推理时无法兼顾不确定知识的模糊性与随机性、在复杂的故障情况下故障的因果关系表达不清晰、定量推理计算时缺乏层次性、不能局部求解的问题,构建一种基于云模型的分层模糊Petri网以加强模糊Petri网的知识表示能力和提高推理过程的计算效率。利用专家知识和Petri网层次分解原则将系统故障模式和故障原因之间的因果关系进行建模,使故障建模更具结构性,计算更加灵活;应用云模型处理知识的模糊性和不确定性;通过合理考虑局部权重和全局权重,结合Petri网层次分解原则和云聚合算子给出相应的推理算法。实例验证表明,所提方法能够有效对系统进行风险评估,且在知识表示和推理方面优于其他方法。

油氢合建站储氢瓶组氢气泄漏扩散行为研究

为探究油氢合建站储氢瓶组阀体面板失效后引发的氢气泄漏事故及氢气扩散行为的影响因素,根据真实场景构建等比例数值模型,针对不同泄漏源和环境风力条件下的氢气泄漏扩散过程进行了模拟研究,从事故后果角度提出了不同事故场景下的应急处置方式。结果表明,当储氢瓶组发生小孔泄漏时,氢气运动沿中心线形成欠膨胀射流,在泄漏源周围形成氢气云团高浓度分布。随着泄漏口孔径增大,短时间内氢气扩散在距离泄漏源较远区域形成具备爆炸性的混合气云团。氢气泄漏方向的改变直接影响其扩散行为的变化,促使氢气/空气混合气云团分布区域呈现显著差异。对于水平泄漏模式下的氢气扩散行为要着重考虑站内装置和设备的阻挡作用,而竖直向下的泄漏模式会造成范围更广的高浓度氢气聚集。随着环境风力的增强和站内布局复杂化,泄漏氢气在局部区域浓度升高,沿下风向水平范围的扩散半径增大,而在竖向空间的扩散高度下降,爆炸性混合气云呈现朝下风向区域移动的趋势。

科研实验室气体使用过程隐患分析与应对方案

科研实验室用气全流程中存在一些不易发现或动态的隐患,这些隐患的辨识、评估和管控,对提高实验室用气安全水平非常重要。根据现行国家标准和《气瓶安全技术规程》,对这些隐患进行了分析和评判,并提出了“加强管理”和“人员培训”的应对方案,“人员培训”包括开设实验室安全教育培训和开展应急训练。

大型实验动物设施信息化集成建设的必要性和对策

目前我国实验动物中心设施均采用信息化的软件进行管理,主要依据业务需求进行模块化建设和运行,但伴随着单体设施饲养规模的扩大,相应的管理和服务也出现新的问题。实验动物中心平台依根据国家和学校新的政策,整合传统模块功能,以实验动物饲养管理及技术服务为核心,将动物伦理审批、生物安全监管、培训资源共享等方面有机融合集成建设,配套人脸识别系统、便携笼牌打印系统、便携信息采集系统、智能巡检系统、智能电源控制系统等硬件设备,采用“一码通”形式,对动物实验的全流程进行监管,确保实验动物设施安全稳定运行;实施科研工作的科学、准确、溯源管理,为学校科研教学工作提供有力支持。

化工园区安全管理的现状、数字化转型及发展方向

近年来,化工园区以新一代信息技术为手段,在安全生产管理领域大力开展数字化转型。文章通过概述化工园区安全管理现状,阐述了安全管理数字化转型的必要性。并分析了数字化转型的进展及面临的突出问题,提出了一系列建议,以期进一步提升化工园区安全管理数字化水平。不仅为化工园区安全管理数字化转型提供参考,还有助于推动园区安全治理模式向事前预防转型。

智能仓储面临的安全挑战与应对策略

近几年,传统仓储系统正在向信息化、智能化、机械化智能仓储方向发展,有别于传统模式和理念,智能仓储系统是物流系统的一个重要分系统,大大提高了生产和管理效能,对社会经济发展发挥着重要作用。本文从智能仓储运行过程出发,探讨选择、设计、安装、使用及维护各阶段可能面临的安全挑战,并提出应对策略,以期形成智能生产与安全管理创新融合的新质生产力。

高校材料实验室安全管理体系的研究与实践

高校实验室是科学研究、技术创新和人才培养的重要场所,实验室安全管理是保障实验室有序运行的前提。本文针对材料实验室安全管理存在的问题,结合学科和专业特点,探讨了实验室在管理机制、教育培训、安全检查、危险源管控和奖惩制度等方面的安全管理举措,构建实验室安全管理体系,以期为高校基层实验室安全管理提供思路和参考。

层次分析法在应急预案事故灾难类风险评估中的应用

本文从应急预案事故灾难类风险评估的角度出发,构建以陕西某地区为研究对象的应急预案事故灾难类风险评估定量化模型,以实现区域事故灾难类风险评估定量化为目标,采用层次分析法,按照相关软件计算权重,再结合权重系数,按照统一的标准打分进行测算。此方法为应急预案事故灾难类风险评估及分级提供了一种可量化的方法,具有一定的可操作性。

掺氢天然气管道本体及焊缝裂纹扩展研究进展

天然气管道掺氢输送是实现大规模输氢的有效方式,然而管道钢本体及焊缝在渗氢后会因氢脆而裂纹扩展加剧。综述了不同氢分压、加载频率、残余应力等条件下,管道本体与焊缝渗氢后的裂纹扩展试验研究进展,总结了渗氢钢材的裂纹扩展机制,分析了钢材裂纹扩展的理论和唯象模型,介绍了分子动力学模拟、有限元方法等数值模拟技术在掺氢钢材裂纹扩展研究领域的应用。对照天然气管道掺氢输送后本体及焊缝的安全性管理需求,分析了试验、理论及数值模拟三方面研究在预测和防止管道裂纹扩展方面存在的不足,阐明了下一步研究的机遇与挑战,提出了试验、理论及模拟三方面的协同研究方法,为维护掺氢天然气管道运行全生命周期的安全提供了借鉴。

工业互联网赋能安全生产的机理与实践

为解决当前工业互联网在安全生产领域存在的应用范围窄、风险预测不准、无共性经验可循等问题,系统性开展工业互联网赋能安全生产的原理和关键技术研究,梳理工业互联网赋能安全生产在高危行业的实践与应用成效。研究结果表明:通过数字化智能化技术可有效助力各行业建立快速感知、实时监测、超前预警、应急处置、系统评估等新型能力;改变传统安全生产管理模式可有效助力安全生产从静态向动态、事后向事前、单点向全局3方面转变,提升工业生产本质安全水平;统筹发展和安全的概念融入工业主战场,可一定程度上推进新型工业化、加快建设制造强国、网络强国、数字中国。研究结果可为相关工业企业开展基于工业互联网的安全生产数字化管理提供重要参考和方法借鉴,对提高工业安全生产管理水平和相关行业本质安全水平具有理论与现实参考意义。

流体注入激活裂缝的滑动条件及模式研究

为探讨流体注入激活裂缝的潜在物理机制,采用锯切砂岩圆柱试样开展一系列三轴注入-驱动剪切实验,研究流体注入激活裂缝的滑动条件及模式。结果表明,裂缝滑动的开启强烈依赖于裂缝所处的应力状态和裂缝面粗糙特征,流体压力是主要诱因,流体压力非均匀分布程度和渗透率演化是次要诱因;流体增压速率调控着裂缝的滑动模式。裂缝面粗糙特征及渗透率演化特征与裂缝滑动速率呈正相关,与流体增压速率呈负相关。在室内实验条件下,当有效正应力达到20 MPa、库仑破裂应力超过1.6 MPa时,将对裂缝稳定性构成严重威胁,这对于评估流体注入激活天然断层失稳问题具有一定的参考意义。

危险化学品实验室事故多米诺效应及防控策略

以某高校危险化学品实验室为例,采用理论计算与数值模拟相结合的方法,研究危险化学品实验室丙烷、甲醇及乙醇的事故多米诺效应。结果表明,丙烷初级事故极易引发甲醇、乙醇二级事故,甲醇二级事故极易引发丙烷、乙醇三级事故,乙醇二级事故必然引发甲醇三级事故。事故半径r_(1)≤9 m、r_(2)≤6 m、r_(3)≤12 m、r_(4)≤15 m时死亡概率D_(1)、D_(2)、D_(3)、D_(4)均为100%,距离三级事故中心16.5 m处死亡概率快速下降为17.66%;从安全距离与布局优化、安全屏障、事故升级阈值及风险动态监测提出危险化学品实验室事故多米诺防控策略,超前预防实验室多米诺事故,为高校实验室以及石油化工行业重大多米诺事故预防提供理论指导。

半导体行业化学品全周期过程安全管理的探讨

半导体行业使用的化学品种类较多,大多属于有毒有害、易燃易爆的化学品,因此对化学品的安全管理要求也比较高。文章首先对半导体行业中化学品存在的安全隐患进行分析,提出了从化学品的采购、运输、储存、使用、废弃处置、应急处置等全周期过程来进行管理的相应对策,通过全周期的过程管理以降低安全事故的发生。

表面活性剂对硅尘润湿性影响的分子模拟

研究表面活性剂对SiO_(2)粉尘润湿性影响,对SiO_(2)粉尘治理具有重要意义。以SiO_(2)-表面活性剂-水模型为基础,采用蒙特卡罗和分子动力学的方法,结合沉降试验,探究不同表面活性剂对SiO_(2)润湿性的影响。模拟结果表明:表面活性剂能够提高SiO_(2)的吸水量,且在十六烷基三甲基溴化铵(Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide, CTAB)条件下吸水量提升得最多;分子动力学模拟后,SiO_(2)-CTAB-水模拟体系中分子间相互作用能最大,表明CTAB对SiO_(2)润湿性的影响最大;当CTAB和月桂基葡萄糖苷(Alkyl Polyglucoside, APG1214)以物质的量比3∶1复配时SiO_(2)的吸水量最高。沉降试验表明,SiO_(2)粉尘在单体CTAB和物质的量比3∶1复配的CTAB/APG1214溶液中沉降时间较短,说明这2种溶液对SiO_(2)的润湿效果较好,与模拟结果一致。