CO_2压缩机以氮气替代二氧化碳作为气化装置输煤载气的运行小结

中化吉林长山化工有限公司在原有老系统基础上实施节能降耗改扩建项目,新项目建成后新增尿素产能300 kt/a,为解决新系统单独开车没有二氧化碳气源作为航天粉煤气化装置粉煤输煤载气的问题,进行了以氮气作为输煤载气的尝试。实践表明,短期内、低负荷时以氮气替代二氧化碳作为输煤载气是完全可行的,但长期而言还是应采用二氧化碳作为输煤载气。

PK320压缩机氮气替代丙烯试车功率和温升核算

针对SPHERIZONE工艺聚丙烯装置往复式高压循环压缩机PK320初始安装后以及大修后试车替代介质的选用问题,根据绝热状态下气体压缩所需理论功率和气体压缩后理论温升公式,分别计算出了压缩机在丙烯和氮气工况下试车的功率和温升数值,对比压缩机实际设计参数,确定了采用0.6 MPa低压氮气替代实际工作介质丙烯试车的可行性和安全性,为压缩机大修后及时、安全试车提供了理论依据。

利用氮气替代高炉煤气与焦炉煤气合成转炉煤气的可行性研究

对不同比例下氮气和焦炉煤气混合后的燃烧特性进行分析,根据燃气互换性的判定方法,当焦炉煤气在焦氮混合气的含量在37%～38%时,其混合气能够替代人工合成转炉煤气稳定燃烧。在实际生产过程中,通过现有的转炉煤气柜及混合站等设施,能够实现焦炉煤气和氮气的均匀、稳定的混合,说明利用氮气替代高炉煤气进行人工合成转炉煤气是可行的,从而达到增加人工合成转炉煤气气源种类的目的。

迪北区块深层致密砂岩气藏氮气钻完井技术应用及认识

针对塔里木油田迪北区块目的层阿合组致密砂岩储层岩性致密、地层压力高、煤层发育,应用常规液体介质的钻完井技术对储层损害严重,为此特引入氮气钻完井技术,并在DX1井开展现场试验,获得日产气量82.39×104m3,日产油量100.8 m3的高产。但由于地层岩性的复杂性,氮气钻完井过程中,出现了井壁垮塌严重、内防喷工具失效、井控装备冲蚀等问题,制约了氮气钻完井技术在该区块的推广应用。通过对井身结构、钻具组合、井口装备、排砂管线、内防喷工具以及配套工艺流程等关键工艺、装备的改进优化,形成适用于高压高产深层致密砂岩储层的氮气钻完井配套工艺技术,并在DB104井开展了现场试验,试验效果显著。与同区块液体介质钻井的钻完井方式相比,DB104井日产气增加了400余倍,日产油量增加了6倍。通过DX1井和DB104井证明,只要工艺、装备、措施得当,氮气钻完井技术在迪北区块这类高温高压深层致密砂岩气藏中对储层具有重要的保护作用,可为塔里木油田乃至全国高压高产致密砂岩储层的高效勘探开发提供技术支撑。

半导体光催化氮气还原合成氨的研究进展

光催化固氮技术以清洁的太阳能作为驱动能源,使用丰富的氮气和水作为原料,秉持绿色可持续的发展原则,是一项富有潜力的氨合成技术。然而,光催化氮气还原反应效率普遍较低,严重制约了该技术的应用与发展。本研究在介绍氮气还原过程的基础上,指出目前光催化固氮体系面临的主要挑战,围绕增强光吸收、加速光生电荷的分离与转移和促进N_(2)吸附活化方面,结合近几年文献报道的光催化固氮典型案例重点综述了半导体材料的改性策略,最后对该领域的未来发展趋势进行了分析与展望。

川西地区深层致密砂岩气氮气钻完井试验及发展建议

深层低渗致密砂岩气藏基质黏土胶结物含量高、孔喉细小、低渗透率、低孔隙度、强亲水,采用常规水基工作液勘探开发易产生储层伤害,且伤害后渗透率难以恢复。氮气钻完井技术可从根本上避免钻井液中的固液相侵入引起储层损害,有效保护储层,提高单井产量。文章回顾了近年来氮气钻完井技术开发深层致密砂岩气的实践应用情况,从储层保护、及时发现气层、自然建产、提供地质甜点依据、为气藏富集规律确定提供辅助依据五个方面系统评价该项技术开发深层致密砂岩气的效果,同时针对井眼轨迹控制、井壁失稳及井下岩爆诱发卡钻、钻杆完井和井位及井段优选四个方面阐述了将来氮气钻完井技术的研究方向,以期为四川盆地须家河组致密砂岩气及国内外其他相似气藏的高效开发提供借鉴。

注氮气机抽防腐防垢一体化管柱的研制与应用

针对塔河油田注氮气机抽井井筒及井下工具严重腐蚀结垢,易造成抽油泵卡泵、封隔器解封困难等井下故障的问题,在现有技术的基础上,优化改进结构、技术创新,研制了一种注氮气防腐防垢机抽一体化管柱。该管柱包括注气防垢杆式泵、防腐封隔器等关键工具,注气防垢杆式泵优化改进了柱塞和泵筒的结构,泵筒上部设计注气孔、下部设计封堵筒,柱塞下部设计密封堵头,注气时柱塞下部堵头将进油通道密封,能防止高压油液倒灌进入泵腔发生腐蚀结垢,消除柱塞下放失败的风险;防腐封隔器采用新型护肩式的胶筒组件及双“O”型圈、双向支撑密封结构、分级解封机构和分体式双向卡瓦锚定结构,提高封隔器胶筒的耐腐蚀性能、降低上提解封力和保证卡瓦锚定性能。经过理论校核和室内模拟试验均满足现场需求,现场应用表明,该管柱坐封、解封及注气均正常,转采成功率100%,满足开发需求,解决了注气腐蚀结垢卡泵和封隔器解封困难的工程难题,具有很高的推广价值。

超低露点氮气瓶干燥工艺研究

超低露点氮气瓶的干燥工艺包括正压置换、抽空、吹扫等,对这几种工艺方法进行了比较,并提供了氮气消耗、抽空和充放气时间等计算方法,确定了采用置换、抽空和热氮气吹扫相结合的方式来控制气瓶中氮气的水含量。通过现场试验验证,保证了气瓶中的氮气露点达到技术指标的要求。

氮气钻井岩爆动力学演化机制的数值模拟及岩爆实录特征分析

为了厘清氮气钻井井底岩爆动力学演化机理,应用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics 4.3,建立井底逐渐接近裂缝的数值模型,基于致密砂岩岩体内部微裂缝起裂时对应的等效塑性应变为判断标准,分别应用CWFS(cohesion weakening and frictional strengthening)-DP(Drucker-Prager)内聚力弱化摩擦力强度准则、DP强度准则及MC(Mohr-Coulomb)强度准则进行平行数值计算,得出了氮气钻井井底岩爆的动态演化过程。结果表明:井底逐渐靠近裂缝过程中致密砂岩基质会产生两种不同的破坏方式,即是沿着潜在剪切面,向井筒剪切滑移破坏及应力集中条件下的微剪切方式的挤压屈服破坏,直至破坏区延伸连通低压井筒,裂缝内的高压气体及岩爆碎屑释放大量能量,产生井底岩爆。研究成果可系统解释X8-2井井底岩爆发生前后随钻监测参数的异常变化,为准确判断氮气钻井井下工况提供了理论支撑,同时为及时采取针对性的对策措施提供了依据。

阳极闭口模式下质子交换膜燃料电池氮气渗透

质子交换膜燃料电池(PEMFC)阳极闭口模式潜力巨大,但该模式下运行会引发氮气从阴极向阳极的渗透,导致阳极氢气的摩尔分数降低,PEMFC性能下降,针对这种情况可通过吹扫恢复PEMFC的性能。搭建了阳极闭口模式测试系统,在不同操作条件下进行阳极闭口模式实验,同时建立数学模型研究不同电流密度、化学计量比和温度下,电压和阳极氢气的下降速率以及传输到阳极的氮气积累量,提出实验与仿真结合的方法深入探究闭口模式下气体的传输规律,结果表明:当氢气摩尔分数为0.75时,电压下降到1.4 V,此时性能明显下降,提出相应吹扫策略:氢气摩尔分数在0.8时吹扫最为有效。

氮气预冷LNG管道温度变化规律算法研究

为研究氮气预冷LNG卸料管道过程中的管道顶、底温度变化规律,并对管道预冷过程中的顶、底温度变化进行预测计算,利用Fluent软件,建立带π型膨胀弯的LNG管道三维模型,模拟氮气预冷LNG管道过程的温度变化。建立了一维氮气预冷管道计算模型,通过时间与空间的离散化、时间与空间的迭代计算进行模型求解。通过分析LNG管道预冷过程中顶底温差影响因素,推导管道顶底温度理论计算经验关联式,将氮气预冷LNG管道数值模拟结果用于理论计算经验关联式拟合。利用数值模拟结果对经验关联式进行验证,结果表明在拟合数据的样本空间内,利用经验关联式计算管道预冷过程中的顶、底温度误差在10%以内。

竖直波纹流道内超临界氮气流动与传热研究

本工作开展了不同质量流速[G=200~400 kg/(m^(2)·s)]、热流密度(q=200~400 kW/m^(2))和系统压力(P=5~7 MPa)对超临界氮气在竖直波纹流道内流动与传热特性影响的研究,分析了局部对流换热系数和周期平均对流换热系数分布特性,结合场协同原理和浮升力效应分析不同竖直流向之间对流换热系数差异产生的主要原因。结果表明,波纹周期内局部对流换热系数存在波动;周期平均对流换热系数能更好地反映超临界氮气在流道内的整体流动换热特性。提高质量流速可以显著增强换热,削弱流向对换热系数的影响;增加热流密度会降低流道内换热系数,强化流向对换热系数的影响;系统压力接近临界压力会提高流道内换热系数峰值,不同流向换热系数差异受系统压力影响较小;波纹流道内不同流向对流换热系数差异主要是由浮升力效应和场协同效应共同影响产生的。

1T-MoSe_(2)负载过渡金属单原子电催化氮气还原合成氨的理论研究

寻找稳定高效的电催化氮气还原合成氨单原子催化剂受到了理论研究的广泛关注.本文采用密度泛函理论计算对二维1T-MoSe_(2)负载的18种过渡金属单原子催化剂(TM@1T-MoSe_(2),TM=V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt)的稳定性以及电催化氮气还原合成氨活性和选择性进行了理论评估.计算结果表明,W@1T-MoSe_(2)是最具潜力的电催化氮气还原合成氨单原子催化剂,三个N2分子共吸附于W@1T-MoSe_(2),电催化氮气还原合成氨反应通过远端路径进行,理论限制电位为-0.23 V.此外,N2在W@1T-MoSe_(2)上的多重吸附有效抑制了析氢反应,提高了电催化氮气还原合成氨选择性.这项研究为基于1T-MoSe_(2)的新型单原子催化剂在电催化氮气还原合成氨方面的开发提供了理论依据.

低渗煤中氮气与二氧化碳气体吸附的表征模型

地质领域常以等温吸附试验为研究方法,探究煤中气体之间的吸附行为。以刘庄矿13煤为研究对象,开展了N_(2)、CO_(2)气体吸附实验,在综合分析拟合回归系数平方R^(2)、模型计算值与实验值的残差平方和v与相对误差s的基础上,选出低渗煤中气体吸附的最佳吸附模型。结果表明:对于低渗煤中N_(2)吸附的模型拟合精度由高到低为:优化L模型>优化D-A模型>优化D-R模型>D-A模型>L模型>D-R模型>F模型;对于低渗煤中CO_(2)吸附的模型拟合精度由高到低为:优化L模型>优化D-A模型=优化D-R模型>D-A模型>L模型>D-R模型>F模型。实验结果可作为低渗煤层中气体吸附及CO_(2)封存提供地质依据。

超稠油老区氮气辅助VHSD开发数值模拟

转直井辅助水平井重力泄油(VHSD)开发方式已成为超稠油老区进一步提高区块采油速度、油藏采收率的重要调整手段。氮气辅助VHSD的增能提压、顶部隔热效应可有效解决超稠油老区吞吐后压力保持程度低、驱泄操作压力低、蒸汽腔温度低的问题,进而实现节约蒸汽用量、提高产油水平、提升油汽比和减耗降碳的目的。以克拉玛依油田九区某VHSD开发单元为例,采用数值模拟方法分析了在氮气辅助VHSD开发过程中注氮时机、注氮方式、注氮量等参数对提压增能、建立隔热层的影响,以及采出速度和累计注采的变化特点。研究表明,转驱泄初期采用段塞方式注入氮气可有效建立隔热层;矿场试验表明,井组油汽比提升0.025,日产油提升0.7 t,取得了较好的应用效果。研究成果为同类型超稠油老区氮气辅助VHSD效益开发提供了技术借鉴。

抗氧化剂对富氮气调散气后片烟储存质量的影响

利用3种不同抗氧化剂的高、低2种浓度分别作用于片烟,探究富氮气调养护片烟在散气后的品质变化。以持续富氮气调养护28个月的云南文山C3F复烤片烟为试验材料,分析碘值、pH、色差值、多酚氧化酶活性的变化情况。不同处理组对减缓自然放置3个月的烟叶碘值增幅的效果为Ve-环糊精复合物处理>富氮气调处理>0.75 g/L Ve>0.75 g/L Vc>0.075 g/L Vc/0.075 g/L Ve。自然放置6个月后高浓度的Ve和Vc处理效果最佳。Ve-环糊精复合物处理下样品的pH下降速度最慢,对样品的原pH维持效果最佳。低、高浓度的Ve和高浓度Vc、Ve-环糊精复合物的处理均可提升散气后自然放置6个月内的烟叶的色度。自然放置6个月后,高浓度的Ve处理下多酚氧化酶的活性最低。3种抗氧化剂均能有效延缓富氮气调储存烟叶散气后自然放置状态下的性质变化,且高浓度的Ve对烟叶感官评价结果的影响最小。

玉米氮气气调启封后品质变化规律研究

本研究以初始水质量分数13.7%和14.5%的玉米为实验对象,采用99%体积分数的氮气进行气调处理,对启封后的玉米分别在20、25、30℃条件下储藏过程中的抗氧化酶活性等品质进行检测和对比分析。结果表明:气调启封后气调组和对照组玉米游离脂肪酸(FFA)含量、过氧化物酶(POD)均有所下降,FFA含量降幅较明显,启封后储藏180 d气调组和对照组分别降低了2.67~5.34μmol/L和2.09~3.39μmol/L;脂肪酸值、丙二醛含量(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗坏血酸含量(DHA)等指标呈上升趋势。其中,12组抗氧化酶活性的综合评价得分均大于0.63,表明启封后在20℃条件下储藏6个月的抗氧化酶活性保持效果较好。

深部致密砂岩气藏氮气钻井安全风险控制技术研究及应用

氮气钻井在深部致密砂岩气藏开发方面具有显著优势,但如何确保绝对安全是其面临的首要难题。文章首先分析了深部致密砂岩气藏氮气钻井面临的井下岩爆、井壁失稳、地层产水(产油)、井口装置失效(排砂管线失效)四个主要风险;其次开展了地面控制装备优化研究,为高压储层氮气钻井井口装置升级和优化配置提出了建议;然后开展了安全风险参数响应特征研究,并据此基于卷积神经网络开发了气体钻井随钻安全监测智能预警技术;最后针对井下岩爆、井壁失稳、地层出水三种主要风险提出了控制措施,可直接指导现场作业。

金银合金表面结构的调控及其电催化还原氮气合成氨性能研究

开发从氮转化为氨的高效、经济的方法对人类的生产和生活具有重要意义。电催化还原过程被认为是合成氨的潜在技术之一。制备了不同比例的合金壳包裹金纳米棒的空心核壳结构(CGNRs),考察了不同AuAg合金比例对CGNRs纳米结构电催化固氮性能的影响,并探究了其电催化合成氨的机理。CGNRs外壳由AuAg合金构成。当合金外壳中Ag/Au比例为0.06时,CGNR14表现出最优异的电催化还原氮气合成氨性能,产率最高可达22.7μg·mg^(-1)cat·h^(-1),法拉第效率为11.2%。模拟计算表明合金效应改变了外壳表面的电子态和晶格常数,加速了氮气还原动力学,从而提高了合成氨性能。

全钢载重子午线轮胎氮气硫化工艺的有限元仿真优化

对全钢载重子午线轮胎氮气硫化工艺进行有限元仿真优化。结果表明:通高温蒸汽时间对轮胎整体硫化程度变化影响力不足,保证高温蒸汽足够支撑后期硫化后,不需要再延长通高温蒸汽时间;可以加强硫化设备的保温效果,减小氮气保压阶段温度降幅以降低能源耗散,增大氮气硫化工艺优化的空间,更有利于实现节能降耗和提质增效。