基于热力学影响的氢气与掺氢天然气管道工艺安全问题探讨

天然气管道中掺入氢气输送或纯氢输送是推进氢能大规模利用的有效途径。由于氢气与天然气物性存在较大区别,氢气与掺氢天然气管道的运行安全是不可回避的问题。近年来,国内外开展了天然气管道掺氢输送的前期理论研究、输送工艺影响分析、末端适应性与低压先导试验,也建设了部分代表性的氢气管道,但尚未完全结合氢气物性对工艺安全问题进行深入研究,氢气与掺氢天然气管道的工艺安全问题值得进一步探讨。借鉴天然气管道设计与运行场景,从热力学对氢气与掺氢天然气物理特性的影响出发,对氢气与掺氢天然气管道工程设计面临的关键问题进行了梳理,通过理论分析与模拟研究探讨了热力学对管道工艺安全的影响规律,提出了工程设计的建议。研究表明:在相同压力下,较低的运行温度将增大氢气与掺氢天然气的绝热系数,导致泄漏质量流量升高;在相同泄漏场景下,较低的运行温度对泄漏后介质的热辐射、水平扩散和爆炸均具有正向提升作用;现有标准规范提出的潜在影响半径评价方法未充分考虑温度的影响,实际工程精细化评价中宜进一步考虑;紧急泄放下,氢气设备将面临更低的介质温度。研究成果为后续氢气与掺氢天然气管道的工程设计提供了借鉴。

无机纳米颗粒的加入对复合超滤膜成膜过程的影响

为了提高有机高分子材料聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的亲水性,增强其在污水处理中的抗污染能力,采用无机纳米氧化钛(TiO2)和氧化铝(Al2O3)颗粒对PVDF进行改性,制备(TiO2+Al2O3)/PVDF改性复合超滤膜。为考察无机纳米颗粒对复合超滤膜成膜过程的影响,采用浊点滴定法测定铸膜液体系的分相点,绘制三元相图,以考察纳米颗粒的加入对PVDF超滤膜成膜过程中的热力学影响;采用紫外分光光度计测定铸膜液体系的透光度下降曲线,考察纳米颗粒对PVDF成膜过程中的动力学影响。结果表明:纳米颗粒的加入降低了铸膜液容纳非溶剂的能力,使其在较小的非溶剂浓度下即可固化成膜;纳米颗粒使铸膜液中溶剂与非溶剂双向扩散的传质阻力增加,缩短了铸膜液浸入凝胶浴瞬间至固化成膜的时间。