低浓度甲烷热氧化流向变换反应器的动态行为及余热回收研究

废弃煤矿的低体积分数甲烷(1%-3%)通常被直接排放到大气中,但其较高的升温潜势带来了严重的环境问题。在流向变换反应器中直接热氧化甲烷是一种有吸引力的解决方案,但潜在的爆炸和不稳定燃烧等风险限制了其应用。阐明低含量甲烷在流向变换反应器中热氧化的动力学行为是开发工业级反应器的基础。为此,采用数值模拟的方法分析了低含量甲烷热氧化流向变换反应器的自热操作边界,深入研究了热空气导出量对流向变换反应器行为的影响。结果显示,甲烷体积分数超过0.2%即可实现自热操作;甲烷体积分数从0.5%提升至3.0%,最高床温仍维持在1200℃左右。当甲烷体积分数超过0.5%,可以回收部分热量;相同甲烷含量条件下,最高床温随着热气抽出量的增加而增加;随着甲烷体积分数从0.5%提升到3.0%,允许导出的热空气从12.5%几乎线性地增加到32%。进一步研究发现,以30-50 s的时间间隔反向流动可以确保甲烷的完全转化和床温稳定。上述结果表明,甲烷体积分数在1%-3%时,采用热氧化处理可以实现余热回收;此外,通过调整换向时间和热空气导出量可以实现床层温度控制。

典型添加剂对3号喷气燃料热氧化安定性的影响原因分析及对策

热氧化安定性是喷气燃料的一项重要性能指标。抗静电剂和抗磨剂是工业喷气燃料调和过程中必须要加入的两种添加剂,而在市场中常用的添加剂分别是抗静电剂Stadis和抗磨剂T-1602。通过研究抗静电剂Stadis和抗磨剂T-1602对喷气燃料热氧化安定性的影响因素,包括空气、光照、存储温度等条件,对喷气燃料在实际生产过程中的调和、存储和使用安全都有非常重要的意义。研究结果表明:抗静电剂Stadis对喷气燃料热氧化安定性基本没有影响。抗磨剂T-1602影响喷气燃料热氧化安定性的因素有含氧的环境、光照、储存温度、添加剂浓度和储存材质等。随着储存温度的升高,含抗磨剂喷气燃料母液的热氧化安定性变差。随着抗磨剂添加浓度逐渐提高,含抗磨剂母液的喷气燃料热氧化安定性逐渐下降。通过采取对喷气燃料配置过程中增加氮封隔绝空气、避免光照、罐存储温度按照不大于40℃等措施,可最大程度降低喷气燃料热氧化安定性超标的质量风险,为喷气燃料的安全使用提供合理保障。

水热及水热氧化预处理对棉秆基成型炭和活性炭性能的影响

水热及水热氧化预处理可以调整生物质内部组分占比,有效促进生物质资源多元化利用。以棉秆为实验原料,经160℃~260℃水热及水热氧化预处理后制备成型炭和活性炭,并使用范式法、热重分析和X射线光电子能谱等测试手段,分析了水热及水热氧化预处理后生物质内部组分的演变对棉秆基成型炭和活性炭的产率、理化性能的影响。结果表明:水热及水热氧化预处理后棉秆中半纤维素和纤维素的分解有利于成型炭的产率和能量密度的增加;与水热预处理相比,水热氧化预处理进一步提高了成型炭的产率及热值,可在一定程度上降低预处理强度;棉秆基活性炭的总产率受预处理产率和活化产率的综合影响;随着水热及水热氧化预处理温度的升高,活性炭总产率呈现先升高后降低趋势,并在预处理温度为200℃获得的最大产率分别为36.95%和29.17%;与原料活性炭相比,水热及水热氧化预处理棉秆基活性炭的前驱体表面含氧官能团含量显著提升,有利于后续的氯化锌活化,得到的活性炭比表面积显著增加,吸附性能更优;此外,在180℃和200℃下水热氧化后的棉秆基活性炭碘吸附值均达到GB/T 13803.2-1999制净水用活性炭的二级品标准。

蓄热式热氧化炉安全防护措施探讨

蓄热式热氧化炉(RTO)是一种高效有机废气治理设备,具有净化效率高、运行成本低、热效率高等优点,也带来了较多的安全风险。介绍了RTO的工艺原理,结合近年来发生的RTO爆炸事故,分析了安全事故发生的原因,提出了设置废气采样分析仪、阻火器、爆破片、补氧风机、应急旁路等安全措施,以确保RTO安全运行。

基于热氧化技术的大气环境治理工程设计与实践探讨

本研究探讨了基于热氧化技术的大气环境治理工程设计与实践。通过对不同气体污染物在高温条件下的氧化特性进行分析,研究了热氧化技术在大气环境治理中的应用潜力。针对该技术的工程设计,结合实际案例,探讨了其在减少二氧化碳排放和改善空气质量方面的有效性。研究结果表明,基于热氧化技术的大气环境治理工程具有较高的处理效率和环保优势,为解决大气污染问题提供了一种可行的途径。

加氢法改善航煤热氧化安定性及影响因素研究

采用加氢法可以改善航煤的动态热氧化安定性破点温度。以典型航煤为原料,通过中试评价进行工艺条件对航煤的动态热氧化安定性的影响研究。结果表明:当采用高活性加氢催化剂,体积空速5.0 h^(-1)时,反应压力4 MPa、反应温度260℃,或反应压力2 MPa、反应温度280℃,破点温度可以达到340℃以上。考察了航煤烃类组成、杂质质量分数对动态热氧化安定性的影响,其中双环芳烃和碱性氮(1,2,3,4-四氢喹啉)影响较大。考察了精制航煤外部储存条件对动态热氧化安定性的影响,储存过程中实际胶质的衰变也会引起动态热氧化安定性变差。

水热及水热氧化预处理对木屑成型颗粒理化性质的影响

生物质成型处理可以提高生物质的能量密度而降低其运输与储存成本,有利于生物质资源的综合利用。该研究以杉木屑为研究对象,经170~260℃水热及水热氧化预处理后制备成型颗粒,并使用范式法、X射线衍射仪和热重分析仪等测试手段分析了水热及水热氧化预处理过程对木屑及其成型颗粒理化性能的影响。结果表明:与原料相比,水热及水热氧化预处理后木屑成型颗粒的机械性能从原料的16.2 MPa分别增至38.9和41.1 MPa,水热氧化预处理对木屑的机械性能提升更有效。在水热及水热氧化预处理过程中,随着预处理温度上升,木屑样品的结晶度均呈现先升高后降低的趋势,分别在230和200℃时达到最高值,且成型颗粒的机械性能与木屑中纤维素含量及其结晶度呈正相关趋势,结晶纤维素是影响其成型过程的关键组分。与原料相比,水热及水热氧化预处理明显改善了木屑成型颗粒的燃料品质及其燃烧性能,成型燃料的热值、综合燃烧指数和稳燃指标均得到明显提升,其中水热氧化处理更有利于木屑炭化程度的提升。

麦秸秆与黑龙江褐煤共热氧化法制备腐植酸及其结构分析

结合矿源腐植酸(HA)产率高及生化HA活性高的特点,本研究提出将低阶煤与生物质共热氧化制备复合型HA(MIXHA)的想法。将黑龙江褐煤(HL)及麦秸秆(WS)的混合物(MIX)在10%的HNO_(3)溶液中进行了共热氧化,制备了MIXHA。通过SEM、FT-IR、^(13)C NMR等分析,重点从HA的宏观形貌及微观结构对比了MIXHA与HL、WS分别单独制备的矿源HA、生化HA,分析HL与WS在共热氧化过程的协同作用。结果表明,MIXHA含量高于理论值,HNO_(3)分子的分解产生的活性氧原子、氮氧化物进攻HL与WS的分子结构,由于氢键重排、糖苷键断裂、交联等作用,WS纤维素与半纤维素产生的大量烷基自由基结合在HL缩合芳环上被氧化产生的醌基、羧基的邻对位,从而将芳香环上的质子碳转化为脂肪取代碳。得到的MIXHA含氧官能团丰富、活性高,FT-IR谱图具有明显的特征峰。本研究为低阶煤与农林废弃物的分级、资源化利用提供了一种新思路。

水热/水热氧化处理过程中棉秆三组分对其热解行为的影响

文章基于新疆棉秆的微波水热及水热氧化处理实验,利用傅立叶红外光谱分析、Van Soest化学组分分析和热重分析等方法,研究了水热及水热氧化处理对棉秆固相产物结构、组分变化及热解特性的影响规律。研究结果表明:水热处理过程中,棉秆中的半纤维素在温度为200℃时基本完全水解,无定形纤维素在温度为200~230℃时剧烈分解,而木质素与结晶纤维素在温度为160~230℃时保持稳定;随着水热温度的升高,棉秆样品的结晶度、固定碳含量、热值均呈上升趋势,灰分和水分含量则呈下降趋势,综合热解指数在温度为200℃时达到最大值[4.07×10^(-5)%^(3)/(min^(2)·℃^(3))];水热氧化处理过程中,半纤维素在温度为180℃时基本分解完毕,木质素和结晶纤维素在温度为160~230℃时发生部分降解;在水热氧化温度为160~200℃时,棉秆的结晶度升高至最大值后降低;水热氧化处理后棉秆的固定碳含量和热值均高于同温度下的水热处理后棉秆,且综合热解指数在温度为180℃时达到最大值[4.23×10^(-5)%^(3)/(min^(2)·℃^(3))];相比水热处理,水热氧化处理能够促进棉秆中不稳定组分的分解,从而在较低的处理强度下对生物质提质。

热氧化温度对预喷丸R60702表面氧化层及耐蚀性影响研究

对预喷丸工业纯锆R60702分别在450、550、650和750℃进行2 h的空气热氧化处理后,测试了氧化层厚度、纳米硬度和在15wt%的H2SO4溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明,氧化层厚度随温度的升高而逐渐增大;氧化层截面纳米硬度在650℃氧化温度下最高,可达17.98 GPa;与喷丸试样相比,预喷丸+热氧化试样在15wt%H2SO4溶液中表现出良好的耐腐蚀性能;650℃氧化2 h为工业纯锆R60702的最优热氧化工艺。

热氧化对TA18钛合金耐腐蚀磨损性能的影响

选用TA18钛合金为材料,在箱式电阻炉中对其进行不同温度热氧化处理。利用光学显微镜(OM)、XRD、维氏硬度计、36%~38%(质量分数)HCl溶液浸泡、摩擦磨损试验机等试验手段考察试样组织形貌、物相、显微硬度、耐蚀耐磨损性。研究结果表明,TA18钛合金热氧化后试样表面形成了氧化层,表层物相主要为金红石型TiO_(2),随着热氧化温度升高,氧化层逐渐出现少量Al_(2)O_(3)。同时,500~850℃热氧化,随着热氧化温度升高,试样表面硬度逐渐提高,但超过800℃后随温度升高表面硬度反而降低。热氧化可提高TA18钛合金耐腐蚀性和磨损,其中800℃是提高TA18钛合金在36%~38%HCl中耐腐蚀的最佳热氧化温度;700℃是改善TA18钛合金摩擦磨损性能的最佳热氧化温度。

锆合金包壳在典型高温空气中热氧化膜特性的初步研究

在锆合金包壳表面形成的氧化锆陶瓷层的厚度及致密性是影响其抗磨损性能的主要因素。为此,研究了Zr⁃Sn、Zr⁃Nb和Zr⁃Sn⁃Nb 3种不同成分锆合金在560,600℃典型高温空气中热氧化时氧化锆陶瓷层厚度及致密性随时间的变化规律,探讨了试验表征时间内不同成分锆合金包壳在空气中热氧化时可形成的致密氧化锆陶瓷层的最大厚度。结果表明,试验时间内典型温度下Zr⁃Nb锆合金包壳的氧化锆陶瓷层厚度增长速率最大,Zr⁃Sn⁃Nb锆合金包壳的次之,Zr⁃Sn锆合金包壳的最小;同种成分锆合金包壳在600℃中的氧化锆陶瓷层厚度增长速率大约是560℃的2倍;在600℃中Zr⁃Sn和Zr⁃Sn⁃Nb锆合金包壳的氧化锆陶瓷层厚度分别在4~5μm、9~10μm时已出现较明显的裂纹,而Zr⁃Nb锆合金包壳的氧化锆陶瓷层厚度在达到12μm时致密性仍较好,无明显裂纹。

化工材料钛合金表面热氧化改性研究现状及展望

综述了钛合金表面热氧化的研究现状,并对未来的发展提出了建议。钛合金具有耐腐蚀性强等优异性能,在化工材料等行业具有广阔的应用前景,但是表面硬度和耐磨性较差限制了其应用。表面热氧化可以提高钛合金表面硬度和耐磨性,有望解决钛合金表面性能较差的缺点。随着热氧化温度升高和保温时间的延长,钛合金表面热氧化层氧含量增加,硬度、耐磨性和耐腐性提高。

蓄热式热氧化炉处理医药废气探索及应用

医药化工行业有机废气危害性大,组分复杂且多具毒性,不仅处理工艺复杂,且处理难度也大,因此必须结合废气情况,有针对性地选择方法处理,最大程度降低废气对环境造成的危害,实现可持续发展。基于此,文章将对医化行业有机废气处理措施展开详细的分析。

基于双积分球技术植物油热氧化过程吸收与散射特性变化规律的研究

植物油在运输储藏、销售等过程中,容易被储藏环境、储藏方式影响,导致植物油氧化劣变,产生醛酮和羧酸类有害化合物。本研究采用自主搭建的双积分球系统结合逆向倍增算法(IAD),实现植物油吸收系数(μ_(a))与约化散射系数(μ′_(s))的高精度检测。采用该技术对植物油的热氧化的吸收与散射特性变化规律进行研究。结果表明,植物油的热稳定性与其种类相关。基于特征波长建立植物油热氧化μ_(a)和μ′_(s)模型的稳定性和精度有所提高。偏最小二乘判别(PLSDA)模型的总正确率能够达到95%。通过偏最小二乘回归(PLSR)算法,建立植物油过氧化值含量预测模型。结果表明基于特征波长,建立μ_(a)和μ′_(s)的PLSR模型相对分析偏差(RPD)均大于3,表明基于吸收与散射特性的植物油热氧化定量预测模型精度较高,能够满足定量预测要求。

热氧化对锂基磁流变脂分子结构和磁流变性能的影响

以乙基硅油、羰基铁粉、十二羟基硬脂酸和氢氧化锂为原料,采用原位皂化法制备锂基磁流变脂(MRG),并分别在60,120,180℃下进行热氧化,研究了热氧化对MRG质量、分子结构、静态屈服应力和磁流变性能的影响。结果表明:热氧化会使MRG的质量发生损失,乙基硅油分子中的-CH_(3)、-CH_(2)-和Si-C_(2)H_(5)基团含量减少,交联Si-O-Si含量增加;随着热氧化温度升高,MRG的剪切应力和静态屈服应力增大,储能模量在磁场下的可调节范围变小;在60℃热氧化15 d时,MRG的磁流变效应仍能保持未热氧化的84.6%,但温度达到180℃时,磁性颗粒受磁场激励时的定向排列受阻,导致磁流变效应急剧下降。

SiC掺氯热氧化技术与SiC MOS电容偏压温度不稳定性

偏压温度不稳定性(BTI)是影响SiC MOS器件性能的关键因素。提出了一种制备SiC MOS电容的新工艺,即在SiC干氧氧化气氛中掺入氯化氢(HCl),并对比了不同HCl与O_(2)体积流量比对SiC MOS电容电学性能的影响。结果表明,该工艺有效地改善了SiC MOS电容的栅氧击穿特性,降低了界面态密度,提升了平带电压稳定性。二次离子质谱(SIMS)和X射线光电子能谱(XPS)测试分析表明,掺氯热氧化技术能够有效消除界面缺陷。进一步分析表明,SiC掺氯热氧化技术能够降低可动离子面密度和氧化层陷阱电荷密度,能够有效改善器件的BTI特性。

水热氧化法再生粉末活性炭的研究

以某山梨酸生产工艺中吸附饱和的废弃粉末活性炭为研究对象,采用水热氧化法进行再生处理,考察了初始氧分压、再生温度、炭浆浓度等因素对粉末活性炭再生效果的影响,并研究了再生废液及冷凝液的生化降解效果。结果表明,在初始氧分压为0.25 MPa、再生温度为270℃、炭浆浓度为9%的条件下,粉末活性炭的再生效果最佳,碘吸附值为1035 mg·g^(-1),亚甲基蓝吸附值为17 mL·(0.1 mL)^(-1),炭损失率为13.89%;水热氧化反应后,再生废液及冷凝液的生化降解效果明显。与传统活性炭再生工艺相比,该工艺具有再生效果好、反应时间短、无二次污染等优点。

水热氧化法处理压裂返排液反渗透浓水的实验研究

采用水热氧化法处理压裂返排液反渗透浓水,考察不同水热氧化条件下的COD、总磷去除效果;对水热氧化一级出水进行生化处理形成二级出水,研究COD去除效果;对处理效果较好的二级出水继续进行化学除磷和活性炭吸附。结果表明,在温度为270℃、初始氧分压为1-2 MPa的最优条件下,水热氧化一级出水COD去除率可达到54.57%-66.78%,总磷去除率≤10%,有机磷转化率达到87.3%-91.3%。5种条件下的一级出水继续进行生化处理,COD的去除效果差异较小,去除率在26.0%-36.1%之间。生化处理后的二级出水继续进行化学除磷,当PAC投加量为1450 mg•L^(-1)时,总磷可降至0.53 mg•L^(-1),无机磷可降至0.20 mg•L^(-1),总磷去除率为95.18%,其除磷效果优于水热氧化一级出水直接进行化学除磷的效果。化学除磷后继续投加粉末活性炭吸附,COD去除效果较为明显,建议在实际工程中应对紧急情况时,可投加粉末活性炭避开高盐废水难生物降解问题,使最终出水满足排放要求。

蓄热式热氧化装置的设计与控制

近年来蓄热式热氧化装置时有爆炸,因而蓄热式热氧化装置的设计和过程安全控制十分重要。为保障蓄热式热氧化装置的运行安全,设计人员应该更加注重以下五个方面:(1)爆炸下限(LEL)分析仪表应设置在蓄热式热氧化炉前合适位置;(2)提升阀应保证零泄漏和故障率低;(3)燃烧器应选择低氮长明灯型,且带有高温自动停系统;(4)高温热旁通阀门必须选择耐高温调节型;(5)控制系统应按照工艺参数的重要性和安全预评价,进行冗余设置或采用安全仪表系统。本文为采用蓄热式热氧化装置作为废气处理技术的工程项目提供了参考。