使用Aspen Adsorption模拟氢气纯化的吸附装置

本文介绍了使用Aspen Adsorption软件及Langmuir吸附平衡方程模拟氢气纯化的变温变压动态吸附过程,并通过对旧吸附器的模拟结果进行分析,发现其存在吸附器循环使用效果差的问题,因此新装置设计时增大了吸附器的换热面积并优化了换热结构,其模拟结果显示,改进后的吸附器换热效果良好,吸附质能够完全脱附。

基于吸附势理论的页岩吸附甲烷模型及其应用

根据实测的页岩等温吸附数据,以吸附势理论为基础,对等温吸附数据进行处理分析得到ε-ω吸附特性曲线及其数学表达式,推导出页岩吸附甲烷模型,在此基础上建立了地质条件下温度和压力共同影响的页岩吸附气量计算模型,并利用实测等温吸附数据进行了模型验证及应用分析。研究结果表明:页岩吸附气的ε-ω吸附特性曲线是唯一的且与温度无关,特性曲线的形态呈对数形态;文中推导吸附模型的预测结果精度较高,可预测不同温度和不同压力下页岩吸附气量,得到页岩吸附等温线;建立的地质条件下温度和压力共同影响页岩吸附气量计算模型,可预测页岩吸附气量随深度变化的趋势图;温度和压力对页岩吸附气量影响作用相反,在地质条件下的温度与压力对页岩吸附气量影响存在竞争关系,其中当页岩埋深小于页岩最大吸附容量对应埋深时,压力起到主要影响作用,反之温度起到主要影响作用。

变温变压下煤层气吸附量的预测

等温吸附虽然被大量学者进行研究并用于煤层气储量的预测,由于其实验条件不符合实际开采过程中的地温与地压,故很多专家提出用变温变压的实验条件来预测煤层气的吸附量,但是到目前为止鲜有很好的方程来处理变温变压实验数据。本文基于煤炭科学研究总院西安研究院张庆玲对4种不同煤级煤样在变温变压吸附实验的研究,提出了温度-压力-吸附量方程(TPAE方程)用于煤层气在温度和压力共同影响下吸附量的预测。通过TPAE方程,对4种不同煤级在变温变压下吸附量进行回归预测。结果表明:TPAE方程可以非常好地处理变温变压吸附实验数据,4种煤样的回归计算值与实测值最大平均相对误差为2.64%,最小为1.63%,同时实现温度和压力及吸附量三维视图的可视化,从图中可知任意温度和压力下煤层气的吸附量。

无烟煤变温变压吸附实验数据的数学分析

煤炭科学研究总院西安研究院报道的无烟煤变温变压吸附实验有测试点少(12点)、涉及温度(18~72℃)及压力(1~19MPa)范围宽、更符合煤层气排采的实际情况的优点可以在煤层气或页岩气吸附-解吸研究中应用。LI吸附-流动方程既可以处理变温变压吸附实验数据,也可以处理系列等温吸附实验数据,并可以将处理结果可视化。LI吸附-流动方程的偏导数、偏微分和全微分可以解释并计算变温变压吸附实验现象和吸附量极大值。

温度-压力-吸附的数学方程及其应用

温度-压力-吸附方程(TPAE)除了压力以外,还包含温度为自变量。可以对煤层气或页岩气的系列等温吸附实验或变温变压吸附实验数据进行处理。

一种用于模拟变温变压吸附过程的计算方法

本文介绍了一种使用序贯模块法模拟吸附器变温、变压循环吸附过程的计算方法,使用该计算方法可以快捷地对吸附器的吸附效果做出判断,可以快速地进行吸附器的设计和吸附剂的选型,还可以对吸附装置的工艺参数进行优化。在计算吸附质的吸附平衡过程中,采用了新型多组分Langmuir吸附平衡方程,经过测试,该计算方法运行稳定,能够运用到多晶硅干法回收的氢气纯化吸附装置设计中,模拟结果与装置的运行结果较符合,可以满足工业设计需求,有较好的实用价值。

无级变速器节能型减压回路低温下压力线性度优化

针对无级变速器中应用节能型先导比例减压阀的减压回路压力线性度随油液温度降低而变差的现象,采用中心组合的试验设计方法,以颤振电流的幅值及频率为输入参数,以压力线性度为观察目标进行了低温测试。根据低温测试结果建立了响应面模型,基于响应面方程进行了遗传算法寻优。根据仿真优化结果进行的低温测试结果说明了此方法的有效性。

民和盆地油页岩加热过程储集物性研究

为明确加热排烃对油页岩储集物性的影响,选择民和盆地未成熟油页岩为研究对象,经低温干馏,利用裂缝三维扫描、高压压汞、低温氮气吸附、X射线衍射等分析手段,对不同加温阶段的油页岩样品进行储集物性分析,进而揭示油页岩加热过程中储集物性的演化规律。结果表明,在低温加热阶段(185~350℃),油页岩少量排烃,油水产率和半焦产率变化较小;中温加热阶段(350~475℃),油页岩大量排烃,油水产率和半焦产率大幅度上升;高温加热阶段(475~520℃),油页岩残余排烃,油水产率和半焦产率基本不发生变化。在油页岩的加热过程中,随加热温度上升,裂缝数量逐渐增多,微小裂缝逐渐加宽并延伸,进而相互沟通连接形成大裂缝,且裂缝主要发育在层理面,垂直层理面方向并未产生明显裂缝;油页岩比表面积逐渐增大,孔隙由微孔向大孔转变,并且随着油页岩大量排烃,部分大孔互相连接沟通形成微裂缝;油页岩半焦的吸附量随着相对压力和温度的升高而升高,黏土含量减小,伊蒙混层中的蒙脱石构造坍塌,逐渐向伊利石转化,矿物颗粒减小,导致泥岩中产生微裂缝,从而使泥岩的孔隙度和渗透率增加。

蚕蛹变温压差膨化干燥工艺优化

以蚕蛹为原料,考察变温压差膨化干燥中的压力差、停滞时间、抽空时间、膨化温度对蚕蛹酥含水量、色泽、脆度值的影响。通过单因素试验及正交试验,并对其进行可靠性验证,确定变温压差膨化干燥蚕蛹酥的最优工艺参数为压力差0.2 MPa,停滞时间10 min,抽空时间2 h,膨化温度80℃。在此最优工艺条件下得到变温压差膨化干燥的亮度L^(*)为65.49,含水量为2.95%,脆度值为156.28 g/s。

湖北来凤LD-1井龙马溪组页岩孔隙结构特征分析

在分析湖北来凤地区海相龙马溪组页岩地球化学特征和岩石矿物学特征的基础上,通过高压压汞-低温N2吸附-脱附联合实验对页岩孔隙结构进行了分析。湖北来凤地区龙马溪组页岩TOC(总有机碳含量)为0.41%~2.35%,Ro(镜质体反射率)在3.09%~3.42%之间,处于过成熟阶段,矿物组成以石英(29.9%~49.3%)和黏土矿物(17.8%~49.6%)为主,孔隙类型以无机粒间孔、无机粒内孔、微裂缝和有机质孔为主。高压压汞及低温N2吸附-脱附联合实验表明页岩孔隙主要以微孔和介孔为主,孔喉细小且结构复杂,孔隙形态以细颈广体墨水瓶孔为主。利用FHH模型研究了其孔隙分形维数,得到其低相对压力条件下(P/P0≤0.5)分形维数D1(2.73~2.76,平均值为2.74),高相对压力条件下(P/P0>0.5)D2(2.80~2.89,平均值为2.85),通过建立分形维数与孔隙结构其他参数之间的关系认为:分形维数能够较为全面表征孔隙大小、孔隙复杂程度及孔隙吸附储气性能,可以作为有效的孔隙结构表征参数。分形维数研究揭示研究区龙马溪组页岩具有较高的吸附储气能力但孔隙结构复杂、连通性差,开采时对储层改造措施要求较高。进一步研究显示:分形维数与有机质丰度、黏土矿物含量、黄铁矿含量呈正相关关系,与石英含量呈负相关关系,由于研究区龙马溪组页岩有机质均处在过成熟阶段,吸附能力降低,有机质丰度对页岩吸附能力的控制作用不明显。

关于变压吸附法从鲁奇合成气中分离CO的研究

为从鲁奇合成气中得到体积分数为98%以上的CO产品气,采用新型载铜分子筛吸附剂对鲁奇合成气进行了变压吸附分离的试验和研究。介绍了实验流程和实验装置;阐述了实验方法和步骤;简述了吸附温度在70℃时和常温时的实验数据。研究结果表明:对于甲烷体积分数高达15%的鲁奇合成气,该吸附剂能够高效地分离出CO,CO产品气的体积分数可达98%以上。义马气化厂新建20万t/a醋酸项目配套CO装置已确定选用该吸附剂。

地层温压条件下页岩吸附性能变化特征——以渝东北地区龙马溪组为例

页岩气储层的吸附性是影响页岩含气性的关键因素。以渝东北地区下志留统龙马溪组富有机质页岩为例,通过变等温吸附实验,模拟在地层温压变化条件下页岩吸附性能的变化规律,为该区页岩气勘探提供理论依据。实验分析表明:有机质是控制龙马溪组页岩吸附性能的主要内在因素,有机碳含量与页岩吸附能力具有很好的正相关性;地层温压条件是控制页岩吸附性能的外在因素,温度和压力对于页岩吸附性能具有相互抑制的作用,随着温度和压力的升高,页岩吸附能力呈现出类似"抛物线"(先增大后减小)的变化轨迹,在温度和压力均相对较低时,压力起主导作用,在温度和压力均相对较高时,温度起主导作用。页岩吸附性能若要达到最佳状态,则需要埋深、温度和压力三者达到一种合适的匹配状态。实验模拟结果显示,渝东北地区龙马溪组页岩最佳理论吸附状态应在1 000～4 500 m的埋深条件下。

高阶煤孔隙特性及对吸附气体影响的研究

为分析沁水盆地煤样孔隙结构以及对吸附CH_4和CO_2两种气体的影响,选取晋煤赵庄矿、潞安常村矿两地煤样,利用压汞法与低温氮吸附实验研究分析煤体孔裂隙结构特点。采用HCA1型高压容量装置研究高阶煤吸附CH_4与CO_2气体特性。结果表明:压汞实验常村煤样压退汞"滞后环"大于赵庄煤样,表明常村煤样具有大量开放性孔隙;低温氮吸附曲线显示两种煤样比表面积与孔隙体积主要集中在2~200 nm孔径,赵庄煤样与常村煤样微小孔所占比例较大,均较易存储气体;高压容量法测量煤样吸附CH_4、CO_2气体实验表明,吸附量随温度与含水率的升高而降低,且煤样孔裂隙越发育,含水率与温度对吸附的影响程度越高。

生物地层格架下湘西北地区五峰组—龙马溪组孔隙结构特征

为探究生物地层格架下五峰组—龙马溪组孔隙结构特征,在笔石带划分的基础上结合孔隙结构特征及其影响因素将SY-3井五峰组—龙马溪组划分为LM5—LM7、WF4—LM4、WF2—WF3三个笔石带,并基于扫描电镜、低温氮气吸附实验、高压压汞实验等技术手段,分别对这三个笔石带进行孔隙结构特征的研究和对比。结果表明:LM5—LM7富集黏土矿物,主要发育较大孔径孔隙,以黏土矿物粒间孔为主;WF4—LM4富集有机质,主要发育较小孔径孔隙,以有机质孔为主;WF2—WF3富集石英,主要发育小孔径孔隙,以石英粒间孔为主,但大部分石英粒间孔被黏土矿物和有机质充填。LM5—LM7孔隙发育主要受TOC含量和矿物含量的影响,WF4—LM4孔隙发育主要受TOC含量影响,而WF2—WF3受矿物组分、有机质赋存特征及成岩作用等因素共同影响。不同笔石带由于沉积环境的差异导致其具有不同的有机质丰度及矿物组分,从而导致了孔隙结构的差异。

用吸附验证页岩解吸气含量的可行性研究

为了准确测量页岩解吸气含量,建议用测完地勘解吸法残余气量后的页岩样为吸附法的初始样进行"多点变温变压吸附"。用一个三元函数(温度、压力、吸附)方程回归处理变温变压吸附数据以求得温度-压力-吸附方程的四个待定参数。按与页岩样完全一样的温度和压力,用温度-压力-吸附方程计算页岩吸附气含量,并与地勘解吸法所得的页岩解吸气含量验证。

石化尾气CO_(2)回收生产工艺

本文介绍了国内某石化企业尾气CO_(2)回收工艺,采用原料气脱硫、CO_(2)变温变压吸附、净化提纯、低压液化等关键技术方法,技术成熟可靠,产品纯度高,产出单耗低,生产成本较低,满足化工企业正常生产经营需求,值得在实践中推广。该中压生产工艺优化了部分关键参数,是经实践验证的较为成熟可靠的工艺技术,与高压工艺相比,每吨生产能耗可降低60~70kW·h。发展尾气CO_(2)回收净化和再利用技术,是解决当前尾气中CO_(2)变废为宝的重要途径。

常温常压下煤对N_2、CO_2气体的吸附实验研究

为更准确地模拟煤储层条件,设计了常温常压下煤吸附气体的实验方案,采用自制吸附反应釜和SP-3400型气相色谱仪,研究大样量(5kg)塔山矿、同忻矿和高海矿煤样吸附N_2和CO_2气体的能力,并计算各煤样不同吸附平衡时间下对此两种气体的吸附量,发现煤样对CO_2气体的吸附量均远远大于对N_2的吸附量,而对同种气体的吸附量虽然有所不同,但差值并不大。最后,根据实验结果分别计算了塔山矿、同忻矿和高海矿1g遗煤可吸附N_2和CO_2气体的量,探讨了将N_2和CO_2注入采空区后实现对CO_2气体封存的可行性。