基于机器学习的CO_(2)催化加氢制航空煤油筒式反应器数学模拟分析与优化

借助Fe基催化剂,CO_(2)通过加氢反应可成功转化为高附加值的航空煤油,具有很好的工业应用潜力。目前缺少准确适宜的CO_(2)加氢合成航空煤油的反应器模型,因此亟需对其反应模型进行构建,为相关工艺的工业化提供参考。通过机器学习探究实验条件和关键组分CO和CO_(2)物质的量分数关系,构建了关键组分CO和CO_(2)预测模型;基于Anderson-Schulz-Flory分布规律,构建了碳链增长模型,进一步构建了产物分布模型;基于催化床层物料衡算、热量衡算和压降计算,建立了筒式固定床反应器的一维拟均相模型;通过模拟一定工艺条件得到了CO_(2)加氢合成航空煤油的反应结果,并对工艺条件进行了模拟优化。模拟结果表明,反应器进口温度升高、空速增大,CO_(2)转化率降低,航空煤油集总组分C_(11)H_(24)时空产率增加;操作压力增大,CO_(2)转化率增加,C_(11)H_(24)时空产率在反应压力为2.0 MPa时最高;饱和沸腾水温度升高,CO_(2)转化率和C_(11)H_(24)时空产率增加。最佳CO_(2)加氢制航空煤油反应条件:反应器进口温度为275℃、进口压力为2.0 MPa、空速为4000 h-1和饱和沸腾水温度为294℃。此时CO_(2)转化率为21.95%,C_(11)H_(24)时空产率为12.14g/(L·h),床层压降为0.20MPa。

LN_(2)/CO_(2)复合制干冰对松散煤体降温特性

为研究LN_(2)/CO_(2)复合制备干冰对松散煤体的降温特性并实现最优复配,利用自主设计搭建的可视化凝华试验台,系统分析LN_(2)和CO_(2)在不同注输比下对管道内温度、压力及干冰成核效果的影响;以可视化凝华试验为基础,设计搭建松散煤体降温试验台,系统分析不同注输比下LN_(2)和CO_(2)在注输停注过程的传热特征及对松散煤体温度场的抑温效果。结果表明:CO_(2)凝华需要LN_(2)提供足够过冷度,当CO_(2)注输量不变,增大LN_(2)/CO_(2)注输比,管路内制冷温度降低,压力升高,LN_(2)和CO_(2)的混合流体换热效率增加,凝华发生时间提前;相变潜热引起的冷却能量具有时间-空间特征,压注阶段,箱体内各测点温度随时间持续下降,平面一降温速率明显快于平面二,低温区域逐渐呈锥形扩大;回温阶段干冰颗粒在煤层堆积,持续发挥降温惰化作用,注入口附近煤体与高温煤体之间存在温差进行换热,箱体中部温度逐渐升高、四周温度逐渐降低直至平衡;当LN_(2)、CO_(2)注输比为4∶1时,持续降温能力呈现较高水平。研究成果促进了干冰相变冷却技术在矿井防灭火领域的深入应用。

金属有机骨架复合物对低浓度CO_(2)吸附动力学研究

对化石能源的过度使用导致全球CO_(2)排放量持续增加,气候变暖已成为人类面临的最为严峻的环境问题。金属有机骨架材料是理想的CO_(2)吸附剂,由于其优良的特性,可用于CO_(2)捕获。采用北京化工大学提供的NbOFFIVE-1-Ni@聚丙烯酸酯CO_(2)复合吸附材料,利用自搭建的固定床装置测试了低浓度CO_(2)的吸附穿透曲线,探究了流量、温度、浓度、气流湿度、床层厚度条件对吸附行为的影响,利用三种动力学模型对吸附数据进行拟合,并探究了NbOFFIVE-1-Ni@PA的循环稳定性。结果表明,随着气体流量的升高,NbOFFIVE-1-Ni@PA的CO_(2)吸附量出现先增加后降低的趋势。降低吸附温度、增加浓度、减小气流湿度和增加床层高度均有利于增强NbOFFIVE-1-Ni@PA的动态CO_(2)吸附性能。Avrami模型能更好地拟合实验数据,表明NbOFFIVE-1-Ni@PA对CO_(2)的吸附是物理和化学吸附共同作用。最后,经10次吸脱附再生后,NbOFFIVE-1-Ni@PA的吸附量仅下降4.5%,可再生性能优异。

融水对CO_(2)激光融冰的影响

激光钻探具有高能性、高度方向性、清洁性、非接触式切割钻进等优势,在激光热融穿透冰的过程中,融水对激光的穿透效率有很大影响。为探究融水对激光穿透效率的影响程度,本文选用冰吸收效率更高的CO_(2)激光,在不同辐照角度、不同激光功率作用下对模拟极地冰心制备的冰样品进行定点穿透实验。结果表明:在负入射角-90°~-15°时,穿透速度为0.67~2.20 mm/s,仅为理论速度的21%~40%,孔径达到了光斑直径的3~5倍;而在正入射角15°~45°时,融水因重力作用及时排除,穿透速度为13.19~36.50 mm/s,是理论速度的2.2~6.5倍。

干馏层气氛对半焦结构及其CO_(2)气化活性影响

固定床煤气化炉中气氛对干馏层生成半焦的活性影响较大。对不同气氛下制得的半焦进行了CO_(2)气化活性实验,并采用拉曼光谱和氮吸附对半焦进行了表征。结果表明:与N2气氛下制得的半焦相比,通入其他气体可以提高半焦的CO_(2)气化活性,单组分中H2O气氛下制得的半焦的CO_(2)气化活性最强,双组分中CO_(2)+H2和CO+H2O气氛下制得的半焦的气化活性明显增加,而且双组分气氛下的CO_(2)气化活性比前者强;半焦比表面积的增加有利于其CO_(2)气化活性的提高,但半焦化学结构的变化对其CO_(2)气化活性的提高作用更明显。

ZnO-CeO_(2)制备及催化性能研究

利用可再生能源产生的绿氢将CO_(2)催化转化为甲醇,是实现碳中和的一条很有前途的路径。CO_(2)加氢制甲醇技术所用到的催化剂是一种ZnO-CeO_(2)双金属氧化物,考察了浸渍法、共沉淀法、沉淀包覆法和物理混合法等制备方法,并采用X射线晶体衍射(XRD)、N_(2)吸附-脱附、二氧化碳程序升温脱附(CO_(2)-TPD)、氢气程序升温脱附(H_(2)-TPD)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,对ZnO-CeO_(2)双金属氧化物催化剂的物化性质和催化CO_(2)加氢制备甲醇的性能影响进行了分析。结果表明,制备方法对催化剂物化性质和催化性能具有较大的影响。采用共沉淀法制得的ZnO-CeO_(2)催化剂表现出优异的催化性能,在温度为300℃、压力为4 MPa、质量空速为19 600 mL/(g·h)的反应条件下,CO_(2)转化率为4.61%,甲醇选择性达到80.64%,甲醇时空产率达到244.96 mg/(h·g);同时发现拥有丰富的氧空位缺陷浓度、较强H_(2)活化能力、较大比表面积及孔容是该催化剂催化性能提升的关键。

船用CO_(2)灭火系统的操作及管理维护

文章介绍了船用CO_(2)灭火系统的组成,CO_(2)实施灭火的工作原理及该系统灭火的操作方法,提出了系统的检查要求及维护保养等注意事项,旨在能够引起船舶相关人员的高度重视,并切实做好有关船舶消防的安全工作,从而保障船员生命与船舶营运的安全。

临界态CO_(2)原油储罐火灾灭火性能影响研究

为研究临界态CO_(2)对原油储罐火灾灭火性能的影响,采用大型石油储罐火灾试验和Fluent数值模拟相结合的方式,对临界态CO_(2)的灭火性能进行综合分析。基于直径81 m的外浮顶油罐火灾实际情况,采用Fluent流体动力学计算软件模拟不同油罐开口尺寸(10,20 m)条件以及不同火源位置处油罐火灾灭火过程,并对不同位置处温度变化、CO_(2)及O_(2)含量进行分析。研究结果表明:随油罐开口尺寸增大,临界态CO_(2)灭火所需时间逐渐减小,灭火效率提高;模拟结果显示,喷头位于开口中间位置时的灭火时间远远小于喷头位于开口侧边的灭火时间;油罐开口尺寸为20 m时的温度峰值远远大于开口尺寸为10 m时的温度峰值。

Li-CO_(2)电池非均相正极材料的研究进展

随着世界各国对于化石燃料的过度依赖,导致大气中的CO_(2)气体排放愈演愈烈。Li-CO_(2)电池作为一种清洁能源,可以捕获空气中的CO_(2)转化为电能和具有高能量密度等特点,被称为是下一代能源存储设备。然而,由于Li-CO_(2)电池在放电过程中产生一种宽带隙难溶物Li_(2)CO(3),导致电池在充电过程需要较高的充电电压进行分解,所以研究人员着重于开发可以有效分解放电产物的正极材料。本文归纳了锂-二氧化碳电池非均相正极材料的研究进展,对锂-二氧化碳电池的非均相正极催化剂的发展状况进行了介绍,对目前面临的挑战以及未来发展的趋势做出了归纳和总结,为开发高效可逆的锂-二氧化碳电池提供参考。

硫化锑精矿CO_(2)顶吹固硫熔炼新工艺

针对现行锑火法冶炼工艺熔炼温度高、能耗大以及环境污染等问题,提出了一种以氧化锌为固硫剂、碳酸钠为熔盐的CO_(2)顶吹固硫熔炼新工艺。采用单因素条件法考察了熔炼温度、CO_(2)流量、熔盐组成、固硫剂和还原剂加入量对辉锑矿中金属直收率和氧化锌固硫率的影响。得到的最优工艺条件如下:熔炼温度为1223 K、CO_(2)流量为0.3 L/min、熔盐为Na_(2)CO_(3)、煤粉加入量为煤粉所需理论添加量的2倍、ZnO加入量为ZnO所需理论添加量的1.3倍。在此最优工艺条件下进行综合扩大实验,锑的直收率达到91.83%,总固硫率达到97.8%。

液态CO_(2)在综采面采空区防灭火中的应用

针对山西某矿50203综采工作面采空区遗煤自燃发火问题,结合现场条件提出将液态CO_(2)应用到采空区防灭火中。为确保施工安全,在通过临近的50204运输顺槽向50203采空区施工钻孔,钻孔终孔位于煤层顶板破碎带内,以便提高液态CO_(2)扩散效果,并具体对钻孔布置方案、液态CO_(2)灌注方法等进行阐述。现场应用后,50203采空区内CO浓度、O_(2)浓度分别降至0.0013%、3%以内,回风隅角及采面各支架后方CO浓度降至0.0002%以内,采空区内温度恢复正常,为后续煤炭回采创造了良好条件。

阳煤五矿采空区注CO_(2)防灭火技术研究

为研究阳煤五矿8406工作面遗煤自然发火的危险性,文章结合8406工作面对瓦斯治理的同时,对注CO_(2)的防灭火技术进行研究。利用程序升温实验得到阳煤五矿无烟煤耗氧速率与放热强度等参数应用到数值模拟当中,通过Fluent对不同注CO_(2)的位置、流量、温度进行研究,对比氧化升温带的区域范围变化。结果表明CO_(2)注入流量越大,对采空区防灭火工作越有利;注入CO_(2)温度越低,预防采空区遗煤自燃效果越好,在考虑现场经济效益以及实际工程应用的前提下,文章选定最佳注CO_(2)位置为采空区进风侧距工作面30 m,最佳注入流量设置为900 m^(3)/min,最佳注入温度为278 K.

6F.03燃气轮机CO_(2)灭火控制系统及常见故障分析与处理

详细介绍6F.03燃气轮机CO_(2)灭火控制系统的原理、硬件组成,从控制逻辑上介绍消防策略,总结了现场机组实际运行时在消防上碰到的问题,并针对各种问题提出了解决方案和注意事项,保障了机组运行,可供电厂运行维护人员参考。

126kV二氧化碳GIS快速接地开关感应电流开断特性研究

“双碳”目标背景下,研制无氟开关设备意义重大。该文采用二氧化碳(CO_(2))作为快速接地开关灭弧介质,建立电弧数学模型,开展126kV电压等级快速接地开关电磁感应电流开断仿真研究,分别计算无气吹、气吹辅助熄弧结构的快速接地开关感应电流开断过程气室压强、电弧温度、弧后介质绝缘恢复强度,分析讨论气缸半径、分闸速度、充气压强对快速接地开关开断能力的影响,提出适用于CO_(2)介质的快速接地开关熄弧结构设计方案。研究结果表明:与无气吹熄弧结构和吸气式辅助熄弧结构相比,采用压气式辅助熄弧结构的CO_(2)快速接地开关开断能力最强;增大气缸半径、提高分闸速度、增加充气压强均可进一步提升CO_(2)的熄弧性能。当气缸半径为45mm、分闸速度为2.55m/s,充气压强为0.8MPa时,压气式辅助熄弧结构CO_(2)快速接地开关可在燃弧后的第一个电流零点将电磁感应电流成功开断,弧后绝缘强度恢复速度为26.33kV/ms,高于标准规定的瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)23.34kV/ms的标准值。制作模型样机,验证了计算结果准确性,考核了样机的感应电流开合能力。研究结果成功指导并研制出一台126kV CO_(2)气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)用快速接地开关,具备B类感应电流开合能力。

基于ZIF-8固定载体复合膜的制备及CO_(2)分离性能研究

制备高效分离CO_(2)/N_(2)的气体分离膜一直是气体膜分离领域中的研究热点.采用简便的滴涂制膜方法,以聚砜(PSf)超滤膜为底膜、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为过渡层,在制备PVAm-PEA分离功能层过程中直接引入ZIF-8纳米颗粒,制备了高选择性分离CO_(2)/N_(2)的新型固定载体复合膜.通过表征和性能测试,考察分析ZIF-8及其含量对复合膜形貌与气体渗透性能的影响.结果表明,ZIF-8颗粒的加入使复合膜表面形貌较空白膜粗糙,CO_(2)渗透速率降低了43%,CO_(2)/N_(2)分离因子增加了220%.在0.1 MPa条件下,ZIF-8质量分数为0.05%时,CO_(2)渗透速率为59 GPU,CO_(2)/N_(2)分离因子为202.

下吸式固定床的生物质H_(2)O/CO_(2)气化数值模拟研究

利用Aspen Plus软件建立干桦木屑在下吸式固定床气化炉中的气化模型,模拟值与文献实验值吻合良好。利用Aspen Plus的灵敏度分析模块模拟分别以水蒸气(H_(2)O)和二氧化碳(CO_(2))为气化剂时气化剂/生物质碳比(GC值)对气化结果的影响,并结合H_(2)O、CO_(2)各自的特点研究其复合气化。结果表明,H_(2)O气化时可获得富氢煤气,但其净CO_(2)排放量较高;CO_(2)气化时碳转化率及冷煤气效率较低,但净CO_(2)排放量较低;H_(2)O、CO_(2)复合气化使碳转化率及冷煤气效率略有降低,但可有效减少气化系统中的净CO_(2)排放量。

CO_(2)防控氧化煤复燃效率的试验研究

为掌握不同体积分数CO_(2)对氧化煤复燃过程的抑制效果,采用自主研制的煤自燃氧化程序升温试验装置,对平煤八矿煤样分别通入体积分数为10%、20%、30%和40%的CO_(2)进行试验研究,测定了煤初次和二次氧化升温过程中的耗氧速率、CO产生率以及表观活化能的变化规律。结果表明:与煤在纯空气条件下的氧化自燃相比,不同体积分数的CO_(2)对煤氧化升温过程均具有抑制作用。同时,通入的CO_(2)体积分数越大,煤初次和二次氧化升温过程的耗氧速率和CO产生率越低,表观活化能越高,即CO_(2)的体积分数越大,对氧化煤复燃过程的抑制效果越好。

CO_2气体灭火系统在机械立体车库中的应用

本文介绍 CO2 气体灭火系统在机械立体车库中的应用 ,重点介绍其中气体管路部分设计 ,并给出管网及各节点的计算参数。

铝富马酸金属有机骨架成型颗粒CO_(2)动态吸附特性

燃烧后CO_(2)捕集技术能够有效减少CO_(2)排放,可缓解温室效应带来的一系列问题。铝富马酸作为一种金属有机骨架材料,因具有丰富的孔道结构且可大规模生产而备受关注。为了探索铝富马酸颗粒的CO_(2)吸附特性,首先在粉末中添加羧甲基纤维素钠黏结剂制备圆柱形颗粒,通过扫描电子显微镜、比表面积及孔隙分析仪和傅里叶红外变换光谱仪对表面形貌、多孔结构和物质组成进行表征,发现铝富马酸颗粒具有发达的孔隙结构和多个明显的光谱吸收峰,比表面积和微孔容积分别为726.06 m^(2)/g和0.33 cm^(3)/g,成功合成铝富马酸颗粒。然后在固定床吸附系统中研究气体流量、吸附温度、CO_(2)浓度、水蒸气含量对CO_(2)动态吸附性能和循环稳定性的影响,结果表明:气体流量增加可以加快CO_(2)的传输速率,缩短气体在吸附床中的穿透时间。吸附温度升高虽然有利于加快CO_(2)的吸附速率,但会导致吸附量降低。不同CO_(2)浓度下的穿透时间几乎相同,浓度越高吸附能力越好。与干燥条件相比,相对湿度从30%、50%升高至70%时,CO_(2)吸附量下降了13.33%、20.95%、30.95%。吸附剂的循环吸附性能稳定,在干燥和含湿条件下第10次使用后的吸附量分别为初次使用的94.76%和96.99%。在研究范围内,当干燥气体流量为400 mL/min,吸附温度为30℃,CO_(2)体积分数为15%时,铝富马酸颗粒的最大吸附量为0.341 mmol/g。

THF对CO_(2)水合物储气蓄冷特性影响

研究了THF(1.0%,2.0%,3.0%)作用下CO_(2)水合物储气蓄冷特性。通过分析水合物的形成过程,THF体系水合物分为SⅡ型水合物和SⅠ型水合物两个形成阶段。结果表明,THF能大幅缩短CO_(2)水合物的诱导时间,但由于THF在SⅡ水合物晶体结构中占据了较大的空腔,降低了储气量和储气速率;同时由于SⅡ水合物的蓄冷密度高,THF提高了CO_(2)水合物的蓄冷量和蓄冷速率;在所有THF体系中,2%THF体系下CO_(2)水合物的储气量和蓄冷量均最高。