新疆和丰煤分段热解过程中产物组成的演变规律

采用热重分析仪和固定床反应器,对典型新疆煤(和丰煤)的单段热解(定义为过程1)和不同温度停留的分段热解过程进行了较详细研究。结果发现不同热解过程的煤样总失重率差异较小。不同温度段停留时均导致焦油产率下降和气体产率增加。与仅在350℃停留30 min(过程2)相比,继续于450℃(过程3)停留使得焦油产率进一步下降15.42%,且此温度区间的H_2生成量仅为1.94 mL/g,较过程2降低94.47%,而450~600℃的气体产率占过程3总产率的60.87%,其中H_2,CH_4和C_2-C_4产率分别占各自总产率的95.02%,77.27%和66.08%,说明450~600℃以产气为主。不同温度段获得的半焦的红外分析发现350℃的半焦中官能团变化较小;而450℃的半焦中大部分官能团的振动峰几乎消失。模拟蒸馏和核磁结果表明,不同温度段停留均使得焦油中沥青质分率下降,焦油品质提升,焦油的芳香度降低,且两段停留段停留所得焦油的芳香度最低。通过上述研究,可以对新疆低阶煤的分级分质转化利用提供理论基础。

提氦技术发展现状分析

氦(He)作为高科技稀有气体是一种重要的战略物质,我国是氦贫乏国家,其资源战略意义日趋突出。阐述了世界氦资源分布、我国氦资源利用和提氦技术现状,详细介绍了天然气提氦技术中的吸收法、吸附法、水合物法、膜分离法、低温法和联合法等,并指出这些方法的优缺点和应用水平,为今后提氦技术发展提供参考。

新疆某地土壤中钛的形态分析方法研究

以新疆某地污水库周边农田土为供试土壤,采用CaCl_2、EDTA、HOAC、柠檬酸四种浸提剂提取土壤中钛的有效态,并用Tessier和BCR两种连续提取法分析钛在土壤中的形态分布.结果显示:Tessier法和BCR法分步提取的钛的各个形态与四种浸提剂提取的有效钛量显著相关,与土壤中Ti的全量显著相关.两种连续提取法所得到各形态Ti含量都随着外源Ti浓度增加而增加,Ti在土壤中主要以稳定的残渣态存在,有效态含量较低,与单独提取法结果一致.Tessier法和BCR法都适用于该地区土壤中Ti的各形态分步提取.通过盆栽紫花苜蓿实验初步考察了土壤中Ti的各形态对苜蓿生理特性的影响.

克拉玛依风城油田稠油低温氧化过程

风城油田稠油胶质含量高,随着开采的不断深入,部分油井出现吞吐效果变差、含水率升高的现象。为提高克拉玛依风城区稠油油藏注空气采油过程的安全性,进行了低温氧化实验。实验模拟了克拉玛依风城稠油油藏压力(8 MPa),分别考察油样在不同温度(80～250℃)条件下的低温氧化过程,对火烧油层初始低温氧化阶段的油样物性变化、组分变化规律、气体变化进行研究。结果表明,低温氧化反应使稠油密度增加了2%,黏度增加0.72倍;IR分析表明,稠油与空气发生的低温氧化反应使含氧类官能团(-C=O、脂肪醚)的吸收强度明显增强;SARA组分活性强弱为:芳香分>饱和分>胶质,250℃反应后,沥青质增加较多;气体中N2含量基本没变,O_2含量由21%降至5%,CO、CH_4和CO_2气体含量升高,由键能法计算结果可知,每消耗1 moL的O_2平均放热量391.54～420.58 kJ。该研究为现场试验设计和应用提供了理论基础数据和技术指导。

准东煤加压气化过程中Na迁移规律的热力学研究

准东煤中高含量的碱金属会在燃烧过程中引发严重的结渣与沾污问题,但准东煤气化过程中,在加压条件下碱金属的迁移转化规律仍不明确。为探究准东煤中NaCl在加压条件下的迁移转化机制,根据系统吉布斯自由能最小原则的热力学计算方法,采用HSC Chemistry的化学热力学平衡计算模块,对纯NaCl和准东煤中NaCl在加压过程中Na基化合物的物质的量进行计算。研究结果表明,压力显著影响纯NaCl的气化温度,在常压下,开始气化温度和气化完成温度分别为800℃和1 400℃;压力升至4 MPa时,气化开始温度和气化完成温度分别升至1 500℃和2 200℃。准东煤中Si、Al、H和O参与反应时,在0. 1 MPa条件下,300℃开始,NaCl逐渐与煤灰中的SiO_2、Al_2O_3和H_2O反应生成大量的NaAlSi_3O_8、NaAlSiO_4和Na_2SiO_3等Na基化合物。在1 500℃时,生成的气相NaCl仅占Na物质的量的25%左右。系统反应压力越高,生成低熔点且具有助熔作用的NaAlSi_3O_8、NaAlSiO_4、Na_2SiO_3就越多,导致炉内产生结渣的风险越高。

基于灰色预测模型的水煤浆输送管道冲蚀磨损寿命预测

固液两相流广泛出现在煤化工生产过程中,管道输送系统受固液两相流介质冲蚀磨损尤为严重,系统突发性失效风险极高,已成为煤化工装置安全生产与稳定运行的重大隐患。降低生产安全风险,保障管道系统安全可靠运行,开展冲蚀磨损寿命预测研究是煤化工设备完整性研究的关键一环。本文以新疆某煤化工企业水煤浆汽化炉进料管为研究对象,应用ANSYS 2021R1软件进行数值模拟分析,确定弯管冲蚀磨损主要位置与短期内冲蚀磨损减薄量,为预测模型建立提供原始序列,通过灰色预测理论分别建立GM(1,1)模型、无偏GM(1,1)模型以及灰色马尔科夫模型完成对弯管冲蚀速率的预测,并结合SY/T 6151—2009《钢质管道管体腐蚀损伤评价方法》得出该管道服役寿命与检修周期。结果表明:冲蚀磨损减薄主要集中在弯管轴向70°左右,且在工艺条件相同的情况下冲蚀磨损减薄的最大位置不随时间变化发生移动。无偏GM(1,1)模型与灰色马尔科夫模型在中长期预测中优势显著,且灰色马尔科夫模型更适宜长期预测工作。所涉及的水煤浆汽化炉进料输送弯管服役寿命为570天左右,在弯管投入使用450天后冲蚀减薄量增长显著,需要定期开展该弯管重点部位的监测与预防性维护。

水煤浆参数对输送弯管冲蚀磨损影响分析

针对水煤浆气化炉进料弯管面临的固液两相流冲蚀磨损导致的穿孔失效问题,以进料输送弯管为研究对象,水煤浆主要参数(流速v、煤粉直径d_(p)、煤粉质量流量q_(m))为变量,采用CFD-DPM耦合方法开展主要参数对冲蚀磨损速率影响的单变量数值模拟,使用响应曲面法进行多因素交互作用下对弯管冲蚀磨损速率影响显著程度分析并对水煤浆主要参数做出优化。研究表明,弯管的冲蚀磨损现象集中在弯管轴向80°~90°,且一般不随影响因素改变而移动。从单变量模拟结果来看,煤粉直径对冲蚀磨损速率的影响远远小于其他因素的影响;经响应曲面法分析,介质流速对冲蚀磨损速率影响最为显著;在介质流速v为20 m/s,煤粉质量流量q_(m)为0.5 kg/s,煤粉直径dp为0.8 mm条件下,输送弯管冲蚀磨损速率最小。

多晶硅气固流化床数值模拟与结构优化

以多晶硅流化床反应器为研究对象,反应器中气固物料分布最均匀为目标,采用CPFD(计算颗粒流体力学)方法耦合曳力模型,对叶栅式挡板流化床反应器内的流场进行冷态模拟和流场分布均匀性分析,探究了叶栅挡板主要结构参数对流化床内颗粒流化速度、颗粒体积分数、床层压降和床层膨胀比的影响规律。结果表明:叶栅挡板的设置有效改善了多晶硅气固流化床内的气固流动状态;挡板叶片数量越多时,颗粒体积分数变化越大;床层压降随安装高度降低而减小;叶片角度过大或过小时,颗粒速度波动明显;当叶栅挡板叶片倾角为45°、叶片数量为3、安装高度为0.168 m时,流化床内气固物料分布最均匀。

煤中有机质可溶组分分子特征的聚类分析

煤中有机质组成与分布的认知是煤精细化工产业发展的基础,高分辨率质谱可以获得更丰富的煤中有机质的分子信息,基于化学计量学的数据统计方法可以实现对大量数据的可视化分析,更为全面地揭示数据间的关系。本研究对6种我国典型产煤区的中低阶煤样进行二级分级萃取(正己烷和甲醇),并采用气相色谱-质谱联用仪(GC/MS)和电喷雾-飞行时间质谱仪(ESI-TOF/MS)对12组萃取物进行分析,探究煤可溶物中分子的组成与分布特征。基于R语言的统计学方法对12组萃取物数据进行系统聚类分析,聚类准确率为100%。在12组萃取物中,基于聚类分析的树图显示,正己烷对于烷烃和芳烃有较好的萃取效果,甲醇对含氧化合物具有较好的富集作用。基于聚类分析的热图显示,GC/MS分析得到的芳烃相对含量最高,且主要为多环芳烃类化合物; ESI-TOF/MS检测到ON化合物的相对含量最高,这与ESI正模式易电离含氮的碱性有机化合物有关。

热解气氛对煤催化热解焦油品质的影响

为考察不同热解气氛对煤热解产物分布及焦油品质的影响,在固定床反应器内,以粒径范围为0.2~0.5 mm的和什托洛盖煤为研究对象,依次考察了热解温度、热解气氛和模拟热解气(SPG,N2+H2+CH4+CO+CO2)经过不同填装催化剂后对煤热解产物分布及焦油组成的影响。实验结果表明:N2气氛下,煤在550~750℃范围内进行热解时,在600℃热解时的焦油产率最大,为15.0%,是格金理论焦油产率的83.3%;在考察各热解气组分及模拟热解气对煤热解特性的影响时,发现以模拟热解气为热解气氛时,焦油中轻质焦油质量分数(沸程<360℃)为63.2%,比在N2气氛下提高6.6%;当煤在通过各种催化剂层后的模拟热解气氛中热解时,获得的焦油产率均下降,但焦油中轻质焦油质量分数显著提高。其中,当模拟热解气通过Ni,Mo质量比为1∶1的4%Ni-4%Mo/HZSM-5催化剂时,煤热解焦油中轻质焦油质量分数为68.6%,这比无催化剂条件下煤在模拟热解气氛以及N2气氛中获得的轻质焦油质量分数分别提高8.5%和15.6%。

表面状态对X80管线钢腐蚀行为的影响

采用线性极化测试、电化学阻抗谱和动电位极化等电化学测试技术并结合表面分析方法,研究了表面状态对X80管线钢在模拟土壤溶液(NS4)中的腐蚀行为影响。试验结果表明,随着表面粗糙度下降,其自然腐蚀电位向正向移动,腐蚀电流密度下降,即腐蚀速率减小;不同粗糙度的X80钢试样在NS4溶液中电化学阻抗谱表现为一个时间常数;随表面粗糙度的逐渐减小,电荷转移、电阻逐渐增大。微观形貌显示,试样表面腐蚀产物随着粗糙度的减小而逐渐减少。试样表面效应是引起不同粗糙度钢腐蚀差异的重要因素。

煤热解耦合焦油裂解对焦油品质的影响

在2个串联的固定床反应器内,研究了和什托洛盖煤热解挥发物的二次裂解行为,考察二段固定床内温度及载体对焦油裂解性能的影响。结果表明:当二段管温度从400℃升至600℃时,焦油产率从13.3%降至12.5%,H2产率则由83.5 m L/g增加至111.8 m L/g;当温度低于500℃时,重质焦油产率无明显变化,但较单固定床明显降低,说明低温裂解可提高焦油品质;当温度≥550℃时,焦油裂解程度加剧,致使其重质组分产率较单固定床增加;当二段管温度为550℃时,与不添加催化剂相比,Ni/USY,Ni/HZSM-5(38)和Ni/HZSM-5(50)不同程度提高了焦油中轻质组分分率,其中Ni-USY的提质效果最明显,可使轻质焦油分率提高到71.9%,增幅达28.2%。

锰铜复合氧化物催化氧化甲苯的性能研究

利用水热法制备了一系列锰铜摩尔比例不同的锰铜复合氧化物催化材料,借助场发射扫描电镜(FE-SEM)和X-射线粉末衍射(XRD)对催化剂进行表征,研究了复合物催化剂在催化降解甲苯反应中的催化活性,筛选出最佳锰铜比例的复合氧化物,并考察了其重复使用性能。结果表明:Mn∶Cu(摩尔比)=1∶4时催化剂的活性最高,甲苯转化率达90%时的温度为190℃,其选择性最好,连续使用5次催化活性变化不大,重复使用性能好。

关于本科生毕业论文质量下滑的思考

对于化学工程与技术专业来说,大学四年中毕业论文(设计)环节很重要。它是检验化学工程与技术专业本科生水平的重要依据之一。新疆大学化学化工学院“化学工程与技术”专业本科生的毕业论文(设计)工作抓得很严很紧,但是整体水平还是不如内地一些高校,本文对我校该专业本科生毕业论文(设计)质量下滑的因素进行了分析,并在选题、开题、查阅文献、学生的认识、态度,指导教师的重要性、时间安排、条件、查重和毕业论文审核等方面进行了探讨。在本科生毕业论文质量监控体系等方面给出了自己的看法和建议。

Aspen Plus软件在低温甲醇洗工艺中的应用

基于Aspen Plus软件建立低温甲醇洗工艺流程,经过该流程处理后的净化气中H2S+COS含量目标要求小于20 ppm。通过灵敏度分析确定不同吸收剂用量下吸收塔塔板数和净化气中H2S+COS含量的关系、塔板数与吸收剂用量的关系和吸收剂用量与净化气中H2S+COS含量关系。确定最佳吸收塔塔板数为15块,考虑实际生产确定吸收剂流量为400 kmol/L,在该优化条件下净化气中H2S+COS含量小于10ppm。

某台循环水换热器管束腐蚀分析与防护

采用宏观形貌观察、X衍射分析、红外光谱分析和热重分析,对某化工厂运行约半年即泄漏的20#钢换热管进行了腐蚀过程分析.结果表明:管内壁结垢严重,发生了垢下腐蚀;同时,Cl在垢下闭塞区中富集并引发"自催化"效应,加速了垢下腐蚀的进程,导致换热管半年内就发生泄漏.

低负荷烟气再循环对煤粉锅炉燃烧及NOx排放的影响

以某330 MW锅炉结构参数和低负荷运行参数为依据,针对低负荷下不同烟气循环率对炉膛内截面平均温度、O2体积分数、CO体积分数以及NOx排放质量浓度的影响进行模拟分析。结果表明:低负荷下采用一次风烟气再循环能有效降低锅炉NOx排放质量浓度;随着烟气循环率的提高,炉膛内截面平均温度逐渐降低,CO体积分数逐渐减小,NOx排放质量浓度降低;与无烟气再循环相比,烟气循环率为15%时NOx排放质量浓度降低67.88 mg/m3,NOx减排效率提高20.36%。

水力空化-Fenton氧化联合超声吸附处理煤气化废水

采用水力空化-Fenton氧化联合超声吸附处理煤气化废水,考察了单独Fenton氧化及单独水力空化工艺条件,并对Fenton氧化、水力空化和水力空化-Fenton氧化工艺处理过程进行了动力学初探。实验结果表明:在反应时间60 min、废水pH 3.0、Fe2+加入量900 mg/L、H2O2加入量3600 mg/L、空化压力0.4 MPa的条件下,水力空化-Fenton处理煤气化含酚废水的COD和苯酚去除率分别为93.05%和90.29%;进一步采用超声吸附处理后,出水COD和苯酚质量浓度分别为92.9 mg/L和4.5 mg/L,达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》三级指标。

水力空化装置设计模拟及强化降解苯酚的研究

根据水力学原理,自制水力空化装置,基于Fluent软件模拟空化装置中文丘里管内部场的分布,并用其联合Fenton试剂强化降解模拟苯酚废水.考察了空化时间,入口压力,溶液p H值和苯酚初始浓度对苯酚降解效果的影响.实验结果表明:空化时间为120min,入口压力为0.4MPa,p H值为3.0,初始浓度为60mg/L时苯酚降解效果最好,降解率可达55.74%.水力空化/Fenton对模拟苯酚废水降解结果显示,当加入H_2O_2浓度为120mg/L,Fe^(2+)的浓度为30mg/L,空化120min,降解率可达96.62%,较单独使用水力空化时降解率提高了40.88%,较单独使用Fenton时降解率提高了55.65%.动力学研究表明,苯酚降解近似为一级反应,其强化因子f为2.46.最后,采用水力空化/Fenton联用处理新疆宜化实际煤气化废水,苯酚和COD降解率60min分别可达72.9%和78.6%,120min分别可达78.3%和84.2%.

准东地区粉煤灰改性做高碱煤缓焦剂的熔融性能评估

准东煤高含量碱金属引起的严重结渣和沾污问题已引起了广泛关注。目前电站锅炉大多采用添加高岭土的方式来缓解结渣,但由于高岭土成本较高,以及当地大量粉煤灰无法处理,因此提出将粉煤灰处理后用作高碱煤缓焦剂。本文针对粉煤灰缓焦剂的熔融特性进行评估,并采用X射线荧光光谱分析(XRF)和X射线衍射分析(XRD)对不同处理方式下的粉煤灰进行分析,获得其熔点发生变化的原因。结果表明:不同粒径下的原粉煤灰熔点基本相同,经过水洗后的粉煤灰在中等粒径下熔点升高仅30℃左右,而<37μm和>100μm的粉煤灰经过水洗后不变;酸洗粉煤灰后>100μm的粉煤灰熔点升高超过100℃,而其他处理方式下的粉煤灰熔点基本不变;>100μm的粉煤灰主要来源于外来矿物和添加的高岭土,经过酸洗,Na和Ca的氧化物或无机盐溶于盐酸,使灰中SiO2含量大幅度升高,进而使灰熔点升高。