超重力吸收与批式解吸工艺结合用于乙醇胺(MEA)-乙醇溶液沼气脱碳的研究

利用超重力反应器对乙醇胺（MEA）-乙醇溶液用于沼气脱碳的吸收性能进行了研究,将批式解吸工艺用于沼气脱碳,对使用了加热器的MEA-乙醇富液的批式解吸性能进行分析。研究发现进液量、进液MEA含量和转子转速的升高以及进气量、进气CO₂含量的降低会提升脱碳效果;最佳转子转速为1 000 r/min,此时当进入超重力反应器的n（CO₂）/n（MEA）<0.4时CO₂去除率可以接近100%;解吸液CO₂负荷最低可以达到0.03 mol/mol;在MEA浓度4.92 mol/L、解吸时间20 min时,单位解吸能耗（释放单位质量CO₂的能耗）达到最低,为3.17 MJ/kg,此时解吸液负荷为0.16 mol/mol。批式解吸可以通过控制解吸时间准确地调节解吸液CO₂负荷,吸收-解吸循环次数的增加不会导致脱碳效果的恶化。     

超重力吸收与批式解吸工艺结合用于乙醇胺(MEA)-乙醇溶液沼气脱碳的研究

利用超重力反应器对乙醇胺（MEA）-乙醇溶液用于沼气脱碳的吸收性能进行了研究,将批式解吸工艺用于沼气脱碳,对使用了加热器的MEA-乙醇富液的批式解吸性能进行分析。研究发现进液量、进液MEA含量和转子转速的升高以及进气量、进气CO₂含量的降低会提升脱碳效果;最佳转子转速为1 000 r/min,此时当进入超重力反应器的n（CO₂）/n（MEA）<0.4时CO₂去除率可以接近100%;解吸液CO₂负荷最低可以达到0.03 mol/mol;在MEA浓度4.92 mol/L、解吸时间20 min时,单位解吸能耗（释放单位质量CO₂的能耗）达到最低,为3.17 MJ/kg,此时解吸液负荷为0.16 mol/mol。批式解吸可以通过控制解吸时间准确地调节解吸液CO₂负荷,吸收-解吸循环次数的增加不会导致脱碳效果的恶化。     

高压水洗法提纯沼气的实验研究及分析

为了提高沼气的燃烧热值,选择将其中的CO₂进行脱除,得到甲烷体积分数大于97%的生物甲烷用于工业原料。高压水洗法提纯沼气的工艺因其具有操作简单、绿色环保等优势被广泛应用。基于实验室自主设计的小试规模的高压水洗脱碳装置,系统地研究了高压水洗过程气体流速、吸收剂流速、液气比(吸收剂流速/气体流速)、CO₂进口体积分数及吸收温度对CO₂出口体积分数和去除率的影响。结果表明,过程中可以将模拟沼气中的CO₂体积分数最低脱除至0.17%,意味升级得到的气体中甲烷体积分数可以达到99.83%,优于生物甲烷要求。同时,气体流速降低,液体流速增加,液气比升高,CO₂进口体积分数和吸收温度降低均能降低CO₂出口体积分数,对高压水洗法提纯沼气工艺的优化具有重要意义。     

吸附强化焦炉荒煤气重整制氢的热力学分析

采用Aspen Plus软件对焦炉荒煤气重整制氢反应进行热力学分析.研究发现,普通重整(不添加CO₂吸附剂)和吸附强化重整(添加CO₂吸附剂CaO)最佳反应压强都为常压,温度和n_○S/n_○C(蒸汽与C物质的量比)的增加能促使H₂的产量和体积分数(干产气体积分数)增加,但n_○S/n_○C大于3以后增幅不大.CaO的添加会促进重整反应进程,降低最佳重整温度,提升H₂产量和浓度.当n_○S/n_○C=3时,吸附强化重整(n_○CaO/n_○C(CaO与C物质的量比)=1)的最佳反应温度由普通重整的650℃降为450℃,而每100mol焦炉荒煤气产氢量由186mol提升为212mol,氢气体积分数由74%提升为97%,而制氢能耗则由2.26kW·h/m³降为2.00kW·h/m³.     

TPI型规整填料的流体力学及传质性能研究

设计开发了一种新型波纹脉冲型填料,该填料结合直线结构和脉冲结构的优点,有效地降低了塔压降,并且显著提高了传质性能。实验采用氧解吸的方法对三折线脉冲（TPI）填料进行冷膜实验,测定了3种不同比表面积的TPI型填料的流体力学以及传质性能,并与传统的CY型填料进行了对比。相对于CY700型填料,TPI700型填料的流体力学和传质性能均有较为显著的提高。以流量L=22.49 m³/（m²·h）的情况为例,TPI700型填料的塔压降比CY700型平均降低了约39.4%,等板高度平均降低了约16.6%,液泛气速提高了约16.4%。结果表明,TPI型填料的性能较为优良,可以应用于高分离要求的行业。     

两级蓄冷跨临界压缩CO2混合工质储能系统特性分析

为了解决高压CO₂在高环境温度下难以冷凝的问题,提出两级蓄冷跨临界压缩CO₂混合工质储能系统。采用CO₂与低沸点有机工质混合的方法提高工质的冷凝温度,同时,利用两级甲醇蓄冷实现系统内部冷能循环利用。从环境性、临界温度、温度滑移、可混合性等方面确定合适的CO₂混合工质及其组分质量分数范围。建立储能系统的热力学分析模型,探究节流压力、高压储液罐压力、有机工质质量分数等关键参数对系统性能的影响规律,并研究系统内部能量流动规律,得到主要部件的(火用)损失。研究结果表明：随着有机工质质量分数的增加,蓄冷介质温度增加,系统安全性提高;与纯CO₂工质相比,系统的充放电效率和能量密度略有降低;CO₂/R32混合工质的充放电效率最高为62.29%,CO₂/pentane混合工质的能量密度最高为21.37 kW·h/m³。     

石墨基PTFE涂层阴极动态隔膜电解池产H2O2效能

采用自制的石墨基聚四氟乙烯(PTFE)涂层电极做阴极,以Nafion117阳离子交换膜为隔膜,构建动态隔膜电解池,重点研究隔膜、PTFE添加量、阴极电解液循环流量对体系产H₂O₂性能的影响,并考察电极的重复使用性能。结果表明：动态隔膜电解池产H₂O₂的性能明显高于无隔膜或静态实验的方式。当PTFE乳液(质量分数60%)添加量为0.7 mL、电解液初始pH为3、电流密度为5 mA/cm²、阴极电解液循环流量为0.3 L/min时,体系产H₂O₂效果最佳,反应180 min时的H₂O₂产量达到27.43 mg/(L·cm²),此时的电流效率为72.09%,能耗为7.87 kW·h/kg。但是电极的重复使用性能不佳,连续使用5次后,180 min时的H₂O₂产量降至8.99 mg/(L·cm²)。     

单乙醇胺(MEA)捕获二氧化碳过程解吸能耗的模拟

采用ProMax2.0模拟了30% (质量分数)单乙醇胺填料塔吸收 - 解吸CO2的传统流程,考察了贫吸收液CO2负载(CLL)和溶液循环流速(SCR)对解吸用再沸器热负荷(Qreb)的影响.全系统模拟结果表明,当CO2 移除效率为90%时,CLL增加导致Qreb显著下降后再缓慢上升,其最佳值为0.20 mol CO2/mol MEA (MCPM),此时Qreb达最小值3.24 GJ/t CO2.单独的解吸系统模拟结果显示,当CLL 和富吸收液CO2负载(CRL)不变时,解吸塔中富胺进料流量的变化不影响热负荷.然而,由于全吸收 - 解吸系统CLL和CRL的变化则直接导致解吸塔富胺进料流量和热负荷的变化.     

苏北盆地溱潼凹陷页岩油SD1井万吨级CO2压吞矿场试验及效果评价

通过调研页岩油CO₂压吞提高采收率机理,结合SD1井地质背景和室内岩心CO₂吞吐实验,利用数模分析确定CO₂压吞最佳参数组合,最终成功进行万吨级CO₂压吞矿场试验,研究结果表明：SD1井脆性矿物含量较高,压裂后形成的密集缝网体系有利于进行大规模CO₂压吞试验,数模结果的注CO₂最小混相压力为45.14 MPa;随着驱替吞吐次数增加,页岩油动用程度逐渐增大,但增幅逐渐放缓;应选择的最优压吞参数组合为自喷后期的注入时机,1.7×10⁴ t的注入量,550～600 t/d的注气速度,50 d的焖井时间或实际井口单日压降小于0.1 MPa时开井放喷;注入CO₂推进方向基本不发生变化,近似向四周均匀推进,覆盖范围大,有利于提高动用程度;停注后3 d,平面波及面积为81 671.04 m²,较停注时增加8.82%,波及体积为4 316 273.73 m³,较停注时仅增加0.1%。矿...     

基于光谱吸收的CO2气体检测系统

针对CO₂气体实时在线监测的应用需求,以比尔-朗伯定律为理论基础,基于可调谐半导体激光吸收光谱技术搭建一套CO₂气体在线检测系统。选择吸收谱线波长为1 609.583 nm,并在系统中搭建两路参考光路用于消除光源信号波动和实现自动寻峰,以提高检测系统的稳定性与准确性。通过对系统的标定与校准,系统测量相对误差小于0.8%,系统重复性小于0.06%,响应时间不超过18 s,对空气中CO₂的体积分数进行连续4 h监测,其值的波动范围为360×10^-6 ~ 400×10^-6。试验结果表明该系统具有较好的稳定性与可靠性,可满足CO₂气体实时在线监测的应用需求。     

镁蒸气铁水脱硫气液反应过程水模型研究

针对镁蒸气铁水脱硫的气液反应过程,利用物理模拟的方法,通过水模型实验对铁水脱硫气液反应过程进行实验研究.采用高速照相机来获取不同通气模式、通气流量和搅拌桨浸入深度下气泡的分布状态.用NaOH 与 CO₂ 的一级反应来模拟镁蒸气脱硫过程中的吸收速率和利用率.结果表明:使用中心底吹模式,通气流量为 2.0m³/h,搅拌桨浸入深度为 250mm 的条件时,熔池内的气泡细化分散效果很好.气液传质速率和 CO₂ 气泡利用率均有明显提高.     

甘氨酸-甘氨酸钾体系循环吸收-解吸CO2性能研究

在传统的热再生工艺基础上,提出了一种通过添加一定量的甘氨酸来提高甘氨酸钾再生性能的方法。采用醇析结晶的方法实现了甘氨酸的回收,回收率高达97.24%,且结晶甘氨酸的实验效果与商业甘氨酸无明显差别。甘氨酸钾多次循环吸收-解吸CO₂的性能与新鲜甘氨酸钾溶液基本一致,实验系统运行稳定。同时考察了操作条件对CO₂再生率和解吸能耗的影响,实验结果表明：对比不加酸的空白实验,加入一定量的甘氨酸后CO₂的再生率明显提高,解吸单位摩尔CO₂的能耗显著降低;随着酸量的不断增加,CO₂再生率呈现出先增长后趋于稳定的趋势;在一定范围内提高解吸温度,CO₂再生率增加,解吸单位摩尔CO₂的能耗减小。     

CO2微通道气冷器的流场分解模拟及实验验证

为了研究CO₂流量分配不均匀度对气冷器流动特性和传热特性的影响,建立了跨临界CO₂制冷系统的微通道气冷器分解模型. 实验结果表明：随着CO₂制冷剂质量流量由110 kg/h增大到470 kg/h,扁平管内最大流量不均匀度由97% 降低到18%,流量是影响不均匀度的重要因素;流量分配不均度对CO2微通道气冷器的流动特性影响明显,而对传热特性影响较小. 比较了不同工况下相应的模拟结果与实验数据,平均换热系数误差为4.82%~38.25%,摩擦系数误差为6.09%~26.65%.     

锆酸锂的合成及其吸收CO2性能研究

以纳米级四方相ZrO₂(t)为反应物,采用高温固相法合成了在高温下可直接吸收CO₂的Li₂ZrO₃材料。用扫描电子显微镜（SEM）、X-射线粉末衍射仪（XRD）分别分析了所合成材料的表面与结构特征,使用热重分析仪（TG）研究了Li₂ZrO₃材料吸收CO₂的性能。实验结果表明,吸收温度影响材料吸收CO₂的性能,500℃下Li₂ZrO₃材料具有最佳的CO₂吸收性能。此外,CO₂气体流量、Li₂ZrO₃材料样品重量以及升温速率均影响材料吸收CO₂的性能。     

旋转填充床中O3/Fenton工艺处理酸性黄23印染废水的研究

以超重力旋转填充床（RPB）为反应装置,结合Fenton试剂,研究了臭氧高级氧化技术处理酸性黄23印染废水的效果。考察了初始pH值、Fe ²⁺离子浓度、H₂O₂浓度、臭氧质量浓度、旋转填充床转速、NaCl质量浓度、KH₂PO₄质量浓度、Na₂SO₄质量浓度等因素对脱色率和COD去除率的影响。实验结果表明,当转速为1000r/min、pH=4、Fe ²⁺浓度为0.6mmol/L、H2O2浓度为1.5mmol/L、O3质量浓度为40mg/L、液体流量为30L/h时,酸性黄23的脱色率可达到90%以上,溶液COD去除率可达到33%;随着NaCl、KH₂PO₄质量浓度的增加,酸性黄23脱色率与溶液COD去除率不断减小;改变Na₂SO₄质量浓度,酸性黄23脱色率与溶液COD去除率变化不大。     

基于化学链制氧的加热炉富氧燃烧系统构建及分析

基于化学链制氧原理构架了加热炉富氧燃烧系统,以解决富氧燃烧氧气来源问题.通过对Co₃O₄氧解耦特性的研究,分析构建系统的可行性.结果表明:Co₃O₄释氧反应平衡氧的体积分数随温度升高而急剧增大,当反应温度为900℃时,平衡氧的体积分数为29.6%;烟气中CO₂,H₂O等成分不会对Co₃O₄释氧过程产生影响;随Co₃O₄与烟气物质量的比的增大,烟气中氧气的体积分数逐渐增大,当物质量的比为1∶1时,950℃下氧气的体积分数可达24.5%;考虑实际生产过程,产量为32t/h的蓄热式轧钢加热炉,富氧率为4%时,Co₃O₄填充量为3.4t.     

CO2对煤贫氧燃烧特性及动力学的影响研究

地下煤火通常处于多气共存条件下,CO₂因其理化性质对煤贫氧燃烧特性有着重要的影响。本研究在O₂/N₂/CO₂气氛下分别对补连塔煤和余吾煤进行了同步热分析,讨论了煤的特征参数和特性指数,利用Coats-Redfern积分法分析了CO₂体积分数对煤燃烧动力学的影响规律。结果表明,15%O₂能够满足煤燃烧所需氧含量,CO₂的较高比热容使煤体燃烧蓄热能力提升,着火和燃烧更加稳定,综合燃烧性能显著提高。在整个热分解和燃烧阶段,煤局部燃烧反应性升高,5%CO₂和15%CO₂分别对补连塔煤和余吾煤表面分子活化产生明显的抑制作用。     

低渗透油藏CO2非混相驱前缘移动规律研究

低渗透油藏CO₂非混相驱不同流体间相互作用复杂,前缘描述困难。为此,基于改进的CO₂驱相对渗透率模型,并考虑CO₂在原油中溶解及油相启动压力梯度的影响,推导出低渗透油藏CO₂驱分流量方程;引入渗流阻滞系数,对B-L方程进行修正,确立CO₂驱替前缘移动速度及饱和度剖面计算方法。通过与CO₂驱实验数据获取的含气饱和度剖面相对比,验证了计算方法的准确性。分析CO₂溶解作用、不同原油黏度及注入压力对CO₂驱前缘移动规律的影响,结果表明,考虑CO₂在原油中的溶解,前缘移动速度降低幅度超过50%;原油黏度越高,前缘移动速度越大;前缘移动速度随注入压力的增大而减小,并在最小混相压力处出现拐点。针对吉林、胜利与延长油田典型CO₂驱试验区,通过对比3者含气饱和度剖面分布,对3个区块CO₂驱的适应性进行了评价。     

温室零浓度差CO2施肥与送风耦合法对番茄生长的影响

 CO₂匮缺与低风速是温室存在的普遍现象,即使在温室通风状态下也不例外。在温室通风时,为减少CO₂逸散、提高CO₂利用效率,采用零浓度差CO₂施肥法同时进行室内送风,并对试验温室与对照温室内番茄冠层净光合速率、CO₂利用效率、番茄冠层蒸腾速率进行调查。结果表明,当太阳辐射强度从383.5 W·m^-2增加到940.1 W·m^-2时,试验温室番茄冠层净光合速率从1.9 g·m^-2·h^-1升高到5.3 g·m^-2·h^-1,比对照温室番茄冠层净光合速率高出1.3~1.6 倍;而试验温室番茄冠层蒸腾速率从0.17kg·m^-2·h^-1升高到0.56 kg·m^-2·h^-1,比对照温室番茄冠层蒸腾速率高出1.2~1.4 倍;CO₂利用效率近似于1。研究表明,在温室通风状态下采用零浓度差CO₂施肥法同时进行室内送风是设施栽培增产的有效途径。     

注二氧化碳促排煤层瓦斯机制转化过程实验研究

为了厘清注CO₂促排煤层瓦斯机制及主导作用,采集了豫西荥巩煤田二煤层构造软煤煤样,利用大尺度煤层注气促排瓦斯模拟实验平台,进行了注 CO₂促排瓦斯实验.实验结果表明:注CO₂促排煤层瓦斯是一个动态演化过程,结合国内外专家对煤层注气驱替瓦斯机理的认识,给出了置换效应和驱替效应定义.以出气口CH₄体积分数的变化规律,将注气过程分为3个阶段对煤层注CO₂驱替瓦斯机制转化过程进行了研究.在CO₂突破腔体以前,主要表现为置换效应,注入CO₂的置换效应占主导地位;CO₂突破腔体之后,注入的CO₂一部分与CH₄发生置换吸附,另一部分与CH₄流出腔体,此时置换和驱替效应共存.针对整个实验过程,CO₂置换效应表现得更为明显,起主导作用.