高含硫原油储运过程中硫化氢挥发数值模拟

分析高含硫原油储运过程中硫化氢挥发的主要影响因素,根据分子扩散原理、Fick第二扩散定律及相关热力学知识,建立了高含硫原油储运过程中的硫化氢挥发模型.以某油田高含硫原油储运过程为例,分析硫化氢挥发浓度与温度、挥发时间的关系曲线.结果表明,该模型可用来反映高含硫原油储运过程中的硫化氢挥发规律,预测硫化氢挥发浓度与挥发时间和温度的关系,也可为高含硫原油储运过程中的安全标准及安全措施的制定提供技术依据.     

氮气流量对原油中硫化氢气提影响规律试验研究

气提现象是输油管道维护检修作业中的常见现象,而对其影响因素及规律尚无系统研究。为了深入探究原油中硫化氢气提现象的影响因素,搭建了一套管道中气提现象试验装置,采用模拟试验的方法进行研究,考察不同氮气流量、不同原油物性条件下气提得到硫化氢浓度的变化规律。结果表明:在油温为30℃、操作压力为0. 2 MPa条件下,随氮气流量增大,气提气中H_2S浓度整体呈下降趋势,但由于流量变化对气液两相流流型的影响,H_2S浓度存在小范围波动的情况。     

过氧化氢除藻及相关环境条件优化

采用室内培养的方式,通过正交试验研究了H_2O_2质量浓度、光照、pH值和温度4个因素复合作用对铜绿微囊藻去除的影响。结果表明,在所设置的各因素梯度范围内,对去除铜绿微囊藻影响最大的因素是H_2O_2质量浓度;光照和pH值对藻细胞数和叶绿素a的去除,以及H_2O_2残留量的影响各不相同;温度对藻细胞数的影响最小,对H_2O_2残留量的影响较小,对叶绿素a质量浓度的影响较大。除藻的最佳组合为A_1B_2C_3D_2,即光照为1 500 lx,H_2O_2质量浓度为50mg/L,pH值为8.5,温度为25℃。     

煤氧化放热特征及影响因素的关联分析

为研究煤在低温氧化过程中的放热特征，确定影响煤氧化放热强度的主要因素，以4种不同煤化程度煤样为研究对象，采用封闭式煤氧化试验方法，结合键能平衡法计算煤在25～70℃、氧气体积分数0～21%范围内的氧化放热强度，获得煤氧化过程中氧氧气体积分数、温度和氧化放热强度三者间的关系表达式；运用灰色关联法分析挥发分、水分、含硫量、灰分、氧气体积分数和温度与煤氧化放热强度的关联度。结果表明，煤耗氧速度、CO释放速率和CO₂释放速率随温度升高呈指数增长趋势。通过比较挥发分、水分、含硫量、灰分、氧气体积分数和温度与煤氧化放热强度的关联度可知，影响不同煤化程度煤样氧化放热强度的主要因素是煤自身的挥发分质量分数，而外部因素中的温度对同一煤样氧化放热强度的影响要强于氧气体积分数。     

油罐中油气爆炸规律研究

建立了油料储罐油气爆炸模拟实验系统,并在模拟实验的基础上,分析了不同因素对爆炸压力的影响及爆炸产物的分布规律.结果表明,油气浓度、罐内初始温度等对油罐油气混合物爆炸过程有重要影响,且存在临界油气浓度(2.5%)及临界初始温度(306 K),在临界值下,油气爆炸最为剧烈.当油气浓度小于临界浓度时,爆炸产物中CO2浓度高于CO浓度,而大于临界浓度时,爆炸产物中CO2浓度小于CO浓度.本研究可为油料储罐油气爆炸灾害事故的防治及安全规程的制定提供参考.     

甲胺磷在水-气界面挥发动力学研究

研究了挥发时间、温度和气流量对农药甲胺磷在水-气界面挥发行为的影响.挥发量采用气相色谱法检测,利用保留值定性,以外标法定量.研究结果表明,温度升高、气流量增大,使甲胺磷挥发量增大较快,二者是影响甲胺磷挥发的主要因素;挥发时间在4 h之内对甲胺磷挥发量影响较大,4 h之后基本无影响.通过试验还研究了甲胺磷在水-气界面的挥发动力学.根据实验结果,建立了甲胺磷在水-气界面挥发的动力学模型,比较实验值与动力学模型计算值,二者基本吻合,相对误差≤5%,这表明该动力学模型可以用于预测甲胺磷在水-气界面的挥发行为.     

挥发性有机物在水气交界面传质过程中的影响因素

对挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)在水气交界面传质过程中的影响因素进行分析,主要涉及水体温度、初始浓度、界面湍动、表面活性剂、盐分、降水等。水体温度对VOCs的挥发速率具有最为显著的影响,随着水温的升高,VOCs的挥发速率变大;初始浓度并未对挥发造成显著影响;界面附近湍流可以促进挥发且挥发速率随着湍流强度的增大而增大;表面活性剂通过胶束增溶抑制了有机物的挥发;水体中盐分引起的盐析作用使得亨利系数增加,挥发速率也随之增加。     

NH3-H2O2气雾对氰化氢气体的消毒

采用NH_3-H_2O_2气雾对1 m3密闭试验舱内氰化氢气体进行消毒,采用单因素试验研究H_2O_2和NH_3质量浓度对消毒率和消毒反应速率的影响规律。结果表明,NH_3-H_2O_2气雾对HCN的消毒符合一级反应动力学特征,NH_3质量浓度对消毒反应速率有一定影响,但当NH_3质量浓度增加至20 mg/m3以上时,对反应速率几乎没有影响; H_2O_2质量浓度对消毒反应速率有显著影响,反应速率随H_2O_2质量浓度的提高明显增大。NH_3-H_2O_2气雾消毒剂的最佳配方为H_2O_2的质量浓度为120 mg/m3、NH_3的质量浓度为20 mg/m3,在此条件下对HCN进行消毒,在28 min时HCN的残余质量浓度为0. 92 mg/m3,可以达到GBZ 2. 1—2007《工作场所有害因素职业接触限值第1部分:化学有害因素》中有关HCN最高容许质量浓度MAC值(1 mg/m3)的规定。分析消毒机理为H_2O_2首先将HCN氧化为氰酸(HCNO),氰酸不稳定,在NH_3和水的作用下可以水解成碳酸铵,也可以进一步被氧化形成CO2和N2。     

气体扩散阴极电合成反应器中电解液导流型式对产生过氧化氢的影响

采用2种导流方式,即S导流型和E导流型的单室电合成反应器,制备有效面积为438 cm~2的气体扩散电极,研究不同导流方式对气体扩散阴极电合成反应器制备过氧化氢(H_2O_2)的影响。结果表明,S导流型反应器中,随水力停留时间(Hydraulic Retention Time,HRT)减小,H_2O_2质量浓度逐渐降低;在电流密度为25 m A/cm~2、HRT为5. 7 min时,H_2O_2质量浓度可达2 062 mg/L;当HRT为1. 1 min时,H_2O_2产率可达0. 150 kg/(m~2·h);在电流密度为25 m A/cm~2、HRT为1. 1 min时,能耗为8. 33 (k W·h)/kg,电流效率达到90%～93%。E导流型反应器中,在25 m A/cm~2下、HRT=5. 7 min时,产生的最大H_2O_2质量浓度为1 693 mg/L; HRT对H_2O_2产率影响不明显,在25 m A/cm~2、HRT=1. 1～2. 9min时,H_2O_2产率平均约为0. 125 kg/(m~2·h); HRT的减小不能显著降低能耗,在25 m A/cm~2、HRT=5. 7 min时,能耗高达14. 66 (k W·h)/kg。E导流型反应器性能较差的主要原因在于不能促使阳极气体及时排出,造成H_2O_2的产率和电流效率均降低。因此,S导流型反应器性能优于E导流型反应器。最大H_2O_2产率优于文献报道的结果,可归因于较小的极板间距和气体扩散电极表面导流板的共同作用。     

海洋平台密集作业空间内H_2S扩散分析

针对含硫油气田开发生产中,硫化氢(H_2S)在振动筛房等密集作业空间内泄漏扩散造成的潜在人员毒害问题,从确定H_2S扩散规律、建立事故控制措施的角度展开分析.根据海洋平台空间环境特点,采取计算流体动力学(CFD)建立用于分析H_2S扩散过程的理论模型和数值模拟方案.就某海洋平台振动筛房在舱门关闭、打开和房内安装换气机3种条件下的H_2S扩散过程进行分析,确定H_2S浓度变化和分布规律.通过对比不同舱室条件下的H_2S影响程度,推荐在平台生产过程中封闭可能出现H_2S泄漏的舱室并安装换气机.进一步分析了换气机的工作效率,建立了简化数学模型以快速预测换气机工作时间,并与CFD结果进行了验证.     

反硝化细菌抑制石油集输系统中硫酸盐还原菌试验研究

建立了两个UASB反应器(UASB-1和UASB-2)。其中UASB-1模拟石油集输系统中硫酸盐还原菌的生存环境,强化系统中硫酸盐还原菌的滋生,使其不断产生硫化氢气体。该系统的液体进入后续UASB-2厌氧反应器,其主要作用是在其中形成反硝化作用的环境条件,以控制石油输集系统中不断滋生的硫酸盐还原菌,从而达到控制硫化氢气体的目的。结果表明,硫酸盐还原菌的最佳氧化还原电位(ORP)为-370～-300mV,而反硝化细菌的最佳ORP为-150～-50mV。向系统中投加亚硝酸钠可迅速增加反应器中的ORP,并为反硝化细菌提供充足的氮源。当系统中的w(SO24-)∶w(NO2-)=8∶1.2时,抑制效果最佳,可以将硫化氢的产生降低至10%。运用16S rDNA基因克隆-变性梯度凝胶电泳分析方法研究了系统中微生物种属的变化情况。结果表明,反硝化细菌能够有效抑制系统中硫酸盐还原菌繁殖,系统中3种典型硫酸盐还原菌(脱硫弧菌属、脱硫肠状菌属、脱硫单胞菌属)逐渐消失,同时反硝化细菌的种属和数量都显著增加。     

含硫油品储罐腐蚀产物自燃及其防治理论研究

含硫油品储罐内壁腐蚀产物(Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3)与H2S反应生成硫化铁,硫化铁的氧化放热是引起储罐火灾的主要原因.实验模拟了油品储罐中硫化铁的生成,研究了在无氧条件下H2S气体与油品储罐内壁腐蚀产物的反应以及生成的硫化铁在自然环境下的氧化自燃性.结果表明,Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3,以及它们的混合物经硫化后生成的硫化铁具有很高的自然氧化活性,在自然环境中,常温下能迅速和空气中的氧气反应并放出大量的热,热量积聚引起储罐火灾爆炸事故.在实验结论的基础上,提出了一些行之有效的安全防范措施.     

基于热重分析的硫化亚铁氧化倾向性研究

含硫油品储罐内壁腐蚀产物硫化亚铁在空气中有很高的氧化性,很容易引起储罐火灾爆炸事故.用美国TA公司生产的SDT-Q600同步热分析仪在30～1 000 ℃范围内对硫化亚铁进行热重分析,从物理吸附、化学吸附和化学反应的角度分析了硫化亚铁氧化过程,讨论了粒径和升温速率对硫化亚铁TG曲线的影响.结果表明,硫化亚铁经物理吸附和化学吸附,发生了剧烈的化学反应,并放出大量热;粒径和升温速率对TG曲线有明显的影响,粒径减小,TG曲线向低温方向移动,氧化起始温度和氧化终止温度降低;升温速率增大,TG曲线向高温方向移动,氧化速度减小.     

高硫油炼制企业H_2S中毒风险分析

随着企业炼油规模不断扩大及原油中含硫量不断提高,炼油企业中H2S中毒事故风险迅速增大。在对高硫油炼制企业H2S的分布及危险源状况分析的基础上,指出炼油企业存在两类H2S危险源,即含有H2S的气体和含有H2S的酸性水,炼油装置产出含H2S的气体中H2S含量一般在1%～92%,酸性水中H2S含量一般在0.01%～4.0%;介绍了不同H2S浓度等级的空气可对人产生的毒性危害后果,H2S在空气中数分钟内致人死亡的浓度为1500mg/m3;对炼油企业重大酸性气泄漏事故、酸性水泄漏事故进行定量毒性危害计算和分析,给出H2S毒性危害低危区、高危区及迅速致死区达到的下风距离及覆盖的区域面积,重大酸性气、酸性水泄漏事故迅速致死浓度可达到下风距离分别为300m和89m;指出H2S中毒已成为高硫油炼制企业的重大风险,应该加强安全措施,重点防控。     

硫化亚铁引发储油罐火灾危险性的研究

笔者通过模拟储油罐中硫化亚铁的生成方式 ,分析和研究了硫化氢气体与氢氧化铁、三氧化二铁和四氧化三铁反应 ,生成的硫化亚铁的氧化倾向性 ,并采用自然氧化绝热装置 ,测定了硫化亚铁的温度变化曲线。实验研究结果表明 ,不同方式生成的硫化亚铁 ,其氧化性不同 ,自燃性也不同 ,均有较显著差异。硫化亚铁的温度变化曲线表明 ,氧化反应随着时间增加 ,其他应进行得越来越快 ,将会造成热量的聚集 ,使油品温度快速上升 ,导致油品自燃和储罐发生着火爆炸。实验研究证明 ,硫化亚铁氧化反应放出热量是构成油罐着火危险性的最大因素。     

FeS引发储油罐着火温度动态变化曲线的研究

储油罐着火事故被推测是由硫腐蚀产生的FeS氧化引起的。笔者阐述了储罐中FeS形成的原因 ,并采用自然发火绝热测试系统对FeS自然氧化进行 1 9h的跟踪实验 ,观察FeS绝热氧化过程中温度动态变化特性。实验发现 ,FeS氧化由诱导氧化期、中速氧化期和加速氧化期 3个阶段组成。诱导氧化期是积蓄能量 ,激发FeS活性的过程 ,试样温度基本未发生变化 ;中速氧化期是FeS试样表面的分子活性被激发 ,与FeS试样表面吸附的氧气发生氧化反应的过程 ,温度增加较慢 ;加速氧化期是FeS分子内部的活性被激活并进行氧化反应的过程 ,温度迅速升高。结果证明 :随着反应的进行 ,温度随反应时间变化的幅度越来越大 ,氧化反应的反应热不能及时散开而急剧地积累 ,温度急剧地升高 ,将引起油品自燃。此外 ,通过X衍射图和氧化升温曲线证明 ,水是影响FeS氧化的重要因素。     

含硫油品储罐危险性研究

考察不同铁氧化物经过不同时间硫化后生成的FeS的氧化性.氧化性越高,给储罐带来的危险性越大.实验结果表明,氧化倾向及危险性与硫化时间有关,并与FeS的生成方式有关.同一铁氧化物分别经0.5 h和6 h硫化后,后者硫化产物的氧化性要大.这是因为经长时间硫化,H2S气体不仅与表面颗粒分子发生完全反应,而且大量的H2S分子扩散到颗粒的内部,与铁氧化物内部分子充分接触发生反应,即硫化程度较完全,生成较多的FeS.同时说明,硫化时间越长,对储罐构成的威胁越大.经6 h硫化后产物的氧化倾向从高到低依次为Fe2O3、Fe3O4和Fe(OH)3生成的硫化产物.     

硫铁化合物氧化尾气中二氧化硫气体的监测

为实现在线监测硫铁化合物氧化时生成的二氧化硫,利用三氧化二铁、氢氧化铁及四氧化三铁与硫化氢反应制备硫铁化合物,在线监测了硫铁化合物的氧化升温和氧化尾气中二氧化硫的质量浓度。根据试验结果,推测并验证了装置中残余的硫化氢气体及吸附在硫化反应产物中的硫化氢气体对二氧化硫的监测有严重干扰。为消除硫化氢干扰,在氧化反应前用饱和湿度的高纯氮气对试验装置进行吹扫。结果表明,吹扫时间至少为10 min,才可以驱除试样中的硫化氢气体,从而避免对二氧化硫的监测产生干扰。同时,硫铁化合物的氧化升温与二氧化硫的生成及生成量密切相关,可以用二氧化硫来判断设备内硫铁化合物是否具有危险性,从而为硫铁化合物的自燃提出更早更全面的判据。     

含硫油品储罐自燃着火原因的研究

简述了储罐中硫化亚铁形成的过程和硫化亚铁引发储罐自燃的机理,并模拟储罐中硫化亚铁的形成过程,对其进行氧化实验,证明储罐腐蚀产物一硫化亚铁氧化放热是引发储罐着火的原因之一。     

原油脱除硫化氢技术新进展

原油中的硫化氢不仅会腐蚀设备、管道,降低原油品质,而且会严重威胁人身安全,因此在原油集输过程中脱硫是一个重要的环节。与天然气的脱硫化氢技术相比,国内的原油脱硫化氢技术还不够成熟,所以有必要开展原油脱硫化氢的技术研究。在广泛调研国内外文献的基础上,分析了原油物理脱硫技术、化学脱硫技术和生物脱硫技术的新进展,发现物理法脱硫是主要的脱硫技术,优质脱硫剂的研发是化学脱硫的关键但其效率受多因素影响,微生物竞争排斥技术是很具潜力的生物脱硫技术。