微波活化对石油焦气化特性的影响

 在常压、1200℃下,采用 WRT-3P型高温微量热重分析系统和 XRD、IR、ASAP 测试手段考察了微波照射时间、功率和温度对石油焦气化反应活性的影响。结果表明,微波处理后石油焦 CO₂气化反应速率随着石油焦转化率的增大先增加后降低,在转化率为0.1左右出现最大值;随着微波照射时间的延长和照射功率的增大,石油焦气化反应速率加快,石油焦微晶结构呈现出无定形变化的趋势;但是随着微波照射温度的升高,石油焦气化反应速率先增加后减小,石油焦微晶结构有序化程度先减弱后加强。     

用于集输管线的0.5Cr 钢在模拟塔里木油田环境中的H2S/CO2 腐蚀行为研究

运用腐蚀失重和四点弯曲实验,参照NACE 0177-2005标准研究了用于集输管线的0.5Cr 钢在模拟塔里木油田腐蚀环境中的H₂S/CO₂腐蚀行为。结果表明,0.5Cr 钢在CO₂腐蚀环境中具有极高的均匀腐蚀速率,H₂S腐蚀性气体的存在显著降低了材料的均匀腐蚀速率。在CO₂分压为2MPa、H₂S分压为0.5MPa 时,腐蚀速率仅为0.1523 mm/a,表现出良好的抗均匀腐蚀和局部腐蚀能力。在H₂S和CO₂共存的环境条件下,0.5Cr 钢表面的腐蚀产物为FeS,未出现CO₂腐蚀产物成分FeCO₃。在该模拟条件下,H₂S的腐蚀占主导作用。同时模拟油田工况条件的抗H₂S应力腐蚀开裂实验表明,0.5Cr 钢具有良好的抗H₂S应力腐蚀开裂能力。     

氯化铁对高硫石油焦-CO2气化的催化作用

 以FeCl3•6H2O为催化剂,采用热天平考察了催化剂添加量、温度、添加方法对高硫石油焦-CO2气化活性的影响,并对石油焦催化气化残渣进行X射线衍射（XRD）分析。实验发现,在本文试验范围催化气化反应速率随温度、催化剂添加量的增加而增大,随转化率的增加而减小,与非催化石油焦气化的单峰动力学曲线不同;离子交换法的催化效果优于浸渍法。XRD分析表明反应初始阶段铁主要以Fe3C形式存在,随着反应的进行大部分Fe3C与石油焦中的S结合形成FeS,导致催化剂活性降低。采用四种动力学模型对石油焦-CO2催化气化动力学曲线进行拟合,拟合结果表明随机孔模型效果最好,相关系数在0.96以上。     

Ni/Al-MoS2应用于硝基苯液相催化加氢制苯胺

 在超声波作用下，采用单分子层剥离-重堆技术，正丁基锂柱插MoS₂夹层，合成了前驱体Li_xMoS₂和Ni/Al-MoS₂复合材料。将该复合材料作为催化剂, 用于硝基苯液相催化加氢制苯胺反应。考察了Ni/Al-MoS₂催化剂的n(Ni)/n(Al)，催化反应温度、H₂分压对其催化活性的影响。结果表明, n(Ni)/n(Al)=0.5的催化剂, 在反应温度383K、H₂分压2.0MPa、液时空体3h^-1的反应条件下，硝基苯加氢制备苯胺反应获得最大转化率和收率，硝基苯的转化率可达到99.1%，苯胺的收率达到了98.8%。本研究结果为工业装置的技术改造提供了有用的实验依据。     

石油焦水蒸气气化反应的实验研究

在固定床气化反应器中,考察了石油焦粒径、水蒸气流量、温度、压力和氧气量对石油焦水蒸气气化反应的影响。结果表明,当石油焦粒径小于380 μm、水蒸气流量高于0.85 g/min时,基本消除了内外扩散对石油焦水蒸气气化反应的影响;在消除内外扩散影响的前提下,随着反应温度和压力的升高,石油焦气化反应速率呈现增加的趋势,其中温度对石油焦气化反应速率的影响更大,气化产物中H2含量逐渐降低,CO含量逐渐增加。反应系统中氧气的加入,不仅与石油焦发生燃烧反应放出热量,还与生成的H2和CO发生反应。因此,必须合理优化反应条件和开发配套反应设备,以保证气化反应快速高效地进行。     

载体焙烧温度对Pd/TiO2催化剂上对羧基苯甲醛加氢性能的影响

 采用浸渍法以TiO₂成型载体制备了Pd/TiO₂催化剂。采用BET、XRD、XPS、H₂-TPR等手段对所制备的催化剂进行了表征。将不同温度下焙烧的TiO₂为载体制备的Pd/TiO₂催化剂用于粗对苯二甲酸(CTA)中的主要杂质对羧基苯甲醛(4-CBA)的催化加氢反应,考察了载体焙烧温度对其所制备的催化剂活性的影响。结果表明,随着TiO₂成型载体焙烧温度的升高, Pd/TiO₂催化剂的比表面积和孔容降低,平均孔径增大。Pd/TiO₂催化剂样品XRD谱中未检测到金属Pd的特征衍射峰,同时催化剂中TiO₂的晶相始终保持锐钛型结构。Pd/TiO₂催化剂表面Pd的比表面积随着载体焙烧温度的升高而降低。载体焙烧温度的高低可改变PdHx物种在其所制备的催化剂表面的数量及其结合状态。当TiO₂载体焙烧温度为500℃时,所制备的Pd/TiO₂催化剂表面Pd的比表面积最大,催化剂的加氢活性最高,在反应温度280℃、H₂分压0.6 MPa、反应时间0.3 h的条件下,4-CBA转化率可达到99.5%以上。     

松辽盆地大庆长垣伴生气中二氧化碳成因讨论

松辽盆地大庆长垣伴生气中δ¹³C_CO2值为+3.65‰～+11.81‰，重于碳酸盐岩受热分解特征值（0±3‰），是国内发现最重的δ¹³C_CO2值。通过对大庆长垣伴生气及松辽盆地其他地区浅层气中二氧化碳及与其共生甲烷碳同位素判别和数值模拟计算认为，造成长垣伴生气中的δ¹³C_CO2值偏重的原因是CO₂被细菌还原；CO2被细菌还原为CH₄的过程中，在转化相同比例CO₂的情况下，高分馏条件比低分馏条件下剩余CO₂的δ¹³C值变重要快；要使剩余CO₂的δ¹³C值表现出现今特征值，单一有机质热降解来源的CO₂需要被细菌还原40%，碳酸盐岩热分解的CO₂则只需6%;由于来自有机质热降解的二氧化碳对气藏组分产生较大影响，因此大庆长垣伴生气中CO₂应主要来自碳酸盐岩热分解。     

二氧化碳—原油多相多组分渗流机理研究

二氧化碳与烃类体系的多相多组分渗流机理,对于深入理解实际油田注二氧化碳的驱替特征、提高采收率及地质埋存等都具有非常重要的意义。应用细管和多次接触实验以及包含相间传质的多相多组分CO₂驱油藏数值模拟模型,系统研究了CO₂—原油体系的相变规律以及多组分体系的变相态渗流特征。结果表明,,CO₂能够大量蒸发C₁₁以下的烃组分,甚至能够蒸发C₃₂等重烃组分;CO₂气驱过程是一个蒸发与凝析的混合过程, 混相带出现在气驱前缘附近;温度越高,CH₄和N₂含量越大,最小混相压力越大。     

CO2辅助直井与水平井组合蒸汽驱技术研究

利用物理模拟及数值模拟方法，研究了在蒸汽中添加CO₂改善直井与水平井组合蒸汽驱开发效果的生产机理，主要包括降低原油黏度、使原油体积膨胀、降低油水界面张力等。优选出了CO₂与蒸汽的合理注入方式、注入比例和注入量。模拟结果表明：CO₂辅助直井与水平井组合蒸汽驱是深层稠油油藏高轮次吞吐后进一步提高采收率的有效技术。对于埋深为1300～1700m的稠油油藏，由于井筒热损失大，使井底蒸汽干度降低。而在注蒸汽的同时添加CO₂，不仅可以有效地弥补蒸汽干度低，难以达到蒸汽驱要求的不足，而且还可以缩短蒸汽驱初期的低产期，提高采油速度。     

CO2辅助直井与水平井组合蒸汽驱技术研究

利用物理模拟及数值模拟方法，研究了在蒸汽中添加CO₂改善直井与水平井组合蒸汽驱开发效果的生产机理，主要包括降低原油黏度、使原油体积膨胀、降低油水界面张力等。优选出了CO₂与蒸汽的合理注入方式、注入比例和注入量。模拟结果表明：CO₂辅助直井与水平井组合蒸汽驱是深层稠油油藏高轮次吞吐后进一步提高采收率的有效技术。对于埋深为1300～1700m的稠油油藏，由于井筒热损失大，使井底蒸汽干度降低。而在注蒸汽的同时添加CO₂，不仅可以有效地弥补蒸汽干度低，难以达到蒸汽驱要求的不足，而且还可以缩短蒸汽驱初期的低产期，提高采油速度。     

Simulation analysis of steam gasification of petroleum coke with CaO

Abstract

The work deals with the effect of calcium oxide adsorption on the production of hydrogen and methane in steam gasification of petroleum coke using Aspen Plus process simulator. The prediction accuracy of the proposed model is verified by comparing with the existing experimental results. The effects of water vapor flux, the mass ratio of calcium oxide to petroleum coke, pressure, temperature on hydrogen or methane gasification from petroleum coke steam are studied. The production of hydrogen from petroleum coke gasification requires a low temperature and low pressure environment, while increasing the flow of water vapor is beneficial to the production of hydrogen. Maximum H₂ volume fraction of 87.3% is obtained at a temperature of 600?°C, a pressure of 0.1?MPa, the mass of steam to petroleum coke is 1, and the mass of CaO to petroleum coke is 3. The H₂ and CO₂ volume fractions are found to be increased and decreased by 20% and 27.8% respectively, when compared with the corresponding non-CaO case. The production of methane from petroleum coke gasification requires a low temperature and high pressure environment, while decreasing the flow of water vapor is beneficial to the production of methane. Maximum CH₄ volume fraction of 63% is obtained at a temperature of 600?°C, a pressure of 1?MPa, the mass of steam to petroleum coke is 1, and the mass of CaO to petroleum coke is 1. The CH₄ and CO₂ volume fractions are found to be increased and decreased by 14.4% and 21% respectively, when compared with the corresponding non-CaO case.     

加压流化床反应器中煤焦化学链气化实验与数值模拟研究

采用CPFD模拟和实验相结合的方法,研究了0.1～0.5 MPa压力条件下,鄂尔多斯烟煤焦和Fe2O3/Al2O3载氧体(OC)的流动特性及气化反应行为。结果表明,颗粒体积分数是影响加压下煤气化速率和合成气品质的关键因素,当颗粒体积分数在1.0%～2.8%区间、操作压力从0.1 MPa加压至0.3 MPa时,煤焦气化速率增长2.7倍,合成气摩尔分数由72%增长至78%。操作压力及颗粒流态的改变对水煤气变换反应速率无显著影响,通过煤焦气化反应和载氧体还原反应的耦合可实现合成气组分比例的调控。XRD表征显示Fe基载氧体各还原态组分分布与模拟结果一致。操作压力升至0.3 MPa,载氧体还原反应速率的增幅减小,释氧量增大50.18%;继续升压至0.5 MPa,显著促进了载氧体还原反应速率的增加,但释氧量仅增加3.92%。     

钾基复合催化剂对高硫石油焦气化性能的影响

以高硫石油焦为研究对象,探讨了水蒸气气氛下不同钾基催化剂、铁基催化剂以及K-Fe、K-Ca复合催化剂对高硫石油焦气化性能的影响。在1023 K、0.1 MPa下,钾基催化剂中KOH催化活性最高,而铁基催化剂中FeSO₄催化活性最高;在KOH基础上添加铁基催化剂后其催化性能有所降低;在K-Ca复合催化剂中,5%KOH和3%CaO(质量分数)复配时,催化剂的催化性能最好,石油焦碳转化率达到最高值61.33%,继续增加CaO添加量,K-Ca复合催化剂的催化性能降低。采用BET和XRD对K-Ca复合催化剂的催化作用机理进行研究,发现CaO的造孔作用以及石油焦气化反应过程中生成的双金属碳酸盐K₂Ca(CO₃)₂共同促进了气化反应的进行。而在压力增大的条件下,由于K-Ca复合催化剂中双金属碳酸盐K₂Ca(CO₃)₂的晶型发生转变,导致其催化活性相比添加KOH催化剂时降低。     

劣质重油脱碳改质接触剂上焦炭气化反应规律

采用微型固定床反应器,研究了劣质重油流化脱碳改质接触剂上焦炭与O₂、H₂O(g)和O₂+H₂O(g)混合气的气化反应,考察了反应温度、气化剂组成、反应时间对气体产物组成以及焦炭转化率的影响。结果表明,采用O₂为气化剂时,焦炭气化反应的主要产物CO与CO₂的摩尔比(n(CO)/n(CO₂))随反应温度提高先升高后降低。采用H₂O(g)为气化剂时,焦炭气化产物主要由H₂、CO、CO₂及微量CH4组成;在1025~1149 K范围,反应温度对气化产物组成的影响较小,反应温度1025 K、反应时间多于25 min时,气体产物中CO+H₂的体积分数在87%以上,反应温度高于1049 K时,焦炭转化率明显提高。采用O₂-H₂O(g)混合气作为气化剂,且气化剂中O₂体积分数较低时,焦炭气化反应产物组成与采用H2O(g)作为气化剂时的类似,但随着O₂体积分数增加,产物中H2体积分数大幅下降;气化剂中O₂体积分数大于10%时,产物中H₂体积分数几乎为零,产物组成与采用O2作为气化剂时的类似;焦炭转化率随着O₂体积分数和反应温度的升高而增加。     

塔河减压渣油浆态床加氢改质反应条件的考察

以塔河减压渣油为研究对象,通过高压釜反应模拟浆态床加氢反应过程,考察反应条件对塔河减压渣油加氢转化过程生焦率、转化率及产物分布的影响。结果表明,随反应温度的升高,渣油转化率及生焦随之增加;氢初压的提高对生焦有明显的抑制作用,起初渣油转化率随之降低,当超过8 MPa时略有增加;反应时间的增加对渣油转化率及生焦都有促进作用;催化剂的存在可以抑制生焦反应,同时在一定程度上也抑制了裂化反应,应控制适量。综合考虑,确定适宜的反应条件为：反应温度不宜高于430 ℃,氢初压7～8 MPa;反应时间40～60 min;催化剂的加入量2 000～6 000 mg/kg。     

石油焦气化反应动力学及其反应性与焦结构的关系

石油焦结构致密,孔隙不发达,灰分及挥发分含量低,导致其气化活性较低。焦结构是影响石油焦气化反应活性高低的重要因素,为阐明石油焦气化反应特性及其与焦结构的关联,采用热重分析仪对镇海石油焦、京博石油焦和胜利石油焦进行CO₂非等温气化反应特性研究,并结合石油焦结构的表征分析,探讨焦结构对气化反应性的影响规律。结果表明：利用比气化速率能够较好地描述3种石油焦的气化反应性差异,气化活性由大到小顺序为胜利石油焦、京博石油焦、镇海石油焦;依据比气化速率随温度的变化规律,可将石油焦的等温气化反应分为慢速、中速、快速3个阶段;石油焦结构分析发现,石油焦气化反应性与焦结构的有序度和CO₂化学吸附量关联性较好,其焦结构有序化程度及其CO₂总吸附量均可用来反映其气化反应性高低;利用比气化速率作为对应恒温气化条件下速率常数计算得到胜利石油焦、京博石油焦和镇海石油焦的气化反应活化能分别为216、245和280 kJ/mol。     

流化床内松木屑气化过程的MP-PIC数值模拟

基于多相质点网格(MP-PIC)方法建立了三维流化床内的生物质气化反应模型,考虑蒸发、挥发分析出以及均相、非均相反应等子模块,研究了松木屑在气-固强非线性耦合作用下的空间分布特性和高温热传递过程中的热物性分布规律,探究了不同的空气当量比(ER)、蒸汽生物质比(SBR)、气化温度对气化性能和气相热物性的影响规律。结果表明：可燃气体和焦炭的氧化反应促使气相温度升高,而低温蒸汽将自由空域的温度降低至约900 K;ER的增加提升了炉内的气化温度,减小了气体密度和比热容,然而过量的空气会降低气化性能和炉内温度;SBR的增大稀释了气化产物浓度;增加气化温度提升了H₂产率,但抑制了C₂H₄的生成。