气流床气化的洗涤冷却室性能模拟及(火用)分析

基于Aspen Plus工业系统流程软件,建立了气流床气化系统中的洗涤冷却室模型,模拟预测了入口合成气的温度、压力和洗涤冷却黑水的温度、水量等操作参数对洗涤冷却室出口合成气水汽比的影响,并对洗涤冷却过程进行了热力学分析。模拟结果表明:入口合成气或洗涤黑水的温度升高使洗涤冷却室的温度升高,出口合成气的水汽比增大;出口合成气的水汽比随进口合成气的压力升高而减小;洗涤冷却室入口黑水流量增大,出口合成气的水汽比有所降低。对洗涤冷却室的分析的结果表明:随着洗涤冷却室室内压力增大和入口合成气温度的升高,洗涤冷却过程的损失增大。     

高热稳定性可共晶钾盐复合物的研究

研究了KCl、KBr和K₂SO₄三元复合物的共晶行为、耐温性能、影响规律及具有低熔和高耐温性能可共晶复合物的配方。结果表明：复合物中的成分只有达到一定浓度,才能形成共晶混合物;KCl、KBr和K₂SO₄三者对共晶形成的影响程度不同,影响程度从强到弱的次序为KBr > KCl > K₂SO₄;复合物组成存在最佳质量分数：KCl 20%~30%,KBr 20%~40%,K₂SO₄ 30%~40%,在此质量分数下,复配物具有最大的可共晶质量分数。共晶复合物的耐温性能与其组成相关,当KCl、KBr、K₂SO₄质量分数分别为30%、30%、40%时,共晶复合物达到最高耐热温度（717 ℃）,复合物同时具有最低的熔点（662 ℃）。实验室制得的钾盐复合物干粉与市售产品相比,具有熔点低、分解温度高的特点。     

水基Al2O3纳米流体强化闭式冷却塔内传热过程数值模拟

对以Al₂O₃纳米流体作为喷淋介质的闭式冷却塔进行了数值模拟,采用流体体积函数（VOF）模型及离散项模型（DPM）作为数值模型进行封闭求解,并分析纳米流体质量浓度和单位时间喷淋量对闭式冷却塔热力学特性的影响。结果表明,随着纳米流体质量分数增加,闭式冷却塔的进口与出口空气含湿量差和单位时间喷淋量均呈现先上升后下降的趋势,在纳米流体质量分数为0.5%时进出口空气含湿量差达到最大值,相比纯水提高了约18.3%;当流体单位时间喷淋量为0.28 kg/s时,闭式冷却塔达到最佳热质传递性能。     

管壳型固定床费托合成反应器的数学模拟

根据集总思想,利用蛋壳型钴基催化剂动力学方程,建立了管壳型固定床费托合成反应器的一维拟均相数学模型。对合成油试验装置进行工况模拟,得到的管壳型固定床反应器催化床层中的温度分布、CO转化率、出口组成、C+5的质量分数和时空产率的模型计算值与试验值吻合良好。讨论了反应器进口温度、操作压力、气体体积空速和沸腾水温度对反应结果的影响,结果表明：提高反应器进口温度、沸腾水温度、操作压力使催化床层温度升高,CO转化率升高,C+5的质量分数降低和C+5的时空收率增大;增大气体体积空速使催化床层温度降低,CO转化率降低,C+5的质量分数升高和C+5的时空收率增大。     

硫酸亚铁水合物在稀硫酸中溶解度的测定及其晶体存在形式

采用静态平衡法测定了温度为293.15~363.15 K时硫酸亚铁水合物在质量分数为1%和3%硫酸中的溶解度数据。同时利用X射线衍射和热重分析相结合的方法对晶体组成进行分析,确定其不同的存在形式。结果表明:在w=1%硫酸中,硫酸亚铁水合物以FeSO₄·7H₂O、FeSO₄·4H₂O和FeSO₄·H₂O三种形式存在;在w=3%硫酸中,硫酸亚铁水合物以FeSO₄·7H₂O和FeSO₄·H₂O两种形式存在。硫酸亚铁水合物的溶解度受温度、硫酸质量分数影响较大,以硫酸亚铁为基准,随着温度升高溶解度先增加,当温度大于转变温度后,溶解度随温度升高而减小。同一温度下,硫酸质量分数越高,溶解度越小。硫酸亚铁水合物在稀硫酸中晶体存在形式及溶解度数据为硫酸亚铁湿法转晶研究提供了重要的热力学基础数据。     

醋酸甲酯与合成气一步合成醋酸乙烯

以醋酸甲酯、合成气为原料,碘化铑为主催化剂,碘甲烷为助催化剂,碘化锂、醋酸锂为促进剂,醋酸锌为裂解催化剂,一步合成醋酸乙烯,考察了反应温度、压力和时间对醋酸甲酯转化率和产物选择性的影响。结果表明,随着反应温度的升高、H₂分压的增大以及反应时间的延长,醋酸甲酯转化率和醋酸乙烯选择性均先增大后减小;随着CO分压的增大,醋酸甲酯转化率逐步增大,醋酸乙烯选择性先增大后减小。最佳反应条件为:反应温度180 ℃,CO分压2.0 MPa,H₂分压2.5 MPa,反应时间6 h;在此反应条件下,醋酸甲酯转化率达到87.26%;醋酐、二醋酸亚乙酯和醋酸乙烯的选择性分别为30.14%,26.57%和5.44%。在间歇反应釜中进行了醋酸甲酯与合成气一步合成醋酸乙烯过程的本征动力学研究,建立了幂函数型动力学模型,回归了动力学模型参数,并经检验证明模型是合适的。     

不同出口角度扩压器的内部流动及离心压缩机级性能数值研究

以某多级离心压缩机首级为研究对象,运用数值模拟方法研究扩压器出口安装角对压缩机级性能的影响,得出不同出口安装角情况下压缩机单级的性能曲线,并分析扩压器内部流动特点和损失机理,通过压力恢复系数C_p对比不同流量下不同扩压器的扩压效果。结果表明,当扩压器出口安装角增大时,性能曲线向大流量区移动,最高效率和压比先升高后降低;不同出口角度下叶片扩压器的扩压效果由不同工况下的流动特性决定;在大流量下,不同出口角度下扩压器叶背形成分离区且旋涡位置不同;在小流量下,具有较大出口安装角的扩压器叶腹率先出现分离区。     

苦楝子多糖的提取工艺及其抗氧化活性的研究

目的 探讨苦楝子多糖的提取工艺及体外抗氧活性。方法 对影响苦楝子多糖提取的温度、时间和乙醇体积分数进行L₉(3⁴)正交试验优化,并采用超氧阴离子自由基(O^÷₂)和1,1-二苯基苦基苯肼(DPPH)自由基的反应体系,以维生素C为对比,研究该多糖的抗氧清除作用。结果 提取时间显著影响多糖得率,最佳工艺条件为提取温度85 ℃、醇沉体积分数70%,时间2 h。在此条件下,当料液比为1∶1,提取1次时,多糖得率可达5.89%。苦楝子多糖对O^÷₂和DPPH具有较好的清除能力,对O^÷₂的EC₅₀为2.21 mg/mL;当苦楝子多糖质量浓度为5.02 mg/mL时,其对DPPH的抑制率可超过50%。结论 由最佳提取工艺获得的苦楝子多糖具有明显的抗氧化活性。     

德士古气化炉气化反应过程的数值模拟与特性分析

利用Fluent软件对德士古水煤浆气化炉进行数值模拟仿真。用Finite Rate/Eddy-Dissipation（有限速率/涡耗散）模型求解气化过程;用Standard k-ε湍流模型封闭动量方程;用DPM（离散相）模型设置并求解煤粉燃烧的多步焦炭反应;用P-1辐射模型模拟气化炉内辐射特性。通过比较模型预测的数据与工业数据的差别,证实了模型的有效性。在此模型基础上考察了煤浆流量、氧气流量和煤浆浓度三者之间的耦合关系和中心氧体积分数对出口气体组成、有效气产率、温度及碳转化率的影响规律,为提高煤气有效成分、碳转化率和保证生产安全提供参考依据。     

不同生长季节银杏叶中总银杏酸的动态变化研究

目的 探索不同栽培模式银杏叶在不同生长季节中总银杏酸量变化规律。方法 采用HPLC测定银杏叶中总银杏酸的量。色谱条件为Alltima C₁₈色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm),流动相甲醇-1%冰醋酸水溶液(90∶10),体积流量1.0 mL/min,检测波长310 nm,柱温35 ℃,进样量20 μL,外标法计算质量分数。结果 银杏叶中总银杏酸范围为0.49%～3.43%。同一栽培模式下不同采收期银杏叶中总银杏酸量呈逐月下降趋势,5月量最高,9月底10月初量最低。剪枝和移栽对银杏酸量均有明显的影响。结论 这一变化规律为确定银杏叶的栽培模式和采收期提供了科学依据。     

新型水煤浆气化炉内洗涤冷却管的温度分布

对新型水煤浆气化炉洗涤冷却室进行了热模实验研究,并用F luent商业软件对其中的洗涤冷却管内温度分布进行了三维数值模拟,模拟值与热模实验值吻合较好。对实验和模拟结果的分析得到,高温气体经过洗涤冷却环时就开始显著降温,在洗涤冷却环与洗涤冷却管的交接处,即冷却水的出口部位,热质传递最为激烈,导致温度急剧下降。在距洗涤冷却环下方约0.15 m处,气体温度已降至热质传递的平衡值附近。本文研究内容为新型洗涤冷却室工业放大提供了设计依据。     

基于停留时间分布的气流床气化炉通用网络模型

气流床气化炉的数学模型是气化装置设计和操作优化的基础,气固停留时间分布是影响气流床气化炉出口组成和碳转化率的关键因素。以气固停留时间分布为依据,结合反应动力学建立气流床气化炉的通用网络模型,模拟值与工业值吻合。对于神府煤,考察了氧煤比改变对气化结果的影响,结果表明：最佳氧煤比（氧气体积与煤（干基）质量之比）期望值约为0.655 Nm3/kg,生产中为保证液态排渣,氧煤比应控制在0.663 Nm3/kg左右。该通用网络模型计算速度快,适用于建立气化炉的动态模型。     

新型旋流降膜式洗涤冷却环的开发与研究

洗涤冷却环是水煤浆气化炉的关键部件之一，洗涤冷却水通过洗涤冷却环的分布，在洗涤冷却管内壁形成液膜，使高温合成气体迅速冷却，针对目前工业应用中的洗涤冷却环存在的液膜分布不均、抗堵塞能力差等缺点，开发了新型旋流降膜式洗涤冷却环。用激光多普勒测速仪（Dual PDA）研究了旋流降膜流动的速度及液膜厚度分布，得出降膜的轴径向速度与进水流量的均匀性及量值有关；液膜厚度在z=0．5m处趋于稳定；并比较了新型洗涤冷却环和普通洗涤冷却环的液膜分布，证明新型洗涤冷却环液膜分布均匀，能有效解决工业中存在的洗涤冷却管干壁现象。     

用BP神经网络对气流床粉煤气化炉的预测

利用3层BP神经网络对气流床粉煤气化炉进行模拟研究。以Gibbs自由能最小化方法建立粉煤气化炉数学模型的模拟结果作为BP神经网络训练数据,训练后的BP神经网络模型对模拟数据的预测准确度较好。以Shell粉煤气化炉和国内首套粉煤加压气化中试装置上的实际生产数据作为BP神经网络的训练数据,训练后的BP神经网络模型能预测实际生产数据。     

脱油沥青气化炉内气化反应数值模拟

对以脱油沥青(DOA)为原料的气流床气化炉内多相反应流动进行了数值模拟,考察了氧油质量比、蒸汽加入量和气化压力对气化性能的影响。结果表明：随氧油质量比（mO2/mDOA）增大,气化炉内温度逐渐升高;当mO2/mDOA=0.93时,有效气含率达到最大值0.837。随蒸汽量增大,气化炉出口气体温度降低,而有效气含率在蒸汽、油质量比(mH2O/mDOA)为0.48时达到最大值;操作压力对气化炉出口有效气含量和温度影响很小。     

变换型煤用于制造低含量CO水煤气气化的研究

在小型单管气化反应炉内进行了本题的研究。用粉煤和变换剂制成的型煤进行了水煤气气化反应试验，考察了变换剂种类添加量，气化反应温度，反应时间，蒸汽流量对煤气组成的产气率的影响。结果表明，Ｃａ基变换剂可使煤气ＣＯ含量ψ降低０．１０左右，Ｃａ－Ｎａ复合变换剂还可显著提高煤气产率。     

高浓度煤粉流经文丘里管的管内黏附结垢现象

高浓度煤粉流经文丘里管时,会在收缩段和喉段内壁聚集黏附并形成坚硬垢层,造成相同输送压差下,输送量降低,文丘里管总压差增大。采集煤垢进行工业分析以及X射线荧光光谱、X射线衍射、扫描式电子显微镜和X射线能谱分析,结果表明,相对于煤粉,煤垢中的矿物质含量较高,主要矿物质元素在煤垢中富集程度较大,而且含有较多的以高岭石为主的黏土矿物。煤垢内表面相对平整,外表面矿物质元素含量最少,C元素含量最多。相对于普通直管部分,煤粉流经收缩段与喉段进口时强制贴近壁面运动, 易形成牢固、坚硬的垢层。     

气流床气化炉气化过程的分区模拟

基于气流床气化炉的三区及短路混合模型,将气化炉炉内空间按流场化学反应特征划分为燃烧区、射流区二次反应区、回流区二次反应区和管流区二次反应区。对一次均相反应采用Gibbs平衡模型,二次均相反应、非均相反应采用动力学模型进行了模拟计算,得到了气化炉中各分区的温度和气体组成,并将其 结果与Gibbs平衡模型的计算结果进行了对比,吻合良好; 在气化炉适宜的操作温度范围内,采用该模型预测了最优的氧煤比和蒸汽煤比的调节范围。