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重油焦化过程的流动-传热-反应耦合的数值模拟研究

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重油焦化过程的流动-传热-反应耦合的数值模拟研究

作者：陈渤燕中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

以针状焦为代表的优质焦炭因具有机械强度大、电导率高等优点,能够用作新能源汽车的锂电池负极、大型炼钢电炉的电极。但是,我国当前的优质焦炭产能较低,大部分仍依赖进口,因此,探究优质焦炭的生成机理、优化延迟焦化工艺流程具有很强... 详细信息

以针状焦为代表的优质焦炭因具有机械强度大、电导率高等优点,能够用作新能源汽车的锂电池负极、大型炼钢电炉的电极。但是,我国当前的优质焦炭产能较低,大部分仍依赖进口,因此,探究优质焦炭的生成机理、优化延迟焦化工艺流程具有很强的现实意义。目前,对生焦过程的研究集中在实验和数值模拟两个方面,实验研究的局限性在于无法探究焦炭塔内的多物理场分布,数值模拟研究的局限性在于模拟规模较小、多物理场分布的非均匀性并未明显体现,多采用两相流模型,与真实情况存在一定的偏差。为解决上述问题,本研究基于MFi X-TFM构建了一套、流动-传热-反应耦合的三相计算模型,包括流体动力学模型、传热模型和反应模型,其中反应模型采用了七集总反应动力学模型(在传统六集总的基础上加入中间相沥青质)。本研究的模拟对象为焦炭塔中试装置,模拟焦炭塔入料阶段的温度场及产物的分布,其目的是探究生焦规律及生成质量分数较高且分布均匀的中间相沥青质的操作条件,比较不同原料性质对生焦过程的影响。此外,也进行了中间相成焦过程的调控研究,其目的是促进中间相沥青质转化为具有优质层状结构的焦炭。结果表明:(1)在原料刚进入焦炭塔内时,中间相沥青质和焦炭在塔内先由壁面向中间生成,随着反应的进行再由中间向壁面生成;焦炭塔内的生焦过程及多物理场的非均匀分布受温度主导。(2)中间相沥青质的质量分数以及气体产物的体积分数都随温度的升高而升高,入料温度较低时,中间相沥青质的质量分数分布较为均匀;温度越高,气液两相流速越快,流线分布越均匀。原料性质会影响产物的产量,胶质含量越高,中间相沥青质生成量越高;中间相沥青质含量越高,焦炭的生成量越高;饱和分含量高的原料气体的产量较高。(3)在中间相成焦阶段,当入口气流温度升高时,生焦速率加快、生焦量增加,流线分布越发均匀,而均匀的流线分布能使焦炭具有更优质的层状结构;当气流速度增大时,相间传热效率更高、生焦量增加,且焦炭的质量分数分布更加均匀,流线分布也越均匀;壁面温度越高,反应速率越高,焦炭和气体的产量越高,但温度过高会影响焦炭塔内产物分布的均匀性;采用壁面和高温蒸汽协同加热的方式能够进一步提高传热效率,提高焦炭的产量,促进温度场的均匀分布。

关键词：焦炭塔焦炭中间相沥青质温度场反应速率

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电解制氢合成氨技术综述与展望

化工进展 2024年第S01期43卷 180-188页

作者：王月张学瑞宋玺文陈渤燕李庆勋钟海军胡孝伟何帅中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院北京102206

随着可再生能源技术的飞速发展,电解制氢合成氨的工艺路径受到越来越多的关注。自1920年代发展至今,电解制氢合成氨已经有100多年的历史,历经了水力发电合成氨到当前风光发电驱动下的合成氨。本文旨在全面回顾合成氨工业的发展历程,深... 详细信息

随着可再生能源技术的飞速发展,电解制氢合成氨的工艺路径受到越来越多的关注。自1920年代发展至今,电解制氢合成氨已经有100多年的历史,历经了水力发电合成氨到当前风光发电驱动下的合成氨。本文旨在全面回顾合成氨工业的发展历程,深入剖析化石能源合成氨、风光发电制氢合成氨和网电制氢合成氨的技术发展和特点。在此基础上,细致分析了国内电解制氢合成氨的当前态势,预测了我国未来合成氨的产业规模,预计2030年国内合成氨行业产值达到3173亿元,预计2050年达到7900亿元。针对合成氨行业的发展路径,本文提出了深刻的思考与策略建议,指出两条可行的发展路线:其一,在可再生能源资源丰富且电价相对低廉的地区,氨可作为有效的电力储存与消纳手段,促进能源体系的灵活性与可持续性;其二,对现有合成氨装置实施绿色转型,通过部分采用绿氢替代化石原料,逐步释放并扩大合成氨的产能与环保效益。

关键词：电解制氢可再生能源合成氨

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焦炭塔的CFD模拟与温度场调控

过程工程学报 2024年第4期24卷 414-424页

作者：陈渤燕曹玉亭张勇孙国刚刘银东王路海中国石油大学(北京)机械与储运工程学院北京102249 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院北京102249

焦炭塔是石油化工中常见的重油轻质化利用的反应器,由于内部温度高,实验监测困难,加之内部流动、传热、反应过程复杂,塔内温度场分布不均匀,给反应过程的精准调控带来巨大挑战。本研究根据焦炭塔内气相、液相以及焦炭的分布规律,采用连... 详细信息

焦炭塔是石油化工中常见的重油轻质化利用的反应器,由于内部温度高,实验监测困难,加之内部流动、传热、反应过程复杂,塔内温度场分布不均匀,给反应过程的精准调控带来巨大挑战。本研究根据焦炭塔内气相、液相以及焦炭的分布规律,采用连续介质模型(欧拉方程)模拟气体、液相石油以及焦炭运动,并耦合三相间的传热模型和七集总反应动力学模型,建立了焦炭塔的多尺度计算模型。通过与釜式反应器焦化实验对比,验证了模型的准确性。进一步模拟了焦炭塔中试装置的进料和中间相沥青质成焦过程,研究了不同操作温度下焦炭塔内的流场、温度场分布以及产物的变化规律,从而为精准调控焦炭塔生焦过程提供依据。

关键词：焦炭塔欧拉模型中间相沥青质温度场调控焦炭分布

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助力爬楼装置分析研究

新技术新工艺 2019年第2期 65-67页

作者：陈渤燕蔡晓君郭强冯致胜周宁杨希北京石油化工学院机械工程学院北京102617

对腿足式、轮组式、履带式和复合式四大类助力爬楼装置从结构、运动方式、体积、安全性和功能等方面进行详细的对比与分析,重点分析了各类助力爬楼装置的机械结构与功能。通过分析可知,每种助力爬楼装置都有其利弊:腿足式爬楼装置对楼... 详细信息

对腿足式、轮组式、履带式和复合式四大类助力爬楼装置从结构、运动方式、体积、安全性和功能等方面进行详细的对比与分析,重点分析了各类助力爬楼装置的机械结构与功能。通过分析可知,每种助力爬楼装置都有其利弊:腿足式爬楼装置对楼梯适应性强,但稳定性差;轮组式爬楼装置稳定性好,但体积较大;履带式爬楼装置运动平稳,但结构笨重,对楼梯损害程度大;复合式爬楼装置将2种或2种以上的原始爬楼装置结合为一体,进行了有效的扬长避短,实现了运动过程的优化,但仍有改进空间。通过对各种助力爬楼装置的比较发现,研发一款综合性能好、能解决上述问题、保证老年人安全的创新型爬楼装置,帮助行动不便的老年人解决爬楼问题,具有较为广阔的市场前景。

关键词：爬楼装置机械结构腿足式轮组式履带式复合式

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焦炭塔建模与数值计算的研究进展

石化技术与应用 2024年第2期42卷 156-162页

作者：韩伟曹玉亭陈渤燕张勇刘银东王路海中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049 中国石油石油化工研究院北京102249

综述焦炭塔的生焦模型、焦炭塔的模拟方法(包括计算流体力学、有限元分析、流程模拟)以及石油焦化过程的反应动力学研究进展,指出验证反应动力学模型的普适性,发展动态混合模拟方法,开发石油焦化工艺模型是焦炭塔建模与数值计算的发展... 详细信息

综述焦炭塔的生焦模型、焦炭塔的模拟方法(包括计算流体力学、有限元分析、流程模拟)以及石油焦化过程的反应动力学研究进展,指出验证反应动力学模型的普适性,发展动态混合模拟方法,开发石油焦化工艺模型是焦炭塔建模与数值计算的发展方向。

关键词：焦炭塔生焦模型计算流体力学有限元分析流程模拟反应动力学

中国埃迪卡拉纪冰碛岩综合对比研究:对原特提斯洋起源的限制

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地质学报 2025年第1期99卷 150-165页

作者：刘仁燕徐芹芹中国地质科学院地质研究所北京100037

原特提斯洋是研究特提斯地球动力学的重要切入点,目前对原特提斯洋的起源,以及内部多个陆块/微陆块之间的亲缘性研究仍存在争议,这直接限制了对原特提斯洋形成演化历史这一关键科学问题的研究。埃迪卡拉纪,原特提斯构造域内很多陆块/微... 详细信息

原特提斯洋是研究特提斯地球动力学的重要切入点,目前对原特提斯洋的起源,以及内部多个陆块/微陆块之间的亲缘性研究仍存在争议,这直接限制了对原特提斯洋形成演化历史这一关键科学问题的研究。埃迪卡拉纪,原特提斯构造域内很多陆块/微陆块都发育一套冰期沉积地层。本文通过对华北克拉通南缘、欧龙布鲁克微陆块以及祁连山等地埃迪卡拉纪冰碛岩地层的综合对比分析,结合扬子及塔里木的冰期资料和区域上蛇绿岩的发育,认为华北、扬子、塔里木克拉通及其间的陆块/微陆块在埃迪卡拉纪可能连为一体,共同沉积了古中国地台最初的盖层,原特提斯洋可能并不是从元古宙延续到早古生代的大洋,而是古中国地台解体后产生的早古生代小洋盆-微陆块体系。

关键词：原特提斯洋埃迪卡拉纪微陆块冰碛岩蛇绿岩

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开发区“以升促建”如何影响城市创新创业质量？

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软科学 2025年

作者：连欣燕何骏上海财经大学城市与区域科学学院

基于省级开发区升格政策的准自然实验，采用多时点双重差分法探索省级开发区升格政策对城市创新创业质量的影响。研究发现：第一，开发区升格政策显著提升了城市创新创业质量，这一结果经过多个稳健性检验后仍然成立。第二，机制分析发... 详细信息

基于省级开发区升格政策的准自然实验，采用多时点双重差分法探索省级开发区升格政策对城市创新创业质量的影响。研究发现：第一，开发区升格政策显著提升了城市创新创业质量，这一结果经过多个稳健性检验后仍然成立。第二，机制分析发现，开发区升格政策通过推动金融发展、促进企业集聚来提升城市创新创业质量。第三，异质性分析表明，省级开发区升格政策对高等级城市、东部城市、中部城市、成熟型开发区、大规模开发区的城市创新创业质量呈现显著促进效应，但对一般等级城市、西部城市、成长型开发区和小规模开发区的城市创新创业质量不显著。此外，开发区升格政策对经济技术开发区城市创新创业质量的促进效果大于高新技术产业开发区。

关键词：省级开发区升格城市创新创业质量多时点双重差分法开发区异质性

社会主义文化强国建设的动力结构与机制——一个改革动力论的分析

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开放时代 2025年第1期 13-25页

作者：田嵩燕中共中央党校文史教研部

社会主义文化强国建设是由多种动力源共同推动的。其中,精神动力来自历史自信和文化自信,组织动力来自繁荣发展社会主义先进文化的制度及其治理效能,发展动力来自人民精神文化需求。中国共产党的领导作为联结和控制整个动力系统的中轴,... 详细信息

社会主义文化强国建设是由多种动力源共同推动的。其中,精神动力来自历史自信和文化自信,组织动力来自繁荣发展社会主义先进文化的制度及其治理效能,发展动力来自人民精神文化需求。中国共产党的领导作为联结和控制整个动力系统的中轴,以文化体制机制改革为杠杆推动系统运转,使得各动力源联动配合,共同作用,形成合力,为社会主义文化强国建设提供了强劲持续的动力支持。

关键词：社会主义文化强国文化体制机制改革动力结构动力机制改革动力

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文化自信与中华文化主体性的觉醒重建

文学遗产 2025年第1期 15-22页

作者：田嵩燕中共中央党校(国家行政学院)文史教研部

增强文化自信的过程是一个中国人的历史文化主体意识走向觉醒、中华文化主体性逐步重建的过程。这个过程从三个维度向前推进:其一是在实证五千多年中华文明起源演进历史脉络的基础上,彰显中华文明的文化主体性与旺盛生命力;其二是通过... 详细信息

增强文化自信的过程是一个中国人的历史文化主体意识走向觉醒、中华文化主体性逐步重建的过程。这个过程从三个维度向前推进:其一是在实证五千多年中华文明起源演进历史脉络的基础上,彰显中华文明的文化主体性与旺盛生命力;其二是通过阐扬中华文明的精神内核和价值追求,唤醒中国人的历史文化主体意识;其三是在传承中华优秀传统文化中推动中华文明创造性转化、创新性发展,重建和巩固中华文化主体性,实现精神上的独立自主。

关键词：文化自信文化主体性觉醒重建