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SPEEK/PSI半互穿网络共混膜的制备及其CO2分离研究

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化工学报 2020年第12期71卷 5813-5820,F0002页

作者：高殷王永洪张新儒李晋平凌军太原理工大学化学化工学院山西太原030024 气体能源高效清洁利用山西省重点实验室山西太原030024 云南中烟工业有限责任公司技术中心云南昆明650231

为了获得高性能的气体分离膜,实现烟道气中CO2/N2高效分离回收,以磺化聚醚醚酮(SPEEK)和聚琥珀酰亚胺(PSI)为原料,己二胺为交联剂,原位交联反应制备富含氨基的半互穿网络共混膜,在膜内构建CO2传递通道和亲和位点,并采用红外光谱对共混... 详细信息

为了获得高性能的气体分离膜,实现烟道气中CO2/N2高效分离回收,以磺化聚醚醚酮(SPEEK)和聚琥珀酰亚胺(PSI)为原料,己二胺为交联剂,原位交联反应制备富含氨基的半互穿网络共混膜,在膜内构建CO2传递通道和亲和位点,并采用红外光谱对共混膜的结构进行表征。研究水含量、PSI用量和进料气压力对膜气体分离性能的影响,在混合气条件下考察其气体分离性能和长时间运行稳定性。研究结果表明:SPEEK与PSI两相界面相容性较好,它们之间存在较强的相互作用,且呈半互穿网络微结构;PSI含量为60%(质量)时,纯气和混合气条件下CO2渗透性分别为652和601 Barrer,对应的CO2/N2选择性为67.6和60.3,优于纯SPEEK膜,且超过2008年的Robeson上限;共混膜运行360 h后,CO2渗透性和CO2/N2选择性仍然稳定。这主要是因为SPEEK与PSI形成富含氨基的半互穿网络微结构后,一方面提供了CO2促进传递载体;另一方面,增强了共混膜的保水性能,形成大量CO2传递水通道。

关键词：共混膜聚琥珀酰亚胺磺化聚醚醚酮半互穿网络结构 CO2分离

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煤层瓦斯运移机制的关键参数表征

岩石力学与工程学报 2017年第5期36卷 1145-1151页

作者：刘永茜张玉贵张浪煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭科学研究总院煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 河南理工大学瓦斯地质研究所河南焦作454000

煤层的瓦斯扩散系数、浓度流动系数、初始运移强度系数和衰减系数,是煤体孔隙结构和煤质特性的力学表征。为研究煤层瓦斯运移机制,量化煤层瓦斯运移能力,依据Fick扩散理论和质量守恒方程,建立了描述煤体瓦斯浓度与扩散速率的计算模型,... 详细信息

煤层的瓦斯扩散系数、浓度流动系数、初始运移强度系数和衰减系数,是煤体孔隙结构和煤质特性的力学表征。为研究煤层瓦斯运移机制,量化煤层瓦斯运移能力,依据Fick扩散理论和质量守恒方程,建立了描述煤体瓦斯浓度与扩散速率的计算模型,采用变量分离法进行数学求解,并通过数据迭代方法获取煤体内瓦斯的扩散系数和表面浓度流动系数;通过室内4种煤样瓦斯运移实验数据比较发现,煤体瓦斯质量增量与运移时间成负指数关系,且随煤阶升高而增大;瓦斯运移速度和衰减系数取决于煤的吸附能力和煤质组分,且煤种之间差异明显;渗透率与扩散系数成线性关系,与流动系数成二次函数关系,且随煤阶升高整体呈增加趋势。

关键词：采矿工程瓦斯放散变量分离法柱状模型 Fick定律扩散系数

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山阳井田粉煤与原生结构煤孔隙特征对比研究

煤炭技术 2015年第2期34卷 68-70页

作者：马东民刘厚宁李萍曹石榴西安科技大学地质与环境学院西安710054 国家能源煤与煤层气共采技术重点实验室山西晋城048000

采集山阳井田5#原生结构煤与粉煤样品,分别进行扫描电镜、压汞实验、低温液氮吸附实验,对2种煤的孔隙特征进行对比研究。研究表明:中孔孔容比增长最快、小孔次之,微孔孔容比减小;微孔比表面积比增加,小孔和中孔比表面积比减小,有利于煤... 详细信息

采集山阳井田5#原生结构煤与粉煤样品,分别进行扫描电镜、压汞实验、低温液氮吸附实验,对2种煤的孔隙特征进行对比研究。研究表明:中孔孔容比增长最快、小孔次之,微孔孔容比减小;微孔比表面积比增加,小孔和中孔比表面积比减小,有利于煤层气的吸附与储存;构造作用破坏了小孔与中孔的半开放性,使其孔结构变为开放性孔,同时也使一部分孔封闭成为"死孔隙",增加了孔隙结构的复杂性,但粉煤显微构造发育,附加微裂隙多,气体通道连通性强,同时变质气孔发育,导致渗流孔隙显著恢复,一定程度上提高煤储层的透气性,改善煤层孔隙的连通性。

关键词：山阳井田粉煤孔隙特征对比研究

沁水盆地阳泉地区煤层氮气同位素组成及其成因

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煤炭学报 2015年第9期40卷 2159-2165页

作者：郑启明刘钦甫徐占杰河南工程学院资源与环境学院河南郑州451191 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

煤层气地球化学研究对象以煤层甲烷为主,对非烃组分氮气地球化学特征的研究相对较少。采用气相色谱和同位素质谱方法,分析了沁水盆地北部阳泉—寿阳地区煤层排采气中氮气的地球化学特征。结果表明:采集的排采气样中氮气体积分数平均为1.... 详细信息

煤层气地球化学研究对象以煤层甲烷为主,对非烃组分氮气地球化学特征的研究相对较少。采用气相色谱和同位素质谱方法,分析了沁水盆地北部阳泉—寿阳地区煤层排采气中氮气的地球化学特征。结果表明:采集的排采气样中氮气体积分数平均为1.46%,其中大气源氮气为1.05%,有机成因氮气为0.41%。有机成因氮气的δ15N平均为+1.5‰,属于热氨化和热裂解混合成因。阳泉—寿阳地区排采气中有机成因氮气同位素组成主要受地下水动力条件、人为排采活动以及解吸—扩散—运移效应影响,其中,较强的地下水动力条件导致其同位素组成偏轻;产气量越高,氮气同位素组成越重;煤层埋深越深,氮气同位素组成越重。依据多元线性回归分析的结果,各影响因素对有机成因氮气同位素组成影响的程度由高到低依次为:地下水动力条件>排采>解吸—扩散—运移。

关键词：沁水盆地煤层气氮气同位素组成

柱状Co_3O_4催化剂的乏风催化燃烧性能（英文）

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无机化学学报 2018年第10期34卷 1929-1935页

作者：牛汝月刘鹏程李威王爽李晋平气体能源高效清洁利用山西省重点实验室太原030024 太原理工大学环境科学与工程学院晋中030600

通过两步法成功合成了由纳米粒子组装成的柱状Co_3O_4。第一步是通过简单的冷凝回流法合成柱状CoC2O4·2H2O。第二步将所制备的柱状CoC2O4·2H2O在350℃下煅烧2 h,使其分解形成Co_3O_4而不破坏原始形貌。通过粉末X射线衍射(PXRD),X射线... 详细信息

通过两步法成功合成了由纳米粒子组装成的柱状Co_3O_4。第一步是通过简单的冷凝回流法合成柱状CoC2O4·2H2O。第二步将所制备的柱状CoC2O4·2H2O在350℃下煅烧2 h,使其分解形成Co_3O_4而不破坏原始形貌。通过粉末X射线衍射(PXRD),X射线光电子能谱(XPS),氮气吸附-脱附,扫描电镜(SEM),高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和H2程序升温还原(H2-TPR)表征柱状Co_3O_4的物化性质。结果表明,柱状Co_3O_4对乏风甲烷燃烧的催化活性远远高于商业Co_3O_4。柱状Co_3O_4优异的催化性能可能归因于其表面较高的Co3+含量,较高的表面吸附氧和大量暴露的{111}晶面族。

关键词：工业催化金属氧化物催化剂催化活性乏风甲烷

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基于声发射的自振脉冲空化射流实验研究

科学技术与工程 2019年第11期19卷 67-71页

作者：赵韡侯帅豪祝锡晶邵云鹏中北大学机械工程学院太原030051 煤与煤层气共采国家重点实验室晋城048000 先进制造技术山西省重点实验室太原030051

为增加低渗透性能煤层气的采前预抽取量,提高深部煤层的开采效率,采用信号分析法从射流振荡状态研究自振脉冲空化射流特性。基于水声传感技术获取淹没环境中声发射信号,利用频谱分析法研究围压下自振脉冲空化射流冲击砂砖块产生的空化噪... 详细信息

为增加低渗透性能煤层气的采前预抽取量,提高深部煤层的开采效率,采用信号分析法从射流振荡状态研究自振脉冲空化射流特性。基于水声传感技术获取淹没环境中声发射信号,利用频谱分析法研究围压下自振脉冲空化射流冲击砂砖块产生的空化噪声,分析不同压力下随时间变化时主要破坏频率,通过声功率谱(PSD)及空化噪声能量变化探讨冲蚀效果。结果表明,钻孔率随钻孔时间增加而降低且孔深存在临界深度。水中射流脉动的频率范围为11. 44～17. 14 k Hz,砂砖主要破碎频谱范围为38. 74～46. 05 k Hz。随冲蚀时间增大,声发射信号能量强度先增加后降低。此外,射流频谱分析和PSD方法对射流性质的研究提供新的思路及方法。

关键词：煤层气自振脉冲空化射流钻孔率声发射声功率谱

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煤储层压裂裂缝导流能力计算模型及应用

煤炭学报 2014年第9期39卷 1852-1856页

作者：孟雅李治平郭珍珍中国地质大学(北京)非常规天然气能源地质评价与开发工程北京市重点实验室北京100083 中国地质大学(北京)能源学院北京100083

裂缝导流能力是影响煤层气井产能的重要因素之一,除实验研究裂缝导流能力外,还需应用数学方法建立裂缝导流能力计算模型,实现对裂缝导流能力快速有效的评价。以Carman-Kozeny公式为基础,建立了不同条件下的煤储层裂缝导流能力计算模型,... 详细信息

裂缝导流能力是影响煤层气井产能的重要因素之一,除实验研究裂缝导流能力外,还需应用数学方法建立裂缝导流能力计算模型,实现对裂缝导流能力快速有效的评价。以Carman-Kozeny公式为基础,建立了不同条件下的煤储层裂缝导流能力计算模型,分析了支撑剂尺寸、铺置层数、闭合压力与裂缝导流能力的关系。结果表明:支撑剂粒径越大,铺置层数越多,裂缝导流能力越大;闭合压力与裂缝导流能力呈现负相关关系;相同闭合压力时,支撑剂多层铺置的导流能力明显大于单层铺置时的导流能力。建议在压裂前期,使用较小粒径的支撑剂,使裂缝延伸更长;后期尾追较大粒径的支撑剂,提高近井地带的导流能力。

关键词：煤层气压裂裂缝导流能力理论模型影响因素

沁水盆地赵庄井田煤层气储层水锁伤害影响因素

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天然气地球科学 2018年第11期29卷 1647-1655页

作者：毛港涛赖枫鹏木卡旦斯.阿克木江蒋志宇中国地质大学(北京)能源学院北京100083 煤与煤层气共采国家重点实验室山西晋城048000 非常规天然气地质评价与开发工程北京市重点实验室北京100083

在煤层气开采过程中,水锁伤害是煤层损害的一种主要因素,因此研究煤层气储层水锁损害及影响因素有利于作出具有针对性的应对措施来减轻水锁伤害的影响,达到提高煤层气采收率、提升经济效益的目的。以沁水盆地赵庄井田14块煤样为研究对象... 详细信息

在煤层气开采过程中,水锁伤害是煤层损害的一种主要因素,因此研究煤层气储层水锁损害及影响因素有利于作出具有针对性的应对措施来减轻水锁伤害的影响,达到提高煤层气采收率、提升经济效益的目的。以沁水盆地赵庄井田14块煤样为研究对象,首先通过低温液氮吸附对煤样的孔隙结构进行了研究,认为该区块孔隙结构复杂,孔径较小,孔隙体积分布在0.007 9～0.033 7cm3/g之间,平均为0.019 45cm3/g;孔容较小,且以微孔和过渡孔孔容为主,孔隙形态不利于煤层气的渗流。其次通过核磁共振和离心机实验,基于T2截止值法判断了区块的潜在水锁伤害程度,结果表明该区块平均束缚水饱和度达到0.822 1,说明潜在水锁伤害严重。最后分析了煤样孔隙结构,润湿性以及地层压力对赵庄区块水锁伤害的影响。

关键词：煤层气水锁伤害低温液氮吸附核磁共振赵庄井田

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煤热解气体主产物及热解动力学分析

煤田地质与勘探 2016年第6期44卷 27-32,37页

作者：刘钦甫崔晓南徐占杰郑启明毋应科中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 中国地质大学(北京)能源学院北京100083 河南工程学院资源与环境工程系河南郑州451191

为了研究不同煤化程度煤的热解气相产物、热解动力参数，采用热重–红外光谱–质谱(TG-IR-MS)联用技术对4种不同热演化程度的煤进行了热解实验。实时记录了4种煤样在30~1100℃、10℃/min升温速率、氦气气氛下热解过程中释放的各种气体... 详细信息

为了研究不同煤化程度煤的热解气相产物、热解动力参数，采用热重–红外光谱–质谱(TG-IR-MS)联用技术对4种不同热演化程度的煤进行了热解实验。实时记录了4种煤样在30~1100℃、10℃/min升温速率、氦气气氛下热解过程中释放的各种气体成分及其释放量的变化趋势。研究结果表明，随煤热演化程度升高，煤的失重率和最大失重速率逐渐降低，与煤的干燥无灰基挥发分呈正相关关系；随着热解温度的升高，煤中逐渐释放出水、甲烷、二氧化碳、氢气和二氧化硫等小分子气体，且随着煤化程度的升高，各种气体的释放峰逐渐向高温处偏移，说明煤的热稳定性逐渐升高。不同变质程度煤的热解动力学分析结果表明，随着煤变质程度增高，其活化能逐渐降低，说明其热效应强度和发生热解反应的能力在逐渐降低。

关键词：煤热解热重–红外–质谱联用技术气相产物热解动力学