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磁场作用下不同磁性金属材料对烷烃气体爆炸特征影响研究

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磁场作用下不同磁性金属材料对烷烃气体爆炸特征影响研究

作者：洪子金北京石油化工学院

学位级别：硕士

为了有效降低可燃气体在使用和储运过程中发生爆炸的风险,开展有无磁场时抗磁性铝合金、铝丝、铜丝和铁磁性铁丝、镍丝对甲烷、乙烷、丙烷爆炸特征影响实验,得出磁场、不同磁性金属材料以及磁场作用下不同磁性金属材料对烷烃气体爆炸的... 详细信息

为了有效降低可燃气体在使用和储运过程中发生爆炸的风险,开展有无磁场时抗磁性铝合金、铝丝、铜丝和铁磁性铁丝、镍丝对甲烷、乙烷、丙烷爆炸特征影响实验,得出磁场、不同磁性金属材料以及磁场作用下不同磁性金属材料对烷烃气体爆炸的影响规律。利用苏玛罐收集气体爆炸产物,并对爆炸产物中的组分及其含量进行检测分析,得出磁场、不同磁性金属材料及磁场作用下不同金属材料对烷烃气体爆炸产物组分的影响规律。通过CHEMKIN-PRO软件模拟甲烷、乙烷和丙烷爆炸链式反应过程,得出甲烷、乙烷和丙烷爆炸过程中温度敏感性、生成速率变化规律及关键自由基和基元反应。以丙烷为研究对象,通过模拟得出的丙烷爆炸反应路径结合丙烷爆炸产物组分检测分析结果,反推磁场作用下不同磁性金属材料对烷烃气体爆炸特征的影响机理。实验结果表明,施加磁场和填装不同金属材料后,甲烷、乙烷和丙烷的最大爆炸压力明显降低。其中铁磁性金属材料对三种气体爆炸的抑制作用明显强于抗磁性金属材料。在磁场作用下,铁磁性金属材料对甲烷、乙烷和丙烷爆炸的抑制作用进一步增强,抗磁性材料对三种气体爆炸的抑制作用未发生变化。即磁场增强了铁磁性金属材料对烷烃气体爆炸的抑爆性能,但未改变抗磁性金属材料对烷烃气体爆炸的抑爆性能。数值模拟结果表明,·HCO→CO、CO→CO、·HCO→CO是对烷烃气体爆炸主要最终产物CO和CO生成量影响较大的三条支链反应。·HCO、·CH、·H、·O和·OH对烷烃气体爆炸过程中温度敏感性、生成速率及产物生成量均有显著影响效果,是烷烃气体爆炸过程中的关键自由基。·HCO、·CH、·H、·O和·OH参与链式反应的速率越快,烷烃气体的消耗速率越快,爆炸强度越大。机理分析结果表明,磁场主要通过施加磁场作用力改变·H、·O、·OH、·CH、·HCO等烷烃气体爆炸过程中关键自由基的运移轨迹,使不同自由基之间出现分层现象,进而降低链式反应速率,降低气体爆炸强度。金属材料主要发挥阻隔、吸热和器壁效应,减少爆炸反应体系中·H、·O、·OH、·CH、·HCO等关键自由基的数量和气体膨胀程度,进而降低自由基之间的碰撞几率,减缓多条自由基链式反应速率,降低气体爆炸强度。此外,铁磁性金属材料被磁场磁化后自身的磁性增强,吸引更多自由基与金属材料表面发生碰撞,进一步加速自由基销毁,从而导致磁场会增强铁磁性金属材料对烷烃气体爆炸的抑爆性能。

关键词：磁场金属材料烷烃气体自由基影响机理

烷烃气体释放序列性及其在褐煤自燃预测中的应用

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煤矿安全 1990年第9期21卷 1-4,29页

作者：钱国胤罗海珠煤科总院抚顺分院

本文在对煤样进行模拟试验的基础上,分析了煤自然发火过程中各种气体的生成规律。认为煤层氧化释放的烷烃气体组份与煤层温度有密切关系;随着烷烃的碳原子数的增加,其开始释放时的煤温度值有序列地增大;在相同的温度条件下,碳原子数越... 详细信息

本文在对煤样进行模拟试验的基础上,分析了煤自然发火过程中各种气体的生成规律。认为煤层氧化释放的烷烃气体组份与煤层温度有密切关系;随着烷烃的碳原子数的增加,其开始释放时的煤温度值有序列地增大;在相同的温度条件下,碳原子数越多其释放速度越快。因此提出用烷烃气体组份的变化参数来预测煤层温度变化,并可定量地表示出煤炭温度范围;用总烃的释放量还可定量地划分煤炭的三个氧化发展阶段。这是一种新的预测煤炭自然发火的方法。

关键词：烷烃气体释放序列褐煤自燃预测

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环烷烃气体标准生成热的估算

西北大学学报(自然科学版) 1984年第1期 46-51页

作者：阎宗光西北大学化工系

提出了一种新的估算环烷烃气体标准生成热的经验方法。对31种化合物计算结果和实验值比较,其平均误差为0.35Kcal/mol,均方差为0.57Kcal/mol。

关键词：生成热环烷烃经验方法热力学性质烷烃气体

基于差分吸收光谱法的烷烃气体检测系统的研制

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中南民族大学学报（自然科学版） 2012年第1期31卷 80-83页

作者：林兆祥张俊龙刘林美黎伟佘明军李胜利陶国强中南民族大学电子信息工程学院武汉430074 中原石油勘探局地质录井处仪器研发中心濮阳457001

利用差分吸收光谱(DOAS)技术研制开发了一套烷烃类气体检测实验系统,在该实验系统上测量了CH4的吸收光谱以及吸收截面,并利用这些参数开展了CH4气体浓度反演算法的研究.实验结果表明:在常温常压下,CH4的检测结果与标准浓度之间的线性拟... 详细信息

利用差分吸收光谱(DOAS)技术研制开发了一套烷烃类气体检测实验系统,在该实验系统上测量了CH4的吸收光谱以及吸收截面,并利用这些参数开展了CH4气体浓度反演算法的研究.实验结果表明:在常温常压下,CH4的检测结果与标准浓度之间的线性拟合系数R2为0.9998,误差小于3%,CH4的最低检测限为0.01%.这些工作为烷烃光谱录井仪的研发奠定了基础.

关键词：差分吸收光谱技术烷烃气体检测系统

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生物质在高温下的动态热解及元素析出特性

可再生能源 2018年第12期36卷 1739-1745页

作者：韩高岩吕洪坤熊建国张明方昕童家麟肖海平国网浙江省电力有限公司电力科学研究院电源技术中心浙江杭州310000 华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

利用管式炉在800~1 200℃的温度下对麦草、稻草和元宝煤进行高温热解,并通过红外光谱分析仪和氢气分析仪对析出气体的成分进行测量,研究结果表明:麦草和稻草的NH_3,HCN,H_2和主要烷烃气体的析出曲线均呈现为单峰状,其中,H_2最晚析出且... 详细信息

利用管式炉在800~1 200℃的温度下对麦草、稻草和元宝煤进行高温热解,并通过红外光谱分析仪和氢气分析仪对析出气体的成分进行测量,研究结果表明:麦草和稻草的NH_3,HCN,H_2和主要烷烃气体的析出曲线均呈现为单峰状,其中,H_2最晚析出且析出时间最长;随着热解温度的升高,麦草和稻草的NH_3,CH_4和C_2H_4析出量均逐渐减小,H_2析出量逐渐增大且增速快于元宝煤,当热解温度约为1 100℃时,麦草和稻草的HCN析出量均达到最大值;当热解温度约为1 010℃时,稻草的C_2H_2和C_6H_6析出量最大,而麦草的C_2H_2和C_6H_6最大析出量对应的热解温度分别约为1 030,1 060℃;麦草和稻草析出气体的碳元素质量分数均随着热解温度的升高而逐渐减小,氢元素质量分数在热解温度为1 000℃时最小,氮元素质量分数在热解温度为900℃时最大,麦草析出气体的氧元素质量分数随着热解温度的升高而逐渐增大,而稻草析出气体的氧元素质量分数在热解温度为1 000℃时最大。

关键词：生物质动态热解氢气烷烃气体元素析出

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我国油田浅层气特征及其对钻井的影响

断块油气田 2015年第4期22卷 518-521页

作者：胡小强广州海洋地质调查局广东广州510760 国土资源部海底矿产资源重点实验室广东广州510760

浅层气在我国东部、东北部油田分布广泛,埋深主要在1 500 m以内。浅层气给油田钻井带来了诸多影响,钻井过程中会引发井涌、气侵、井眼垮塌甚至井喷等复杂情况。文中首先研究了我国油田浅层气的分布特征、甲烷与碳同位素特征及浅层气藏... 详细信息

浅层气在我国东部、东北部油田分布广泛,埋深主要在1 500 m以内。浅层气给油田钻井带来了诸多影响,钻井过程中会引发井涌、气侵、井眼垮塌甚至井喷等复杂情况。文中首先研究了我国油田浅层气的分布特征、甲烷与碳同位素特征及浅层气藏识别特征,然后分析了浅层气引起井喷的原因,提出先通过钻井过程中的气测显示异常及测井曲线"快起快降"特征进行浅层气的识别,再设计合理井身结构、调配合适的钻井液以及完善工程作业流程(如减小起钻抽吸压力及杜绝长时间停泵等措施)来预防浅层气对钻井的危害。

关键词：浅层气烷烃气体碳同位素钻井工艺

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红外烷烃光谱录井分析仪的研制

红外烷烃光谱录井分析仪的研制

作者：黎伟中南民族大学

学位级别：硕士

石油是工业世界、社会安全稳定的关键因素，也是国家战略的重要组成部分。在石油地质录井过程中，如何发现油层成为一个勘探过程最重要的环节。随着石油钻探技术的不断提升，钻井周期日益缩短，如何确保不遗漏油层显得尤为重要。传统的... 详细信息

石油是工业世界、社会安全稳定的关键因素，也是国家战略的重要组成部分。在石油地质录井过程中，如何发现油层成为一个勘探过程最重要的环节。随着石油钻探技术的不断提升，钻井周期日益缩短，如何确保不遗漏油层显得尤为重要。传统的气相色谱技术虽然检测精度高，但分析周期长且辅助设备多、维修复杂，已无法满足气测录井需求。本论文以DOAS理论为基础，以红外光学为检测手段，针对石油地质录井过程中烷烃类气体的实时、在线检测开展了一系列的实验研究，并研制了SLA‐1型红外光谱录井分析仪。其具体研究工作如下： 1.核心算法研究。对甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷7种烷烃气体的吸收截面进行了测量，并探究了不同温度、压强对吸收截面的影响，在此基础上展开核心算法的研究。 2.硬件设计及改进。前期主要对硬件平台进行了搭建，根据烷烃气体吸收光谱特性定制辐射特定波长范围的光源;根据理论分析进行长光程气体吸收池的设计;设计气路系统;定制近红外光谱仪;后期开展了关于稳定性和检测范围的研究及改进。 3.软件设计。以PC104为控制平台，MFC为框架设计了仪器的用户界面。界面集成了光谱信息采集和显示、浓度信息反演算法及自动控制和数据传输部分。 4.性能测试。包括稳定性、浓度的反演精度、检测限等，并在现场开展了与气相色谱对比实验及分析。总之，本文的工作证明了在石油地质录井过程中，应用DOAS技术实现实时在线检测烷烃类气体的方案是可行的，该研究成果为光谱分析技术在石油工业的应用奠定了基础。

关键词：差分吸收光谱技术（DOAS）烷烃气体光谱录井石油勘探

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差分吸收光谱技术在地质录井中的应用

光学精密工程 2013年第12期21卷 3037-3042页

作者：林兆祥吴祺黎伟佘明军李胜利中南民族大学电子信息工程学院湖北武汉430074 中石化中原石油工程有限公司录井公司河南濮阳457001

考虑传统气测录井采用的气相色谱技术分析周期长,辅助设备多,且维修繁琐,本文以差分吸收光谱(DOAS)理论为基础,对石油勘探录井中烷烃气体的实时在线检测开展了系列研究。建立了以PC104为主控制单元的硬件平台,以MFC为框架,并结合最小二... 详细信息

考虑传统气测录井采用的气相色谱技术分析周期长,辅助设备多,且维修繁琐,本文以差分吸收光谱(DOAS)理论为基础,对石油勘探录井中烷烃气体的实时在线检测开展了系列研究。建立了以PC104为主控制单元的硬件平台,以MFC为框架,并结合最小二乘法、多项式拟合、多线程编程等技术的软件平台,自主研发了SLA-1型红外光谱录井分析仪。利用该仪器实现了光谱信息的采集、显示、保存,烷烃气体浓度的反演,以及串口的实时传输。对该分析仪进行标气的检测其误差小于3%。现场比对实验显示:该仪器运行稳定可靠,能实时反演出烷烃气体的浓度信息,满足录井行业的需求。

关键词：光谱检测差分吸收光谱光谱录井最小二乘法烷烃气体

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氧含量对甲烷及丙烯爆炸特性的影响

安全、健康和环境 2014年第12期14卷 37-40页

作者：王康郭璐曹居正化学品安全控制国家重点试验室山东青岛266071 国家安全生产监督管理总局化学品登记中心山东青岛266071 甘肃省公安消防总队天水市支队甘肃天水741020

为了进一步研究烷烃类气体在与氧气接触时的爆炸特性规律,对烃类气体爆炸理论、爆炸特性参数做了理论分析和计算,并以甲烷和丙烯为例,通过对其爆炸极限、爆炸压力、爆炸压力上升速率、爆炸指数的测试,探讨了氧含量对烃类气体爆炸特性的... 详细信息

为了进一步研究烷烃类气体在与氧气接触时的爆炸特性规律,对烃类气体爆炸理论、爆炸特性参数做了理论分析和计算,并以甲烷和丙烯为例,通过对其爆炸极限、爆炸压力、爆炸压力上升速率、爆炸指数的测试,探讨了氧含量对烃类气体爆炸特性的影响。测试结果表明:氧含量的增加能提升其最大爆炸压力,当氧含量达到一定值时,理论计算值已不适用;提高甲烷爆炸极限的宽度,对其爆炸上限影响十分显著,但对爆炸下限的影响并不明显;对爆炸压力上升速率也有巨大的促进作用,当氧含量提高时,爆炸压力上升速率可能提升数十倍;并测得了丙烯在80℃,表压0.14MPa条件下的极限氧含量值(LOC)。总之,氧含量的增加对烃类气体爆炸特性的促进作用是十分显著的。

关键词：氧含量烷烃气体爆炸特性 LOC