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天然气水合物降压开采相变的热力学特性研究

工程热物理学报 2024年第9期45卷 2580-2585页

作者：田梦茹董爽李静杨明军宋永臣郑嘉男大连理工大学海洋能源利用与节能教育部重点实验室大连116024 浙江大学上海高等研究院上海201203

天然气水合物开发是国家重大战略需求,距离其商业化开发还需要进一步提产增效,如何实现天然气水合物高效开采需要依托于水合物热力学机制。传统水合物热力学研究局限于相平衡特性,缺乏水合物分解过程非平衡热力学角度的考量,同时水合物... 详细信息

天然气水合物开发是国家重大战略需求,距离其商业化开发还需要进一步提产增效,如何实现天然气水合物高效开采需要依托于水合物热力学机制。传统水合物热力学研究局限于相平衡特性,缺乏水合物分解过程非平衡热力学角度的考量,同时水合物分解过程中可能伴随结冰和融冰,复杂传热和传质条件下水合物开采过程的热力学特性亟待阐明。本研究利用一套2 L的天然气水合物降压开采实验系统,模拟不同分布的水合物储层,在0.55 L/min(标准工况)的恒定排气速率下开展长降压(至1.0 MPa)过程水合物开采研究,结果表明降压过程中水合物区域温度与压力之间存在着只受水合物分解控制的非平衡热力学关系(T[℃]=8533.8/{38.98-ln(1000p[MPa])}-275.25),并且不受储层温度梯度影响。吉布斯相律表明相变过程热力学自由度为1,天然气水合物开采属于相变过程,其温度压力的定量关系吻合热力学理论。当水合物降压到2.1~2.3 MPa左右时,储层内出现瞬时结冰,导致温度突增并加速水合物分解,由于排气速率恒定,聚集的气体使压力最高上升到2.36 MPa,分析发现结冰前后水合物储层温度和压力仍满足水合物的非平衡热力学相图。本研究阐明了天然气水合物开采过程热质传递作用存在条件下相变热力学机制,能够为开采现场监测进程提供更为实用的理论依据。

关键词：天然气水合物相变过程水合物分解冰非平衡热力学

光热驱动褐煤固定床气化过程热质传递规律研究

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化工进展 2024年

作者：袁梦丽宋云彩李文英冯杰太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室

光热热源可解决中低价煤气化过程元素利用率低等问题，但由于热源属性和传热方式的改变，反应特性与传统煤气化过程不同，为消纳CO2引入的混合气化剂会对反应器内的温度场产生影响，为研究上述问题，本文利用多场耦合软件COMSOL Multiph... 详细信息

光热热源可解决中低价煤气化过程元素利用率低等问题，但由于热源属性和传热方式的改变，反应特性与传统煤气化过程不同，为消纳CO2引入的混合气化剂会对反应器内的温度场产生影响，为研究上述问题，本文利用多场耦合软件COMSOL Multiphysics，构建了以光热热源的褐煤固定床气化反应器，研究了不同导热特性的气化介质水蒸汽、二氧化碳、不同比例混合气化剂下反应器内温度分布和产物组成的影响规律以及反应器内热质传递行为变化。结果表明，随着气化剂中CO2添加比例由0增大至100%，由于CO2加入带来的流体粘度、密度的不断增大，使得流体间粘滞力增强，动量传递减少；气/固相间对流换热系数从26.3W/(m2·K)降至22.7W/(m2·K)。相较于水蒸汽气化，CO2的加入使得颗粒气化温度有所降低，煤气化反应速率下降，但CO2浓度的增加又提高了半焦CO2还原反应的速率，煤焦颗粒完全气化的综合时间没有明显的改变。此外，光热储蓄热介质加热的方式使得反应器床层温度曲线整体呈“漏斗状”，导致炉内中心位置颗粒气化时间延长了70min，且在掺混CO2后，传热效率的降低使得温升曲线出现明显的“滞后”效应。通过改变CO2在气化剂中的添加比例发现，当CO2添加比例增至40%时，气化炉表现出消纳外源CO2的行为，其CO2消纳量达0.013g CO2/g coal；且随着气化温度的增加，CO2气化反应速率升高，CO2的消纳量增加，有效合成气产量增加，但H2/CO比下降。

关键词：煤气化气化介质传热温度分布反应速率

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制定中国天然气质量标准的紧迫性

天然气工业 2005年第6期25卷 128-131页

作者：华贲李明罗东晓华南理工大学强化传热与过程节能教育部重点实验室华南理工大学天然气利用研究中心

文章综述了国内外现有的天然气质量标准和相关规范,结合我国天然气市场的特点,从天然气与现有城市煤气的可置换性、LNG项目供气系统的设计、国内大小气田或油田伴生气田集输处理设施及其集输管网与全国主干管网联结的规划和设计、天然... 详细信息

文章综述了国内外现有的天然气质量标准和相关规范,结合我国天然气市场的特点,从天然气与现有城市煤气的可置换性、LNG项目供气系统的设计、国内大小气田或油田伴生气田集输处理设施及其集输管网与全国主干管网联结的规划和设计、天然气大用户的系统和设备的规划、设计与运营,以及中国天然气作为资源优化利用提出的要求等方面阐明了建立全国统一的天然气质量标准的重大意义及其紧迫性。

关键词：中国天然气质量标准品质行业管理

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利用海外LNG资源的战略思考

天然气工业 2005年第5期25卷 124-127页

作者：华贲强化传热与过程节能教育部重点实验室.华南理工大学天然气利用研究中心

我国已制订用好国内外两种资源、两个市场,加大天然气开发和引进力度的能源策略。文章分析了当前国外天然气资源与市场状况,以及我国乙烯工业发展缺乏轻质原料,导致原料偏重,投资、能耗和生产成本过高, 进一步发展受限等问题。指出了天... 详细信息

我国已制订用好国内外两种资源、两个市场,加大天然气开发和引进力度的能源策略。文章分析了当前国外天然气资源与市场状况,以及我国乙烯工业发展缺乏轻质原料,导致原料偏重,投资、能耗和生产成本过高, 进一步发展受限等问题。指出了天然气资源作为能源和化工原料的同等重要性,进而提出了最充分地利用海外天然气资源,满足我国能源和石油化工原料需求的策略方案的4种选择, 并提出了具体建议。

关键词：战略思考海外 LNG 天然气资源石油化工原料天然气开发能源策略市场状况工业发展生产成本国内外投资

天然气管网压力能用于废旧橡胶粉碎的制冷装置

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现代化工 2007年第1期27卷 49-52页

作者：熊永强华贲罗东晓徐文东华南理工大学强化传热与系统节能教育部重点实验室广东广州510640 华南理工大学天然气利用研究中心

介绍了一种利用回收高压天然气调压过程的压力能为废旧橡胶低温粉碎提供冷源的制冷装置。在此制冷装置中,高压天然气被分成2股,其中一股通过气波制冷机降压产生低温,用于另一股高压天然气的预冷;预冷的高压天然气依次通过气波制冷机和... 详细信息

介绍了一种利用回收高压天然气调压过程的压力能为废旧橡胶低温粉碎提供冷源的制冷装置。在此制冷装置中,高压天然气被分成2股,其中一股通过气波制冷机降压产生低温,用于另一股高压天然气的预冷;预冷的高压天然气依次通过气波制冷机和透平膨胀机降压,能够产生-100℃以下的低温,再利用循环氮气作为冷媒为废旧橡胶粉碎提供冷源。此方法不仅能够使高压天然气的压力能得到有效的回收利用,而且能够降低废旧橡胶低温粉碎的成本。

关键词：压力能废旧橡胶低温粉碎天然气管网

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低碳时代石油化工产业资源与能源走势

化工学报 2013年第1期64卷 76-83页

作者：华贲华南理工大学天然气利用研究中心强化传热与过程节能教育部重点实验室广东广州510640

碳排放约束使世界一次能源构成发生第三次大转型,石油和煤炭消耗达到顶峰后逐渐减少,核能和可再生能源逐渐成为主体;天然气则是向低碳能源过渡历史时期最重要的化石能源;科技创新将推动从一次能源到终端利用的模式和技术不断变革,并导... 详细信息

碳排放约束使世界一次能源构成发生第三次大转型,石油和煤炭消耗达到顶峰后逐渐减少,核能和可再生能源逐渐成为主体;天然气则是向低碳能源过渡历史时期最重要的化石能源;科技创新将推动从一次能源到终端利用的模式和技术不断变革,并导致石油化工产业资源与能源的格局在未来20年发生重大变化。交通运输燃料和化学品将从完全依赖石油的局面转向石油、煤(电)、生物质并存的新格局。从而要求处理好有机化工产业宏观规划布局与节能减排和能量系统优化的关系,提供了能量系统在时间和空间多个维度上优化的机遇和挑战,并催生了新的内涵和潜力。2012—2030年期间是大转型的关键过渡时期,改变传统观念和思维定势,拓宽时间和空间的视野,依靠科技创新,必能推进中国有机化工产业顺利转型、快速发展。

关键词：低碳时代石油化工产业资源能源转型

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天然气水合物及其生成促进与抑制研究进展

天然气工业 2004年第12期24卷 132-134页

作者：赵义丁静杨晓西叶国兴华南理工大学强化传热与过程节能教育部重点实验室

天然气水合物在能源勘探、海底灾害分析、全球气候变暖研究以及油气工业、天然气储运和分离技术发展等方面都具有重要的应用前景 ,被认为是 2 1世纪潜力巨大的、化石燃料的重要替代资源 ,日益引起世界各国研究者的高度重视。文章在参考... 详细信息

天然气水合物在能源勘探、海底灾害分析、全球气候变暖研究以及油气工业、天然气储运和分离技术发展等方面都具有重要的应用前景 ,被认为是 2 1世纪潜力巨大的、化石燃料的重要替代资源 ,日益引起世界各国研究者的高度重视。文章在参考国内外相关文献的基础上 ,简述了天然气水合物组成、结构和性质 ;阐述了天然气水合物在能源利用、环境保护与防治等方面的重要意义 ,以及其在相平衡研究方面的最新进展 ;重点介绍了在含表面活性剂体系中有关天然气水合物生成促进与抑制作用研究方面的进展。

关键词：替代资源油气工业促进国内外发展天然气水合物潜力海底能源勘探最新进展

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液化天然气冷量利用与轻烃分离集成优化

现代化工 2006年第3期26卷 50-53页

作者：熊永强李亚军华贲华南理工大学强化传热与过程节能教育部重点实验室

为充分利用进口液化天然气(LNG)湿气中的C2+轻烃资源,以流程模拟软件为工具,通过对现有轻烃分离流程的换热网络进行优化设计,开发出了一种LNG冷量利用与轻烃分离相集成的优化工艺流程。此流程轻烃回收率高达95%以上,而且能够将质量分数... 详细信息

为充分利用进口液化天然气(LNG)湿气中的C2+轻烃资源,以流程模拟软件为工具,通过对现有轻烃分离流程的换热网络进行优化设计,开发出了一种LNG冷量利用与轻烃分离相集成的优化工艺流程。此流程轻烃回收率高达95%以上,而且能够将质量分数25%左右的液体甲烷进行低压储存,大大提升了轻烃分离装置的调峰能力;同时通过回收LNG的冷量将分离获得的C2+轻烃液体过冷,使之能够保持低压液相,有利于轻烃的储存、运输和销售。

关键词：冷量利用液化天然气(LNG) C2+轻烃轻烃分离优化

LNG接收站BOG多阶压缩再液化工艺优化分析

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化工学报 2013年第3期64卷 986-992页

作者：李亚军陈蒙华南理工大学强化传热与过程节能教育部重点实验室广东广州510641

LNG接收站蒸发气体(BOG)处理量和液化天然气(LNG)外输量的波动对BOG再冷凝工艺提出低能耗、大弹性、易操作的要求。以系统总能耗最小为目标函数,对建立的BOG多阶压缩再液化工艺模型中压缩阶数和阶压比等参数进行了优化,并分析了该工艺... 详细信息

LNG接收站蒸发气体(BOG)处理量和液化天然气(LNG)外输量的波动对BOG再冷凝工艺提出低能耗、大弹性、易操作的要求。以系统总能耗最小为目标函数,对建立的BOG多阶压缩再液化工艺模型中压缩阶数和阶压比等参数进行了优化,并分析了该工艺模型在工况波动影响系统能耗时的各阶压比的抗干扰性及系统的操作弹性。结果表明:多阶压缩工艺系统阶数越多,系统的总压比、总能耗越小,BOG处理能力也越大;但随着系统阶数的增加,节能效果降低。多阶再液化工艺中二阶系统比现有一阶系统的操作弹性增大12%,且在LNG与BOG质量比≤10时,二阶系统的BOG压缩功耗可节约33%以上。针对一般气源型接收站工况,二阶系统是节能且操作弹性大的BOG处理工艺。

关键词： LNG接收站蒸发气体再液化节能操作弹性