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文丘里串联结构气泡发生器气液混合和发泡特性试验

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环境工程技术学报 2022年第4期12卷 1350-1358页

作者：郭云霞蔡小垒李爽邢宇涵北京石油化工学院机械工程学院深水油气管线关键技术与装备北京市重点实验室

高效紧凑型微细气泡发生技术和粒径调控技术是微细气泡技术大规模工业应用的前提和基础。通过CFD数值模拟手段和试验测试手段测试两级文丘里串联结构气泡发生器内气液两相混合发泡特性,并利用响应曲面法对关键结构参数进行了优化设计和... 详细信息

高效紧凑型微细气泡发生技术和粒径调控技术是微细气泡技术大规模工业应用的前提和基础。通过CFD数值模拟手段和试验测试手段测试两级文丘里串联结构气泡发生器内气液两相混合发泡特性,并利用响应曲面法对关键结构参数进行了优化设计和交互影响分析。结果表明:对两级文丘里串联结构气泡发生器成泡粒径影响最大的参数主要是二级喉管管径,其次为一级喉管管径和二级扩张角,一级扩张角的影响最小。相同工况条件下,单级文丘里管气泡发生器所生成的气泡群中位粒径为543.64μm,粒径小于100μm的微细气泡数量占比为8.6%;两级文丘里管串联气泡发生器所生成的气泡中位粒径为515.99μm,微细气泡数量占比提升至12.1%。因此,可以通过控制水流流量和改变文丘里串联数量实现气泡粒径从毫米级别到微米级别的调控。

关键词：微细气泡文丘里 CFD数值模拟响应曲面法气泡特性

X80钢表面Ni涂层在饱和CO2模拟海水中的耐蚀性能

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材料保护 2020年第8期53卷 9-18页

作者：马刚顾艳红赵杰谢小辉北京石油化工学院深水油气管线关键技术与装备北京市重点实验室北京102617

为了提高X80管线钢在含CO2海水环境中的耐蚀性,采用电化学脉冲沉积法在X80管线钢表面电镀不同占空比的Ni涂层,研究了X80基体和占空比分别为50%、80%和100%的镀Ni涂层在饱和CO2模拟海水中浸泡2 h和12 h的腐蚀规律。采用电化学方法、金相... 详细信息

为了提高X80管线钢在含CO2海水环境中的耐蚀性,采用电化学脉冲沉积法在X80管线钢表面电镀不同占空比的Ni涂层,研究了X80基体和占空比分别为50%、80%和100%的镀Ni涂层在饱和CO2模拟海水中浸泡2 h和12 h的腐蚀规律。采用电化学方法、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别对X80基体及其表面上不同占空比Ni涂层的耐蚀性能、微观形貌和结构进行测试评价。结果表明:通过在基体表面镀Ni涂层可以有效控制腐蚀,并且占空比100%的镀Ni涂层的耐蚀性最高。XRD结果表明,CO2模拟海水环境中主要腐蚀生成物有Fe3C、FeCO3及FeOOH。对比分析试验结果对解决X80在含CO2海水环境中的腐蚀问题并提出相应的防腐蚀措施有一定的借鉴与指导作用。

关键词： X80钢耐蚀性能电化学脉冲沉积 Ni涂层占空比模拟海水

乙醇超重力MVR热泵精馏系统仿真及优化研究

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工程热物理学报 2022年第3期43卷 679-684页

作者：赵林吴小华孙东亮杨鲁伟北京石油化工学院机械工程学院深水油气管线关键技术与装备北京市重点实验室北京102617 中国科学院理化技术研究所热力过程节能技术北京市重点实验室北京100190

针对超重力MVR热泵精馏模拟研究少的现状,对于乙醇–水这一典型非理想物系,基于Aspen Plus中重力场精馏塔非平衡级模型,通过编译和调用体积传质和相界面积参数Fortran子程序,构建了超重力精馏塔数学模型。在变回流比和进料位置两组工况... 详细信息

针对超重力MVR热泵精馏模拟研究少的现状,对于乙醇–水这一典型非理想物系,基于Aspen Plus中重力场精馏塔非平衡级模型,通过编译和调用体积传质和相界面积参数Fortran子程序,构建了超重力精馏塔数学模型。在变回流比和进料位置两组工况下,进行了超重力MVR热泵精馏系统仿真模拟,将仿真结果与文献中实验结果进行了对比,发现塔顶产品质量分数x_(D)的平均误差为0.74%,系统能效比COP的平均误差为9.52%,单位能耗蒸发量SMER的平均误差为13.26%,表明所建立的仿真模型具有较好的准确性,可用于超重力MVR热泵精馏系统仿真。以处理量为0.3 m^(3)/h的超重力MVR热泵精馏系统为例,基于单一变量法,分析了运行参数对系统传质效果和能耗的影响,结果表明系统最佳回流比为6.8,最佳进料位置为第15块塔板,最佳转速为3000 r/min。

关键词：机械蒸汽再压缩热泵超重力精馏乙醇仿真

辽河稠油中重组分氮氧化合物的高分辨率质谱表征

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石油化工 2022年第3期51卷 325-332页

作者：李鑫李汉勇郭紫彤郑江涛王峥嵘北京石油化工学院深水油气管线关键技术与装备北京市重点实验室北京102617 国家石油天然气管网有限公司北京100013

采用FTIR对辽河油田稠油中各胶质的亚组分、沥青质中所含官能团及分子结构进行表征,结合ESI FT-ICR MS法对辽河油田稠油中极性杂原子氮、氧化合物进行分析,并对稠油中化合物的分子结构进行推测。实验结果表明,辽河油田稠油重组分中存在... 详细信息

采用FTIR对辽河油田稠油中各胶质的亚组分、沥青质中所含官能团及分子结构进行表征,结合ESI FT-ICR MS法对辽河油田稠油中极性杂原子氮、氧化合物进行分析,并对稠油中化合物的分子结构进行推测。实验结果表明,辽河油田稠油重组分中存在不同形式取代的芳杂环结构,在正离子模式下检测到相对丰度最高的是碱性N_(1)类化合物,在负离子模式下检测到相对丰度较高的是非碱性N_(1)类化合物和酸性O_(1),O_(2)类化合物。碱性N_(1)类化合物主要是喹啉及其衍生物,非碱性N_(1)类化合物主要是咔唑及其衍生物,酸性O_(1)类、O_(2)类分别是酚类、羧酸类化合物及其衍生物。本研究结果为制备超稠油的改质降黏剂提供数据支撑。

关键词：稠油胶质沥青质高分辨率质谱

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海洋工程原型软管甲烷渗透试验

油气储运 2023年第5期42卷 557-563页

作者：张熠王凯喻西崇张恩勇北京石油化工学院·深水油气管线关键技术与装备北京市重点实验室中海油研究总院有限责任公司

柔性软管是海洋资源开发的关键性装备,在油气输送过程中,内管中的甲烷、二氧化碳、硫化氢、水蒸气等气体小分子可逐渐渗透内压密封层,严重危害软管服役安全。为保证软管安全稳定运行,探究甲烷渗透规律,对常温条件下高密度聚乙烯(High De... 详细信息

柔性软管是海洋资源开发的关键性装备,在油气输送过程中,内管中的甲烷、二氧化碳、硫化氢、水蒸气等气体小分子可逐渐渗透内压密封层,严重危害软管服役安全。为保证软管安全稳定运行,探究甲烷渗透规律,对常温条件下高密度聚乙烯(High Density Polyethylene,HDPE)原型软管进行了渗透试验。结果表明:(1)甲烷在HDPE管材中的渗透行为可大致分为溶解扩散期、缓慢解吸期及快速解吸期3个阶段,时间比例为1:6:5,第2阶段的均值气体透过率是第3阶段的1/3。(2)HDPE聚合物材料饱和溶解甲烷分子后,环空压力与气体透过率呈负指数函数关系。(3)发现了甲烷的超临界渗透特性,即试验压力在甲烷的临界压力附近时,气体透过率达到峰值;试验压力小于临界压力时,试验压力越大,气体透过率越大;反之,试验压力越大,气体透过率越小。研究成果可为柔性软管在海洋油气开发工程中的应用及新材料研发提供参考。(图7,表1,参20)

关键词：海洋油气柔性软管 HDPE 气体渗透超临界特性

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稠油中轻烃组分的全二维气相色谱-质谱分析

北京石油化工学院学报 2023年第2期31卷 1-7页

作者：崔雅芳李汉勇周国涛宫志东北京石油化工学院深水油气管线关键技术与装备北京市重点实验室北京102617

为了获得委内瑞拉稠油中轻烃组分的详细组成,利用全二维气相色谱-质谱分析法对稠油轻烃组分进行定性和定量分析。研究结果表明,稠油轻烃组分主要由正构烷烃、异构烷烃、环烷烃、单环芳香烃、双环芳香烃、三环芳香烃和藿烷甾烷类组成;按... 详细信息

为了获得委内瑞拉稠油中轻烃组分的详细组成,利用全二维气相色谱-质谱分析法对稠油轻烃组分进行定性和定量分析。研究结果表明,稠油轻烃组分主要由正构烷烃、异构烷烃、环烷烃、单环芳香烃、双环芳香烃、三环芳香烃和藿烷甾烷类组成;按色谱谱峰面积计算,油样中环烷烃、正构烷烃、异构烷烃含量最高,质量分数分别为32.3470%、21.9520%、21.9026%。正构烷烃进一步按碳数分布计算,谱峰集中在C14~C23,其中C16、C18、C20的质量分数分别为1.7746%、1.838%、1.6868%。根据实验分析确定油溶性降黏剂单体为苯乙烯、马来酸酐、丙烯酸十八酯。

关键词：全二维气相色谱-质谱稠油正构烷烃烃族组成碳数分布

3种内筒溢流型溶气罐结构改进设计方案的溶气性能对比分析

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环境工程学报 2021年第12期15卷 4088-4098页

作者：张怡青陈家庆丁国栋蔡小垒关顺北京石油化工学院环境工程系北京102617 深水油气管线关键技术与装备北京市重点实验室北京102617

溶气罐是溶气释放式微气泡发生系统的关键设备,其中内筒溢流型溶气罐具有结构简单、成泡粒径小等优点。提出了3种内筒溢流型溶气罐的结构改进设计方案,并对其在不同操作参数下的溶气性能进行了对比分析。为克服通过测量释气量间接表征... 详细信息

溶气罐是溶气释放式微气泡发生系统的关键设备,其中内筒溢流型溶气罐具有结构简单、成泡粒径小等优点。提出了3种内筒溢流型溶气罐的结构改进设计方案,并对其在不同操作参数下的溶气性能进行了对比分析。为克服通过测量释气量间接表征溶气量所带来的系统误差,建立了在线带压测量溶解氧的方法,并以空气在水中溶解量的变化率(即溶气效率)来直接表征溶气罐的溶气性能。结果表明:溶气效率随气液比和溶气压力的增大而增加,随液位比的升高而减小;在相同气液比、液位比及溶气压力下,气液切向进口加螺旋导叶片型溶气罐的溶气效率最高。采用响应曲面法对溶气性能相对最佳的内筒溢流型溶气罐的操作参数进行优化,预测最高溶气效率为72.43%时的最佳操作参数为:气液比为0.25,液位比为0.36,溶气压力为0.26 MPa。所得回归模型预测值与实测值的相对误差为0.87%,表明该模型可较好地分析和预测溶气罐的溶气性能。

关键词：溶气罐微气泡发生器溶解氧气液两相流响应曲面法

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射流强化非填料式溶气设备的工作性能

化工进展 2023年第6期 2977-2985页

作者：杨磻槟丁国栋陈家庆冯子夏郑佳媛深水油气管线关键技术与装备北京市重点实验室北京石油化工学院机械工程学院环境工程系

溶气设备是溶气释放式微细气泡发生系统的重要组成部分，论文基于自主设计研发的射流强化非填料式溶气设备，对其在不同操作参数下的工作性能开展了实验研究。采用WTW手持式溶解氧测定仪实施全程在线带压测量，同时以空气在水中溶解氧... 详细信息

溶气设备是溶气释放式微细气泡发生系统的重要组成部分，论文基于自主设计研发的射流强化非填料式溶气设备，对其在不同操作参数下的工作性能开展了实验研究。采用WTW手持式溶解氧测定仪实施全程在线带压测量，同时以空气在水中溶解氧浓度的变化率直接表征溶气性能。实验结果表明，新型溶气设备在低能耗下仍具有较高的溶气性能；溶气性能随气液比的增加而增加，溶气效率随着溶气压力的增加而降低，随着进水流量的增加呈现出先增加后减小的趋势，氧转移传质系数随溶气压力和进水流量的增加而增加，最佳进水流量区间为0.7-0.9m3/h。由于新型溶气设备在使用普通球阀减压释气成泡时，仍能产生高质量的微细气泡，占地面积远小于传统设备且不易堵塞，因此在实际工程应用中更具优势。

关键词：溶气设备射流强化溶气性能溶解氧浓度气液两相流多相反应

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硫酸盐还原菌对钢材腐蚀行为的研究进展

中国腐蚀与防护学报 2021年第3期41卷 289-297页

作者：马刚顾艳红赵杰北京石油化工学院机械工程学院深水油气管线关键技术与装备北京市重点实验室北京102617

综述了硫酸盐还原菌(SRB)微生物腐蚀与防护的研究现状,总结了厌氧生物膜的形成过程及对钢材腐蚀的影响,并在此基础上介绍了SRB对金属材料的腐蚀机理,包括阴极去极化机理、代谢产物腐蚀机理、Fe/FeS微电池作用机理等。分析了SRB代谢产生... 详细信息

综述了硫酸盐还原菌(SRB)微生物腐蚀与防护的研究现状,总结了厌氧生物膜的形成过程及对钢材腐蚀的影响,并在此基础上介绍了SRB对金属材料的腐蚀机理,包括阴极去极化机理、代谢产物腐蚀机理、Fe/FeS微电池作用机理等。分析了SRB代谢产生的胞外聚合物(EPS)在金属腐蚀过程中起到的作用,并详细介绍了SRB与好氧型铁氧化菌(IOB)、典型腐蚀性阴离子(Cl-/SO42-)、弹性应力以及酸性气体CO2之间的微生物腐蚀协同作用。最后系统总结了SRB腐蚀研究中较为普遍的防腐蚀手段以及最新研究进展,从而为后续SRB腐蚀与防护提供参考。

关键词：微生物腐蚀硫酸盐还原菌胞外聚合物协同作用腐蚀控制