苯和甲苯硝化及磺化反应热危险性分级研究

首先介绍了化工工艺热安全性的内涵,并从反应过程热危险性分析的方法学出发,介绍间隙、半间歇化学反应工艺热危险性分级研究的总体思路及方法。然后,围绕甲苯和苯的硝化、磺化反应,用全自动反应量热仪(RC1e)和加速度量热仪(ARC)测定其反应过程的绝热温升(△Tad)、目标反应所能达到的最高温度(TM)、分解反应最大速率到达时间(θD)等参数。运用风险评价指数矩阵法(方法1)和基于失控过程温度参数的热危险评估法(方法2)分别对其硝化和磺化反应过程的热危险性进行了分级评估。结果表明,这两种方法具有良好的一致性;给定工艺条件下甲苯和苯的一段硝化反应过程的热危险度等级较低;而磺化反应的热危险较高。尽管这两种方法还有一定的局限性,但对于间歇、半间歇合成工艺的本质安全化设计、工艺热危险性的评估具有重要的参考价值和实用意义。     

混酸中甲苯半间歇硝化过程的危险性研究

为了解甲苯在混酸中硝化的危险性,用差示扫描量热法(DSC)测试甲苯、混酸及一硝基甲苯的热分解情况,用反应量热仪(RC1e)研究搅拌速度、温度及硝酸过用率3因素对目的反应的影响。结果表明,混酸分解温度最低,而当目的反应的3因素出现异常,以及反应过程中发生冷却失效时,均可导致硝化反应体系不稳定,此时若不停止加料,并采取措施,易引起混酸的分解,进一步可引起一硝基甲苯的分解,导致严重后果。     

基于NO_x的平焰燃烧加热炉最佳过剩空气系数的数值研究

采用数值模拟的方法,对不同过剩空气系数下平焰燃烧加热炉火盘直径、炉膛温度标准差系数和出口NO质量分数进行了研究。结果表明:随着过剩空气系数的增加,火盘直径减小,炉膛温度标准差系数先减小后增大再减小,出口NO质量分数先增大后减小,研究炉型的最佳过剩空气系数为1.075。     

裂隙倾角对典型海底金属矿多裂隙围岩流热耦合的影响

为探究裂隙倾角对三山岛金矿多裂隙围岩流热耦合的影响,基于三山岛海底矿体测量数据建立多裂隙围岩流热耦合模型,应用COMSOL Multiphysics将三维裂隙降维简化,分析裂隙倾角在流热耦合过程中对渗流场中裂隙出口流量、渗流速度以及对温度场中的传热时间、温度分布、裂隙出口温度的影响。结果表明：离散裂隙的倾角对渗流场和温度场有明显的控制作用。地热水的渗流速度随着与入口处距离的增加总体呈现先减小后平稳流动最后增大的趋势,随着时间的推移裂隙出口流量皆呈现出不断减小的趋势;裂隙围岩距离巷道越远温度越高,不同裂隙倾角附近围岩的等温线分布明显不规则。     

Aspen Plus模拟计算在苯硝化HAZOP风险分析中的应用

为提高石油化工装置过程风险分析的准确性,建立一种将过程模拟融入危险与可操作性分析(HAZOP)的HAZOP-Aspen Plus定量风险分析方法。基于传统HAZOP分析结果,通过化工流程模拟软件Aspen Plus建立分析对象(苯硝化)的流程模型。利用灵敏度分析功能模拟过程参数对目标参数的影响,根据设备安全控制要求,获取过程操作参数的安全范围,实现HAZOP偏差定量化分析。将此方法应用于某公司硝基苯生产中硝化工段的风险分析中。结果表明,该方法可用来直观反映偏差对系统的影响,实现HAZOP偏差量化分析,进而提出有针对性的防护措施。     

惰化降温耦合作用下的采空区低温CO2注入流量与温度研究

为了更好地使用LCO_2预防采空区煤自燃安全事故,结合宣东二号煤矿Ⅲ3煤层209工作面的实际条件,利用FLUENT数值模拟的方法,分别研究了低温CO_2的不同注入流量与温度对采空区氧化带内最高点温度、氧化带宽度和最大高温区域温度的影响。发现随着注入流量的增大,氧化带宽度与温度先逐渐下降后趋于平缓,注入温度的下降对回风侧高温点影响不大,而能将入风侧采空区最大高温区域温度降低。研究表明,注入流量增大到一定程度后对缩小采空区氧化带宽度的作用变小,而注入温度的下降对回风侧存在高温发火危险的采空区降温效果不佳。     

二沉池污泥上浮的控制策略

河北大城县污水处理厂采用以氧化沟为主体的污水处理工艺,分析了二沉池污泥上浮产生的原因.认为硝化程度高、污泥在二沉池中停留时间过长是引起污泥上浮的主要原因.采取了减小氧化沟中的溶解氧以降低硝化反应的程度、合理调控二沉池的运行、加大污泥回流量和剩余污泥的排放量等措施后,污泥上浮现象得到有效控制,水厂运行逐渐恢复正常.     

深水测试地面流程节流油嘴段温压场研究*

为对深水高压气井测试地面流程中的节流油嘴段的温压场及水合物生成情况进行研究,采用数值模拟的方式对整个节流管路进行气体流动特性分析。并利用P-T图回归公式法,得出不同温压场条件下的水合物生成情况,进行水合物生成范围对比。结果表明:针阀出口后端气体速度随着管路入口压力和针阀直径的增大而增大,随管路出口压力的增大而减小,而气体温度随管路入口压力、管路出口压力、针阀直径的变化趋势与之相反。管路入口压力的递增、管路出口压力的递减以及针阀直径的递增,都会导致针阀突变径处的速度场、温压场波动更加剧烈,并使得水合物生成范围扩大。     

烷基苯联合装置风险及控制研究

烷基苯联合装置含有国家安全监管总局首批重点监管的15种危险化工工艺中的加氢工艺、烷基化工艺两种,装置工艺介质为易燃、易爆、有毒及强腐蚀性物质,生产中潜在危险性较大;开展工艺风险研究,落实控制措施,对于提高装置本质安全性具有极为重要意义.首先探讨了工艺危险和要害部位,确认装置主要风险为火灾、爆炸和毒性危害;然后应用HAZOP方法,以加氢反应进料加热炉、烷基化反应器为分析对象,研究了工艺状态参数温度、压力、物料流量等方面出现偏差的原因、后果及安全措施;还对氢气泄漏发生火灾、爆炸和苯泄漏发生火灾、爆炸、人员中毒进行了事故后果定量分析,提出了相应的安全措施,以消除或降低工艺危险,保障装置安全.     

某刚构桥承台水化热温度场研究与施工控制

以某特大刚构桥的承台大体积混凝土为实例,进行水化热模拟分析与实测数据相比较,在此基础上优化水化热在施工中的影响。通过MIDAS/FEA有限元软件对承台建立实体模型,对比分析有(无)管冷、冷却水的入水温度、水的流量、水管直径和混凝土入模温度对水化热温度场的影响。模拟结果表明:模拟数据与实测数据基本相同,采用冷却水管、降低入水温度、增大水的流量、减小混凝土入模温度,可以有效降低混凝土的水化热反应所产生的温度。     

隧道半横向排烟模式下不同排烟口分布的温度场数值模拟研究

结合某过江盾构隧道,基于三维流体动力学模拟仿真软件平台,建立三维仿真模型,研究火灾发生在隧道盾构段典型区段时,排烟开口在火源上下游不同的分布模式时烟气层的温度场分布。通过分析模拟结果可知:随着火源上游排烟开口逐步增加,火源上游烟气逆流长度和蔓延速度都相对稳定而后又逐步增长,火源下游的烟气蔓延长度先减小而后又基本趋于稳定,下游烟气沉降高度则有所升高;火源位置处正上方温度则随着上游排烟开口的个数逐步增加而逐渐升高。而从其他的排烟开口变化模式模拟结果可知:随着排烟开口面积或者开口间距的逐步增大,烟气蔓延的速度先增加而后又逐步减小,且开口间距为30m左右时烟气蔓延速度相对较慢;排烟开口宽高比对烟气蔓延影响较小。所获得的结论将有助于相关类型工程的设计和管理。     

太阳辐射对纯液体蒸发行为影响的实验研究

通过蒸发实验,考察了太阳辐射对液体苯、甲苯和乙醇蒸发行为的影响.实验结果表明,苯和甲苯表面温度随时间呈现出先降低后升高的趋势,而乙醇则呈现出先降低后恒定的趋势,且环境风速越大,这种变化趋势就越明显.液体表面温度的变化不但与太阳辐射强度以及环境风速的大小有关,还与液体本身的物理性质(如热容、蒸发潜热和饱和蒸气压)有关.因此,在预测液体的蒸发速率时,必须考虑太阳辐射或周围热辐射源对液体表面温度的影响.     

Numerical simulation of flue gas desulfurization characteristics in CFB with bypass ducts

A new process of flue gas desulfurization in circulating fluidized bed with flue gas bypass ducts is presented. k–? Model, Discrete Phase Model and Finite-Rate Chemistry Model are proposed to simulate the desulfurization process characteristics in circulating fluidized bed reactor. The proposed model is validated by the comparison of experimental data and simulation results. The results show that the desulfurization reactor with bypass ducts is superior to the reactor without bypass ducts. The reactor with bypass ducts has higher desulfurization efficiencies and lower flow resistances than the reactor without bypass ducts, and it is more suitable for flue gas flow variation. Desulfurization reaction rate is controlled by absorption reaction on sorbent particles surface. When water content and Ca/S ratio increase, desulfurization efficiency of the reactor with bypass ducts increases. When SO₂ concentration increases, desulfurization efficiency decreases.     

掘进巷道风流温度分布规律的数值模拟

根据紊流状态下的守恒原理 ,导出了描述掘进巷道风流紊流流动和温度分布的微分方程。通过对矿内风流流动及热力过程的理论分析及现场实测 ,系统地开展矿内风流流场和风流温度场的分布规律及其耦合作用机理的理论分析与研究 ,并利用PHOENICS程序进行数值模拟 ,初步得出了矿井掘进巷道风流温度与各种参数的变化规律。掘进巷道风流温度随风速提高呈负幂函数规律降低 ,随入风流温度升高而线性升高。     

氧气瓶内附油脂充氧过程爆炸分析与计算

分析总结了氧气钢瓶物理爆炸和化学爆炸的原因。针对2009年某市发生的一起氧气瓶内含油脂爆炸事故,系统分析了国内曾经发生的几次因油脂导致气瓶爆炸事故。油脂进入到氧气瓶内大都是由于误操作。油脂与高压纯氧接触会发生剧烈的自燃氧化放热,使瓶内的氧气迅速升温升压,超出气瓶承压极限导致爆炸破裂。分析比较发现由油脂导致的气瓶爆炸,其破坏程度不如混入可燃气体导致的气瓶爆炸剧烈,一般不是粉碎性爆炸。在正常的充氧过程中,氧气瓶温度会升高,采用变质量热力学中的方法,计算说明气瓶在充装过程中氧气温度的具体变化。充氧温度计算为充氧工作人员提供参考,如发现异常情况,可以及时地控制和预防。由现场压力表可知氧气瓶在充装至12MPa时发生爆炸,而氧气瓶最小爆炸压力为37.6MPa,油脂燃烧放热,计算可知致使钢瓶爆炸破裂所需要的最小油脂量,为66.4-79.6g。不同的充装压力下发生爆炸,所需要的最小油脂量不同,充装压力越高,爆炸所需要的最小油脂量越少。     

基于热爆炸理论的煤燃点确定及动力学分析

为准确判断煤燃点,提高煤自燃灾害防治能力,依据热爆炸理论,结合煤自燃过程放热曲线,将煤自燃升温过程中微分热流曲线上第1处极小值点作为煤的燃点,计算煤着火前后放热过程动力学参数变化.结果表明:随升温速率增加,煤自燃反应放热过程逐渐向高温区域移动,煤燃点逐渐增大,反应的活化能逐渐减小;同一升温速率下燃点之后煤的活化能增大;...     

基于Fluent/Matlab的地下水流速对交叉流模式热泵性能的影响分析

为了分析地下水源热泵系统地下水交叉流对系统性能参数的影响,基于Fluent/Matlab搭建了协同仿真平台,对多年运行的地下水源热泵系统进行了仿真计算。通过分析可知,当地下水流速较高时,年平均抽水温度保持含水层的初始温度不变,机组COP(EER)及系统能效比在运行周期内保持不变;地下水流速越大,热泵系统抽水温度越趋于稳定,地下水冷水锋面越远离抽水井向水流下游偏移,抽水井附近含水层温度场越稳定,机组COP及系统能效比值越高,于维持系统的长期稳定运行越有利。     

水幕排烟系统对烟气控制及排烟效率的影响研究

为探明水幕排烟系统对隧道内烟气控制和排烟效率的影响,通过火灾动力学求解器(FDS)研究不同排烟风量下隧道内烟气、温度和速度分布。结果表明:排烟量小于100 m3/s时,水幕无法有效地阻隔有毒烟气的蔓延;当火源热释放速率(HRR)为10、20及30 MW时,排烟量分别为100、160和180 m3/s,能将烟气限制在水幕排烟系统内;在水幕的作用下,水幕外的温度分布均满足人员逃生的需要(小于80℃),在水幕排烟系统中烟气控制要比温度控制更为重要;相同火源HRR下,排烟口的排烟效率随着排烟量先增大后减小;排烟口的吸穿效应在水幕排烟系统中很难出现,排烟口吸入位于隧道底部混有大量新鲜空气的烟气是造成排烟效率降低的主要原因。     

基于FLACS的CH4/CO2/air混合气爆炸参数分析

利用FLACS软件分析初始压力、初始温度对CH4/CO2/air混合气的爆炸温度、最大爆炸压力的影响;并与计算值对比。结果表明:①初始压力对爆炸温度、爆炸前后压力比影响可以忽略。常温变压条件下二氧化碳浓度增加,爆炸温度与爆炸前后压力比基本呈线性降低。常压变温条件较复杂,二氧化碳浓度升高爆炸温度降低;初始温度对低浓度（<15%）二氧化碳混合气爆炸温度几乎没有影响,而高浓度（>15%）二氧化碳混合气爆炸温度随初始温度增加而升高;最大爆炸压力随二氧化碳浓度以及温度升高而降低。②在设定条件下,低浓度（5%~10%）二氧化碳混合气爆炸温度计算值与模拟值相对误差小于5.5%,吻合较好;最大爆炸压力计算值与模拟值相对误差在6.5%～10.5%之间。