硝基苯气相氟代脱硝反应热安全性的理论研究

为研究硝基苯气相氟代脱硝反应的热安全性,采用Gaussian98软件,运用密度泛函理论(DFT)B3LYP,在6-31G(D)基组水平上,全优化计算气相条件下氟离子对硝基苯进攻的氟代脱硝反应的微观机理,得到反应路径并通过IRC验证,并对反应过程中反应物,各中间体、过渡态、产物进行分子几何构型优化,标准热力学函数计算。理论计算研究表明:该反应属于SN2亲核取代反应;反应能垒较低,反应所需能量可以从过程R→IM1和TS3→P所释放的能量(279.06 kJ/mol,143.34 kJ/mol)中获得;与席曼反应相比较,该反应速率下降3个数量级,热安全性更高,符合化工工程设计的本质安全化要求,具有广阔的应用前景。     

Investigation of the propensity of sulfide concentrates to spontaneous combustion in storage

Spontaneous combustion of sulfide concentrates can cause many serious problems during storage. In this study, two representative samples (sulfur-rich sulfide concentrate and iron-rich sulfide concentrate) were investigated for the self-heating behavior using the crossing-point temperature (CPT) method. The corresponding apparent activation energies were determined, 13.7366 kJ/mol for iron-rich sulfide concentrate and 21.3817 kJ/mol for sulfur-rich sulfide concentrate. Furthermore, the surface temperatures of sulfide concentrate stockpiles in different seasons were also measured by a thermal image apparatus. It was found the temperature for iron-rich sulfide concentrate stockpile was higher than that for rich-sulfur sulfide concentrate stockpile. These research results show iron-rich sulfide concentrate exhibits stronger propensity to spontaneous combustion than sulfur-rich sulfide concentrate. Particular attention should be paid to the fire hazard of iron-rich sulfide concentrate in daily safety check work. The combination of the CPT method with the infrared thermal image measurement provides a new approach for the risk assessment on the propensity of sulfide concentrates to spontaneous combustion during the production, storage and transportation. The useful data and experience achieved in this investigation can be also referenced in similar cases later.     

水库水体热分层的水质及细菌群落分布特征

作为重要的城市饮用水源地,水库是人工筑坝形成的特殊类型的水体,其水质直接影响居民的饮用水安全.为揭示北京市饮用水源地密云水库的秋季分层特征和细菌群落的垂直变化,于水体稳定分层期(秋季)在水库进行采样,应用16S rDNA末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)和定量PCR等方法研究了密云水库水体细菌群落的垂直分布特征,并利用聚类分析、多元统计分析揭示细菌群落与环境因子之间的响应关系.结果表明:(1)密云水库水体温跃层位于水深20～30 m处,水温范围在15～19℃,聚类分析将7个采样水层划分为好氧区(上层)和缺氧区(下层)两类,温度、DO、pH在15 m以下逐渐降低,电导率、氨氮、硝态氮、亚硝态氮及总氮在15 m后发生显著变化,水体水质表现出明显的垂直分布特征;(2)RDA分析结果显示,上下水层的溶解氧、pH、电导率、氨氮、硝态氮和亚硝态氮存在较为明显的垂向变化,是影响密云水库细菌群落垂直分布的主要环境因子;(3)总细菌的数量随水深变化的波动较为明显,其中好氧区细菌的Shannon-Wiener指数和T-RFs片段数明显高于缺氧区,说明秋季密云水库水体中细菌群落分布存在显著的分层现象.本研究探究了水体热分层对水库水质及细菌群落的影响,可为预测水质变化和水库管理提供科学依据.     

炼化浓盐水处理与资源化工艺探讨＊

炼化污水深度处理回用是各炼化企业节水减排的主要措施之一。炼化企业反渗透(简称RO)污水脱盐回用装置在运行中暴露出末端高含盐污水的处置难题,影响了污水回用生产的连续运行。文章阐述近年来炼化企业高含盐污水处置现状、存在问题、国内外处理技术及发展趋势,在此基础上针对炼化企业特点,提出以热法、膜法为核心技术的浓盐水处理工艺耦合方案,为炼化企业解决污水回用瓶颈技术难题、实施污水"零排放"与发展循环经济提供借鉴与参考。     

季铵盐离子液体改性活性炭及其热安全性研究*

为进一步提高活性炭对VOCs的吸附性能和热安全性,采用铵盐类离子液体改性原始活性炭,优化其理化性质。结果表明:改性活性炭表面生成新的无机盐化合物,C=O、-OH、C-O、-COOH和C-S基团增加;孔隙结构增多且分布均匀,比表面积及微孔体积增大;改性后活性炭对甲苯的吸附量提高3.14倍,吸附效率明显提升;在固定碳的燃烧阶段,改性活性炭活化能为54.44 kJ·mol-1,是改性前活性炭的1.38倍,活化能增大,物质稳定性增强;当粒径为120~150目及200目以上时,改性前后活性炭的自燃温度分别从328.4 ℃、319.3 ℃增长至355.1 ℃、345.7 ℃。因此,负载季铵盐离子液体可有效提高活性炭吸附性能和热安全性,研究结果可为优化VOCs处理工艺提供参考。     

喷射火对输油管道热影响实验平台设计与验证*

为研究油气并行管道中,天然气管道喷射火对相邻输油管道内流体与管壁的热影响,设计并搭建天然气喷射火对输油管道热影响实验平台。实验平台由环道及冷却系统、火焰系统、控制及数据采集系统3个部分组成。完成平台搭建并验证环道系统气密性后,以0#柴油为介质,开展验证实验。研究结果表明:火焰系统工作可靠且可控,冷却系统能够将柴油温度控制在初馏点以下,数据采集系统能够正常采集油品压力、温度、流量、管壁温度、火焰温度等预定数据,实验平台具备一定可行性与安全性。实验平台可进行在不同管道规格及材质、火灾形式、油品介质及流速条件下的热影响实验。实验平台结合材料性能进行测试,可研究喷射火对管材性能的影响,为油气并行管道的安全运行提供相关实验依据。     

航空压力环境对锂离子电池热解气体爆炸极限影响*

针对航空锂离子电池热失控释放气体安全性研究不足的问题,采用气体拉曼光谱技术、气相色谱仪(Gas Chromatography,GC)和质谱(Mass Spectroscopy,MS)耦合来探究压力和荷电状态(State of Charge,SOC)对锂离子电池早期故障气体类型、气体动态演变及气体潜在危险性等特征的影响规律,同时综合考虑压力、电压和电池温度等多种因素分析锂离子电池热失控危害。研究结果表明:电池SOC越高且环境压力越低,电池越早触发热失控,爆炸极限越宽,其中30 kPa下100%SOC电池热解气体爆炸极限为8.01%~53.35%;SOC和环境压力越高,电池热失控越危险,释放的气体体积越多;CO,CO2,PF3,C2H4及电解液（C3H6O2、C3H6O3、C4H8O2）等气体可作为航空锂离子电池早期故障诊断特征。研究结果对保障锂离子电池在航空领域的安全运输及应用具有重要意义。     

极端温度下帐篷内部热环境适应性实验及模拟研究*

为揭示民用救灾帐篷热环境适应性变化规律,通过大尺度环境气候舱构建高温与低温环境,采用Ansys Fluent商用软件代码进行仿真验证,并对帐篷蓬围结构和内部热环境分布变化规律进行实验与数值模拟。研究结果表明:使用大尺度环境舱直接进行模拟帐篷内外热环境变化可行,其内部热环境变化规律与实验基本一致;帐篷特殊的篷围结构导致高温环境下帐篷内部温度高于外界,帐内人员头部和脚部温差可达5 ℃,低温环境下帐篷同一高度横向区域温度对称分布,在中心区域温度较低,边缘和中心温差近8 ℃。     

不同聚合度的聚磷酸铵灭火性能研究*

为考察聚磷酸铵（APP）干粉灭火剂的聚合度对其灭火性能的影响,选用3种不同聚合度的APP,结合其晶体结构、粒度分布及热性能测试,并通过粉体杯式燃烧器进行小尺寸灭火实验,对比3种样品的灭火性能及灭火机理,研究聚合度与其灭火性能的关系。热性能测试结果显示,聚合度的升高会导致APP的热稳定性下降,随着聚合度从80升至1 500,其初始分解温度从326.11 ℃降低至321.54 ℃,失重率从75.21%增加至79.66%。实验结果表明:随着APP聚合度的增加,火焰降温速率升高,最小灭火浓度（MEC）降低,灭火性能增强,当聚合度为1 500时,MEC为118.143 g/m3。聚合度的升高有助于APP在进入火场后更早、更充分地与火焰发生反应,从而使灭火性能得到提升。     

热电厂再生水回用工艺分析

介绍一套日处理量14 400 t的再生水回用工艺,该工艺应用预处理+反渗透工艺深度处理二级城市污水并将产水回用于热电厂的循环冷却水及锅炉补给水的源水,分析了该工艺关键单元的特点。运行结果表明:该工艺可行,产水各项指标满足该热电厂对回用水的要求。最后,对工艺运行过程中出现的问题提出解决办法和改进建议。