程炎
- 作品数：9 被引量：21H指数：4
- 供职机构：清华大学化学工程系更多>>
- 发文基金：国家重点基础研究发展计划国家科技支撑计划中国石油科技创新基金更多>>
- 相关领域：化学工程石油与天然气工程水利工程更多>>
- 热等离子体煤焦油裂解制乙炔过程实验研究
- 利用热等离子体高温、高焓和高反应活性的特点,可实现碳氢类物质直接向乙炔高效转化的毫秒级反应过程。目前,本研究组将氢等离子体应用于煤裂解制乙炔过程已取得重要进展,深入研究了煤向乙炔转化的规律和定向控制。为进一步拓宽热等离子...
- 程炎颜彬航程易
- 关键词：煤焦油热等离子体乙炔
- 文献传递
- 热等离子体超高温化学转化的过程研发和应用进展被引量：8
- 2016年
- 概述了热等离子体超高温化学转化的原理、研发和应用进展。热等离子体可提供超高温反应条件,以及具有可调控的氧化、还原或惰性的气体氛围的优点,因而是一种独特的化工外场强化手段,可为劣质化石化原料以及一些工业中间产物及废弃物的清洁、高效转化提供新的技术方式,也成为现代反应工程的重要前沿领域之一。同时,热等离子体化学转化过程反应条件苛刻,是传递和反应强耦合的复杂过程,如何将热等离子独特的反应性质与物质转化需求合理结合,实现过程的清洁、高效、可控,并保证过程的经济性,是科研探索和工业实践中必须面对的问题。本文以典型热等离子体化学转化过程展开讨论,包括等离子体法乙炔、固废物处理、纳米材料制备等,展望了热等离子体技术在能源、化工、环境、材料等领域独特的发展前景。
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- 关键词：热等离子体超高温乙炔纳米材料
- 煤/煤焦油/沥青质的热等离子体裂解特性比较分析被引量：5
- 2015年
- 针对化石资源劣质化和大宗低价值化工中间产品的反应工程新问题,提出利用热等离子体超高温特性实现极端条件下难利用原料的高效清洁转化,重点探讨并比较了煤化工中的原煤、煤焦油和石油化工中的沥青质的热等离子体裂解特性。通过热等离子体裂解实验室小试装置考察了3种典型原料的裂解行为,结果表明,煤焦油和沥青质具有高于煤的转化率和乙炔收率;建立了基于热力学的热等离子体裂解反应过程的能量平衡分析方法,模拟计算了不同操作条件下各原料在兆瓦级中试装置上的裂解结果,给出了相同等离子体能量注入的条件下不同原料裂解过程的物流和能流关系;并进一步模拟分析了原料间混合裂解的混料配比对裂解气的影响,为热等离子体裂解过程的工业原料筛选和原料混合裂解提供了科学依据。
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- 关键词：多相反应器热等离子体碳氢化合物乙炔
- 热等离子体煤裂解制乙炔的转化规律与定向控制
- 2016年
- 煤炭资源的清洁、高效转化和利用是缓解石油资源短缺、保障我国能源安全的关键。热等离子体煤裂解一步法制乙炔工艺具有流程短、水耗少、碳排放低等特点,是一条极具前景的煤直接转化路线。该过程在超高温下实现煤粉的毫秒级转化,目前国际上尚未实现工业化。该研究实验和理论并重,研究了等离子体反应器内煤粉的裂解特性及复杂的气固流动和反应行为。该研究自主设计、开发了等离子体煤裂解实验装置,考察了典型煤种的超高温裂解特性。实验结果表明了过程的煤质依赖性,为工业过程的煤种筛选提供了科学方法和实验依据。通过对不同升温速率下的煤粉热解情况的考察比较,全面认识了煤的热解特性,为快速热解选煤实验平台提供了理论基础。基于大量热解实验数据改进了煤粉脱挥发分动力学模型,使其具有良好的煤种适用性和预测精度;进而建立了耦合煤质分子结构、颗粒内部传热、颗粒—流体间传热—反应等要素的跨尺度气固反应流动模型,实现了对2 MW和5 MW工业反应器内煤粉裂解行为的三维复杂热态模拟,与工业反应器的运行数据符合良好,准确地揭示了反应器的放大效应和过程的颗粒尺寸依赖性。
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- 关键词：煤乙炔热等离子体计算流体力学
- 热等离子体煤制乙炔裂解气烃类循环过程分析被引量：6
- 2015年
- 针对等离子体煤裂解制乙炔过程,提出了将过程裂解气中副产的烃类分离,循环输入等离子体反应器的新型工艺流程。基于新疆天业2 MW示范平台装置的典型运行参数,采用热力学分析手段,理论上分析了该工艺流程对于体系乙炔产量、单位质量乙炔煤耗和裂解电耗等的影响。结果表明,裂解气烃类循环可以有效提高裂解气中乙炔浓度和产率,同时减少煤粉输送气等流程气体的使用。典型操作条件下,采用裂解气烃类循环工艺可以增加35.6%的乙炔收率和13.4%的氢气收率,降低30%的单位乙炔煤耗和裂解电耗,是高效可行的优化方案。
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- 关键词：多相反应器煤热解等离子体碳氢化合物
- 氢氩等离子体热解煤焦油制乙炔结焦机理分析
- 2015年
- 氢氩等离子体热解煤焦油在反应过程中产生的结焦物,主要是由气态碳气相沉积和煤焦油缩聚反应产生的。分析表明,结焦物在不同的操作条件下性质具有较大差异,结焦物中的各元素含量和平均粒径也会随着反应条件的变化而出现差异,碳纳米纤维状的结焦物主要在低氢气浓度和低输入比焓条件下产生;片状和球状结焦物主要在高氢气浓度和高输入比焓下产生;结焦物的石墨化程度随着反应气氛中氢气浓度增加而减弱。煤焦油反应过程中的转化程度越高结焦越严重,控制反应温度和提高气相反应中的氢浓度越可以控制反应过程中的结焦。
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- 关键词：热解热等离子体乙炔
- 沥青质热等离子体裂解热力学的分析被引量：3
- 2015年
- 针对重油溶剂脱沥青过程中产生的大量沥青质,提出利用热等离子体超高温的极端反应条件,实现沥青质高效处理的热化学转化方案。采用热力学分析的方法,分析额外加入氢气、清焦气体(水蒸气或二氧化碳)和共裂解烃类(甲烷、乙烷、丙烷)对于沥青质热等离子体裂解制乙炔过程气相体系的影响。分析结果表明,在2 MW热等离子体裂解中试装置上,沥青质的最优处理量约为407 kg/h,并可获得约210 kg/h的乙炔;额外加入氢气和清焦气体不利于生成乙炔,额外加入的氢气量应低于15 kg/h;清焦气体的加入量应低于50 kg/h;加入共裂解烃类,可显著提高裂解气中乙炔的含量。裂解气温度的提高、气相有效碳氢质量比的增大和惰性因子的减小是提高裂解气中乙炔含量的有效手段。
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- 关键词：沥青质热等离子体乙炔热力学分析
- 热等离子体裂解甲烷制乙炔过程的数值模拟被引量：4
- 2019年
- 针对热等离子体甲烷裂解过程,建立了直流电弧反应器的数值模型,使用磁流体力学理论对反应器内的电弧和流场进行数值模拟,考察了电弧运动变化的规律和射流场特点,并分别耦合热力学平衡模型和宏观动力学模型探索了裂解反应的特点及其与电弧的相互影响关系。结果表明反应器内电弧做规律运动和形态变化,惰性无反应气氛下电弧形态变化不显著,运动平稳。放电区发生反应时,一方面气体的组成及热力学性质发生迅速变化,气体放电特性受到影响,等离子体的稳定性下降,化学反应是等离子体不稳定性的重要来源。另一方面,反应和扩散的特征时间小于电弧运动变化的特征时间,各物质在空间的分布较为均匀,受温度场非均匀性的影响较小,模拟的甲烷转化率和乙炔收率与实验结果相近。本工作尤其是等离子体物理模型与甲烷裂解化学反应模型的耦合,为理解热等离子体裂解相关过程提供了直接的帮助和指导。
- 李天阳安航李岳REHMET Christophe程炎程易
- 关键词：甲烷乙炔热等离子体电弧稳定性磁流体力学
- 热等离子体煤焦油裂解制乙炔过程实验研究
- 利用热等离子体高温、高焓和高反应活性的特点，可实现碳氢类物质直接向乙炔高效转化的毫秒级反应过程.目前，本研究组将氢等离子体应用于煤裂解制乙炔过程已取得重要进展，深入研究了煤向乙炔转化的规律和定向控制.为进一步拓宽热等离子...
- 程炎颜彬航程易
- 关键词：煤焦油热等离子体乙炔
