基于外场扰动的固液相变储能主动强化换热技术

1

作者 翟祥瑞 张伟 +4 位作者 张倩倩 曲玖哲 杨绪飞 邓雅军 宇波 《化工学报》 北大核心 2025年第4期1432-1446,共15页

相变储能技术在促进波动性可再生能源消纳以及利用峰谷价差实现低成本供能等领域具有广阔的应用前景。由于大多数固液相变材料热导率低且相变储能系统中对流效应弱等因素,导致相变储能系统储热/释热速率慢,发展高效固液相变换热强化技... 相变储能技术在促进波动性可再生能源消纳以及利用峰谷价差实现低成本供能等领域具有广阔的应用前景。由于大多数固液相变材料热导率低且相变储能系统中对流效应弱等因素,导致相变储能系统储热/释热速率慢,发展高效固液相变换热强化技术已成为该领域的研究热点。现有研究大多通过相变材料热物性调控、换热结构优化等被动式方法来强化固液相变换热,而基于外场扰动的固液相变换热主动强化技术相关研究较少。为此,系统综述了国内外基于外部磁场、电场、声场以及多场耦合等条件下固液相变主动强化换热技术研究的最新进展,分析了外场主动强化固液相变换热的原理、关键控制参数以及应用前景等,为发展基于外场扰动的固液相变主动强化换热技术提供了良好的科学借鉴和工程指引。 展开更多

关键词 储能 相变 传热 整体优化 外场扰动 主动强化

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基于Unity3D的焊接机器人虚拟现实仿真技术研究 被引量：34

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作者 高国雪 高辉 +2 位作者 焦向东 周灿丰 王龙 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2018年第3期19-22,共4页

以一个6自由度关节型焊接机器人为对象,对其进行了虚拟现实仿真技术的研究,提出了一种基于Unity 3D引擎、使用C#语言开发的虚拟现实仿真系统的设计。研究内容包括:三维建模和优化处理、模型及场景的实时加载、人机交互界面的设计、运动... 以一个6自由度关节型焊接机器人为对象,对其进行了虚拟现实仿真技术的研究,提出了一种基于Unity 3D引擎、使用C#语言开发的虚拟现实仿真系统的设计。研究内容包括:三维建模和优化处理、模型及场景的实时加载、人机交互界面的设计、运动仿真、虚拟机器人与实际机器人的运动同步和位姿同步、简单临场感的实现、碰撞检测功能。通过对焊接机器人虚拟现实技术的研究,可以有效降低焊接过程中操作人员的作业风险,对焊接机器人工作过程中的远程监控具有较大的研究意义。 展开更多

关键词 UNITY 3D 虚拟现实 机器人 碰撞检测 焊接

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海洋油气柔性软管环空状态检测研究及应用 被引量：6

3

作者 王凯 张熠 +2 位作者 喻西崇 王立佳 何元涛 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期155-160,共6页

海洋油气柔性软管的环空状态检测是管道实现完整性管理的重要前提和基础。针对海洋油气柔性软管典型结构,开展了环空气体、液体和腐蚀剥离物采样、环空体积检测、外保护层泄漏检测等检测系统的主要设备及工作流程研究,并在中国南海某油... 海洋油气柔性软管的环空状态检测是管道实现完整性管理的重要前提和基础。针对海洋油气柔性软管典型结构,开展了环空气体、液体和腐蚀剥离物采样、环空体积检测、外保护层泄漏检测等检测系统的主要设备及工作流程研究,并在中国南海某油田在役柔性软管现场进行了初步测试。通过环空浸没及剩余体积测试、注氮-保压-泄压全过程压力监测、气态样本组分分析、液态样本离子浓度及pH测定、固态沉积物扫描电镜和能谱仪多点测试、微区拉曼光谱测试等多种方法,评估了软管外保护层的完整性以及环空金属的腐蚀程度。结果表明,软管环空的液体可能来自于外保护层渗入的海水,液体浸没率较高且酸性较强,对环空金属的腐蚀风险较大。本文研究为海上油气柔性软管的安全保障提供了技术支撑。 展开更多

关键词 柔性软管 气体渗透 水蒸气冷凝 环空状态 无损检测

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含水稠油在纳米-微波协同下的降黏实验研究 被引量：8

4

作者 李汉勇 高航 +1 位作者 秦守强 王业骢 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期179-186,共8页

为降低含水稠油黏度,提高其输送能力,提出了纳米催化剂和微波协同作用的降黏方式。通过响应面实验设计方法,以微波加热功率、加热温度和纳米催化剂浓度为影响因素进行研究,测量得到不同情况下的黏温曲线,通过测得的黏度计算降黏率。通... 为降低含水稠油黏度,提高其输送能力,提出了纳米催化剂和微波协同作用的降黏方式。通过响应面实验设计方法,以微波加热功率、加热温度和纳米催化剂浓度为影响因素进行研究,测量得到不同情况下的黏温曲线,通过测得的黏度计算降黏率。通过优化得到不同含水率下的最优降黏处理方法,探究油包水型稠油乳状液在不同含水率下3种因素间的相互作用以及含水率变化对纳米-微波协同降黏效果的影响。实验结果表明,在同一含水率下,降黏率随催化剂浓度的增加而增大,随微波功率的增大先增后降,随温度的变化规律与含水率的大小有关。对于不同含水率的稠油,为达到最优降黏效果,随着含水率增大,所需催化剂浓度先增后降,所需的微波功率相近,而温度有一定差别。说明高含水的油包水型乳状液的降黏效果更优,这可为稠油降黏技术提供理论依据。 展开更多

关键词 油包水型乳状液 微波 纳米催化剂 降黏 响应面法

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基于低损耗热压缩的新型液氢加氢站工艺系统构建 被引量：1

5

作者 王莹 李汉勇 +2 位作者 姜雨欣 陈尚飞 韩东旭 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期15-21,共7页

为解决国内现有液氢加氢站中核心设备短期内无法实现国产化以及液氢站加注过程中氢浪费量过大等问题,基于机械压缩增压和热压缩增压机理,构建了基于低损耗热压缩的新型液氢加氢站工艺系统,并利用Aspen HYSYS软件对该新型液氢加氢站工艺... 为解决国内现有液氢加氢站中核心设备短期内无法实现国产化以及液氢站加注过程中氢浪费量过大等问题,基于机械压缩增压和热压缩增压机理,构建了基于低损耗热压缩的新型液氢加氢站工艺系统,并利用Aspen HYSYS软件对该新型液氢加氢站工艺系统进行了稳态模拟,得出了系统运行工况参数,确定了优化工艺方案。在此基础上对现有液氢加氢站和新型液氢加氢站系统及其热压缩模块分别进行了能耗分析,结果表明,现有的“增压与汽化并行”式液氢加氢站系统比能耗为0.912 kWh/kg,而低损耗热压缩的新型液氢加氢站系统比能耗为0.322 kWh/kg,其比能耗比现有液氢加氢站降低了64.8%。这表明基于低损耗热压缩的新型液氢加氢站系统更节能,系统中关键部件的[火用]效率也更高。 展开更多

关键词 液氢站加氢站 热压缩 机械功增压 HYSYS模拟 能耗分析

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海底气液多相流混输管道电伴热的热能节省特性研究 被引量：1

6

作者 王凯 苑世宁 张超 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期221-229,共9页

针对海底气液混输管道面临的结蜡、胶凝、摩阻过大等流动安全保障问题,提出了热能较为节省的电伴热方式。相对于常见的平台加热方式,基于海管系统总的热平衡原理,采用微积分方法推导出了电伴热相对热耗率的数学解析式,澄清了影响电伴热... 针对海底气液混输管道面临的结蜡、胶凝、摩阻过大等流动安全保障问题,提出了热能较为节省的电伴热方式。相对于常见的平台加热方式,基于海管系统总的热平衡原理,采用微积分方法推导出了电伴热相对热耗率的数学解析式,澄清了影响电伴热热能节省效果的主要因素,证明了电伴热与平台加热在加热能耗方面的优劣,并探明了总传热系数等关键因素对电伴热热能节省特性的影响规律。结果表明:在确保质量流量、保温措施及出口温度均相同的条件下,电伴热的热耗总是小于平台加热的热耗,具体的热能节省效果仅跟总传热系数、输送距离、管径、质量流速、液相质量分数5个关键因素有关。电伴热相对热耗率与总传热系数和输送距离近似呈线性负相关关系,与管径和质量流速近似呈指数式正相关关系,与液相质量分数近似呈线性正相关关系。采用电伴热方式时,由于不需要额外掺水确保管道的“最小安全输量”,在极低输量条件下的热能节省效果将更加显著。本研究成果可为海底气液多相流混输管道电伴热的热能节省特性认知提供理论依据。 展开更多

关键词 海底管道 含蜡原油 电伴热 多相流 流动保障 加热能耗

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基于介电泳的液滴动力学行为研究

7

作者 郭星 张宝生 +6 位作者 陈家庆 曲柏宇 安申法 栾智勇 董建宇 石熠 高一鸣 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期64-69,共6页

为探究非均匀电场下液滴受介电泳作用的运动及变形,采用COMSOL Multipysics TM软件,研究波纹板-平板电极结构下液滴的运动与变形规律,讨论平板-平板电极与波纹板-平板电极的液滴动力学差异,分析电场参数、工质参数对单个液滴运动速度及... 为探究非均匀电场下液滴受介电泳作用的运动及变形,采用COMSOL Multipysics TM软件,研究波纹板-平板电极结构下液滴的运动与变形规律,讨论平板-平板电极与波纹板-平板电极的液滴动力学差异,分析电场参数、工质参数对单个液滴运动速度及变形的影响。结果表明:随着时间增加,较平板-平板电极结构,波纹板-平板电极结构中液滴速度与变形差异逐渐增大;随着电压幅值增加,电场梯度的增大导致液滴速度增加,最高增至3.03 mm/s,同时电场力的增加导致液滴变形加剧;交流矩形波对液滴运动速度及变形的影响强于交流正弦波、交流三角波、交流锯齿波;随着油相黏度减小,液滴所受阻力减小,其运动速度及变形增大,0.2 Pa·s时液滴的最大变形量可以达到3.73;当液滴位置逐渐靠近波谷位置,其所受电场强度及电场力逐渐增加,导致液滴运动速度及形变量增加。相关结论可为原油脱水与油静电净化领域提供理论基础。 展开更多

关键词 液滴 电场 相场 运动速度 变形度

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西洋参分段式热风干燥动力学模型构建 被引量：34

8

作者 吴小华 马渊博 +2 位作者 宁旭丹 王鹏 张振涛 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期318-324,共7页

针对直接将干燥时间带入干燥动力学模型无法准确得到分段式干燥各干燥阶段水分比的问题,提出了一种适用于分段式干燥的干燥动力学模型计算方法,可用于分析分段式干燥过程中水分比变化规律。对西洋参进行了干燥试验研究并对试验结果进行... 针对直接将干燥时间带入干燥动力学模型无法准确得到分段式干燥各干燥阶段水分比的问题,提出了一种适用于分段式干燥的干燥动力学模型计算方法,可用于分析分段式干燥过程中水分比变化规律。对西洋参进行了干燥试验研究并对试验结果进行了非线性拟合,表明Modified Page模型适用于西洋参热风干燥的干燥动力学;通过对干燥条件和干燥常数的线性回归分析得到了偏回归系数,基于该偏回归系数对西洋参分段式干燥过程进行分析,得到了西洋参分段式热风干燥中各段的干燥动力学模型。利用所提出的计算方法对西洋参分段式干燥过程中水分比变化情况进行了计算,并将计算结果与西洋参分段式热风干燥试验结果进行了对比分析,发现计算结果与试验结果最大相对误差为7.44%,平均相对误差仅为1.78%。表明所提出的分段式干燥动力学模型计算方法可用于分析西洋参干燥过程中的水分比变化。 展开更多

关键词 干燥 动力学 模型 分段式干燥 水分比 西洋参

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天然气单流涡流管流场与温度场数值模拟 被引量：6

9

作者 王凯 谢磊 +3 位作者 欧阳欣 闫锋 王海峰 韩涛 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期113-119,共7页

单流涡流管(SCVT)对传统涡流管(RHVT)的结构进行了改进,在天然气管道调压系统的在线加热方面具有较大的安全、节能优势。为了使SCVT技术能更好地适应天然气管道系统的工况调整和环境温度变化,基于前人关于RHVT的研究成果,建立了SCVT流... 单流涡流管(SCVT)对传统涡流管(RHVT)的结构进行了改进,在天然气管道调压系统的在线加热方面具有较大的安全、节能优势。为了使SCVT技术能更好地适应天然气管道系统的工况调整和环境温度变化,基于前人关于RHVT的研究成果,建立了SCVT流场和温度场计算模型,采用ICEM和FLUENT软件分别对计算区域进行了结构化网格划分和三维数值模拟;进而根据环道实验数据对计算模型进行了验证分析,针对SCVT在典型工况下的切向运动、轴向运动、静压、静温、短路流等特性进行了数值模拟研究。研究结果表明:①流场由一系列沿热端管方向流量不断衰减的"短路流"构成;②流场结构存在着平行于管中心的能量分离界面,界面的轴向速度为0,静压不随轴向位置变化,界面两侧的内、外旋流的轴向速度相反;③在靠近喷嘴的前半段,径向方向的静压、静温、切向速度和轴向速度差异较大,能量分离效果显著;④静温在管壁处最高,并沿着热端管方向近似呈指数趋势升高,较大的热端管长径比增大了与被加热气体之间的换热面积,有利于提高SCVT的加热性能。结论认为,该研究成果可以为涡流管加热技术的推广应用提供技术支持。 展开更多

关键词 天然气管道 调压系统 涡流管 RHVT SCVT 流场 温度场 能量分离 加热性能

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不同高温时效时间下TP347H/12Cr1MoV异种钢接头的组织和力学性能 被引量：2

10

作者 韩哲文 王智春 +5 位作者 康举 信瑞山 王启冰 沈宇辰 冯含 曾燕屏 《热加工工艺》 北大核心 2022年第22期116-122,125,共8页

以镍基焊丝为填充金属,采用TIG焊对TP347H/12Cr1MoV异种钢进行焊接,在650℃下对异种钢接头进行不同时间时效处理。在测试了时效后接头高温拉伸性能的基础上,分析了接头12Cr1MoV钢侧粗晶区和熔合区的微观组织及析出相特点,测定了熔合线... 以镍基焊丝为填充金属,采用TIG焊对TP347H/12Cr1MoV异种钢进行焊接,在650℃下对异种钢接头进行不同时间时效处理。在测试了时效后接头高温拉伸性能的基础上,分析了接头12Cr1MoV钢侧粗晶区和熔合区的微观组织及析出相特点,测定了熔合线附近的碳浓度分布。结果表明:时效不同时间的异种钢接头高温拉伸均断在12Cr1MoV侧。随时效时间的增加,接头的抗拉强度和屈服强度逐渐降低;时效前12Cr1MoV钢母材由等轴铁素体晶粒和少量珠光体组成,随时效时间的增加,珠光体中的碳化物逐渐球化,并向铁素体晶界迁移,在晶界链接成串或呈条带状分布;不同时效时间接头12Cr1MoV钢侧粗晶区的金相组织差别不大,为铁素体+回火组织;时效前12Cr1MoV钢侧熔合线已聚集了大量呈条带状分布的析出相,随时效时间的增加,析出相尺寸增大、条带变宽。 展开更多

关键词 异种钢焊接接头 铁素体耐热钢 镍基焊缝 微观组织 高温力学性能

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海底原油管道电伴热相对热耗率研究 被引量：1

11

作者 王凯 张熠 +1 位作者 郑晓鹏 张明 《西安石油大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第4期55-61,共7页

以海底热油管道平台集中加热能耗为基准,基于热平衡原理,采用微积分方法推导出了电伴热相对热耗率的函数关系式,澄清了影响电伴热相对热耗率的主要因素,论证了集中式加热和分布式伴热在热耗之间的优劣,并探明了电伴热相对热耗率对关键... 以海底热油管道平台集中加热能耗为基准,基于热平衡原理,采用微积分方法推导出了电伴热相对热耗率的函数关系式,澄清了影响电伴热相对热耗率的主要因素,论证了集中式加热和分布式伴热在热耗之间的优劣,并探明了电伴热相对热耗率对关键影响因素的敏感性规律。结果表明,分布式伴热方式的热耗总是小于集中式加热方式的热耗;其相对热耗率与总传热系数和输送距离近似呈线性负相关关系,而与管径和流速近似呈指数式正相关关系;由于电伴热方式不具有“最小输量”的限制,可以在极端工况下弥补平台加热技术不可行的不足。 展开更多

关键词 海底管道 含蜡油 稠油 电伴热 流动保障 加热能耗

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全可视化双反应釜内甲烷水合物生成与分解特征研究 被引量：3

12

作者 毛港涛 李治平 +1 位作者 王凯 丁垚 《特种油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期73-80,共8页

为明确甲烷水合物生成分解特征及其影响因素,设计并搭建了高压全透明双反应釜实验平台,以高纯度甲烷和去离子水作为研究对象,有无搅拌作为对比,进行甲烷水合物初次和二次生成分解实验。结果表明:水合物的生成可分为诱导、快速生成、缓... 为明确甲烷水合物生成分解特征及其影响因素,设计并搭建了高压全透明双反应釜实验平台,以高纯度甲烷和去离子水作为研究对象,有无搅拌作为对比,进行甲烷水合物初次和二次生成分解实验。结果表明:水合物的生成可分为诱导、快速生成、缓慢生成、稳定4个阶段;搅拌对水合物的生成有较好的促进作用,在400 r/min的转速下,下釜比上釜多消耗甲烷量93.6%;同时,记忆效应更加明显,二次生成比初次生成诱导时间缩短了62.5%,消耗甲烷量增加了254.0%。该研究可为水合物的开发起到一定的指导作用。 展开更多

关键词 甲烷水合物 生成 分解 影响因素 搅拌 记忆效应 诱导时间

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油溶性降黏剂的分子动力学模拟及合成 被引量：2

13

作者 崔雅芳 王云龙 +1 位作者 崔秀国 李汉勇 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期90-99,共10页

为了降低稠油黏度,改善其流动性,通过分子动力学模拟结合正交试验的方法,以甲基丙烯酸十八酯(SMA)、N-苯基马来酰亚胺(N-PMI)和乙酸乙烯酯(VA)为单体,共聚合成了油溶性降黏剂(SNV)。模拟结果表明:加入SNV后稠油密度降低,势能提高,表明SN... 为了降低稠油黏度,改善其流动性,通过分子动力学模拟结合正交试验的方法,以甲基丙烯酸十八酯(SMA)、N-苯基马来酰亚胺(N-PMI)和乙酸乙烯酯(VA)为单体,共聚合成了油溶性降黏剂(SNV)。模拟结果表明:加入SNV后稠油密度降低,势能提高,表明SNV能够破坏胶质沥青质之间的三维网状结构,抑制胶质沥青质缔合,达到稠油降黏的目的。试验结果表明:SNV最佳合成条件为单体SMA,N-PMI,VA物质的量比10∶1∶6、引发剂质量分数0.5%、反应时间6 h、反应温度50℃;此合成条件下稠油降黏率可达43.76%,降黏效果优于部分商用降黏剂。 展开更多

关键词 稠油降黏 分子动力学模拟 油溶性降黏剂 降黏机理

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煤岩力学非均质性对孔渗性质的影响规律 被引量：4

14

作者 刘雄飞 郭建设 +3 位作者 汪道兵 董永存 李秀辉 宇波 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第16期6670-6676,共7页

煤岩是由有机质和无机矿物组成的复杂不均匀多孔介质,非均质性较强,目前研究鲜有考虑煤岩力学非均质性对煤岩渗透率与孔隙度时空演化规律的影响。基于Weibull概率密度分布函数表征煤岩弹性模量的非均质性,建立了考虑煤岩内甲烷解吸引起... 煤岩是由有机质和无机矿物组成的复杂不均匀多孔介质,非均质性较强,目前研究鲜有考虑煤岩力学非均质性对煤岩渗透率与孔隙度时空演化规律的影响。基于Weibull概率密度分布函数表征煤岩弹性模量的非均质性,建立了考虑煤岩内甲烷解吸引起的气压变化、线性热膨胀效应和煤岩骨架收缩变形的热流固耦合三维有限元模型,通过煤岩渗透率与孔隙度与温度场、应力场和压力场间的交叉耦合关联式,分析了非均质度下煤岩表征单元体内渗透率与孔隙度参数的变化规律。结果表明:煤岩力学非均质性是影响煤岩渗透率与孔隙度分布的重要因素之一,非均质煤层的渗透率与孔隙度分布呈现出明显的波动震荡特征,在不同位置处的孔渗参数大小不等;随着井眼距离增加,渗透率和孔隙度可能呈现与均质煤岩情况恰好相反的变化趋势。因此,煤岩的孔隙度与渗透率演化是一个复杂的热流固耦合过程。研究结果对指导煤层气高效开采具有重要的理论意义。 展开更多

关键词 煤岩 热流固耦合 非均质性 孔隙度 渗透率 演化规律

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全可视化反应釜内二氧化碳水合物的生成分解特征 被引量：1

15

作者 毛港涛 李治平 +1 位作者 王凯 丁垚 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期5363-5372,共10页

二氧化碳水合物封存技术已成为目前碳封存研究的热点。该技术中对于二氧化碳水合物的生成分解特征及其影响因素的研究是当前的重点和难点。本文设计了高压全透明双反应釜实验平台,以高纯度二氧化碳和去离子水作为研究对象,在17℃、7MPa... 二氧化碳水合物封存技术已成为目前碳封存研究的热点。该技术中对于二氧化碳水合物的生成分解特征及其影响因素的研究是当前的重点和难点。本文设计了高压全透明双反应釜实验平台,以高纯度二氧化碳和去离子水作为研究对象,在17℃、7MPa的初始温压条件下,进行了二氧化碳水合物的初次和二次生成分解实验,并设置对照组对搅拌的影响进行了研究,而后与甲烷在相同条件下的实验进行对比。实验结果表明,搅拌会促进二氧化碳水合物的生成,在400r/min的转速条件下,缩短诱导时间可达40%,增大压降速率可达15%,形成更多且更致密厚实的水合物,并延缓了分解;多次生成可以减少水合物的诱导时间,但对于水合物生成的总量几乎没有影响。与甲烷水合物相比,二氧化碳水合物生成的量大且更难以分解,实验结果有利于二氧化碳的海洋水合物封存技术的开发应用。 展开更多

关键词 碳封存 二氧化碳水合物 全透明双反应釜 生成分解 搅拌 诱导时间

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辽河稠油中重组分氮氧化合物的高分辨率质谱表征 被引量：2

16

作者 李鑫 李汉勇 +2 位作者 郭紫彤 郑江涛 王峥嵘 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期325-332,共8页

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... 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。 展开更多

关键词 稠油 胶质 沥青质 高分辨率质谱

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