二甲醚/液化石油气

二甲醚/液化石油气（精选五篇）

二甲醚/液化石油气 篇1

1《液化石油气》国家标准

《液化石油气》国家标准原有2个系列, 从GB11174-1989《液化石油气》到GB 11174-1997《液化石油气》, 从GB 9052.1-1988《油气田液化石油气》到GB 9052.1-1998《油气田液化石油气》。

2011年, GB 11174-1997《液化石油气》和GB9052.1-1998《油气田液化石油气》整合修订成了一个新标准GB 11174-2011《液化石油气》。新标准2011年12月30日发布, 2012年7月1日开始实施。标准规定了液化石油气产品的分类和标记、要求和试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存、交货验收和安全。适用于用作工业和民用的液化石油气。

新标准按液化石油气的组成和挥发性分成商品丙烷、商品丁烷、商品丙丁烷混合物3个品种。相应产品标记为:商品丙烷液化石油气GB 11174、商品丁烷液化石油气GB 11174、商品丙丁烷混合物液化石油气GB 11174。GB11174-2011《液化石油气》与GB11174-1997《液化石油气》相比, 增加了商品丙烷、商品丁烷2个产品, 商品丙丁烷混合物相当于原标准的“液化石油气”。

新旧标准的明显区别有两点: (1) “总硫含量”的单位由“ppm”改为本标准的“mg/m3”, 并将“总硫含量”指标减少约10mg/m3; (2) 对“商品丙烷”, 增加“C3烃类组分”指标“不小于95%”, 对“商品丁烷”和“商品丙丁烷混合物”, 增加“C3+C4烃类组分”指标“不小于95%”。此处的“C3烃类组分和C4烃类组分”包含了丙烷、丙烯、丁烷、丁烯, 不仅仅是丙烷和丁烷。商品丁烷中的C3组分含量通过蒸气压指标来控制。新标准对液化石油气的组成和挥发性等主要指标要求见表1。

表2中商品丙丁烷混合物要求“C3+C4烃类组分”不小于95%V、“C5及C5以上烃类组分”不大于3.0%V, 同时标准还特别注明“不允许人为加入除加臭剂以外的非烃类化合物”。这意味着该标准规定的液化石油气不允许掺混二甲醚。

GB 11174-2011《液化石油气》代替了GB11174-1997《液化石油气》、GB 9052.1-1998《油气田液化石油气》。该标准适用于我国炼厂和油气田生产的液化石油气, 不适用于市场掺混气。

2《二甲醚》标准

2.1 化工行业标准HG/T 3934-2007《二甲醚》

该标准2007年4月13日由国家发展改革委员会发布, 2007年10月1日开始实施。标准规定了二甲醚的要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存和安全等, 适用于甲醇气相法或液相法脱水生成的二甲醚, 或由合成气直接合成的二甲醚, 或其他产品生产工艺的回收二甲醚的生产、检验和销售。

该标准将二甲醚产品分为Ⅰ型和Ⅱ型2种产品:Ⅰ型作为工业原料主要用于气雾剂的推进剂、发泡剂、制冷剂、化工原料等;Ⅱ型主要用于民用燃料、车用燃料及工业燃料的原料。二甲醚的技术要求见表2。

注:Ⅰ型产品作制冷剂时检测酸度

2.2 城镇建设行业标准CJ/T 259-2007《城镇燃气用二甲醚》

该标准2007年8月21日由国家建设部发布, 2008年1月1日开始实施。标准规定了城镇燃气用二甲醚的要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存和安全等, 适用于城镇居民、商业和工业企业用的城镇燃气用二甲醚。

城镇燃气用二甲醚的技术要求见表3。从其标志、包装、运输、贮存和安全等规定看, 城镇燃气用二甲醚主要用于纯烧, 包括用钢瓶储存、运输、燃烧使用。

2.3 农业行业标准NY/T 1637-2008《二甲醚民用燃料》

该标准2008年5月16日由国家农业部发布, 2008年7月1日开始实施。标准规定了二甲醚用作民用燃料的要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存和安全使用措施, 适用于单独或与液化石油气配混的二甲醚民用燃料。

该标准根据二甲醚含量将二甲醚民用燃料分为2个等级, 二甲醚民用燃料的技术要求见表4。

表4虽然以二甲醚 (+C3~C4烃) 质量百分数为技术条件, 同时又限定了 (C3~C4烃) 质量百分数在0.2%或0.4%以内, 实质上还是规定了二甲醚含量。

该标准“附录A (资料性附录) 民用燃料二甲醚的特性”中描述了“二甲醚与液化石油气的掺混使用”:“二甲醚与液化石油气的按比例掺烧, 可有利于提高液化石油气热效率, 但作为产品出售应明确标明为含二甲醚燃料及含量, 同时应改用耐二甲醚溶胀性材料。”该标准范围“适用于单独或与液化石油气配混的二甲醚民用燃料”。显然, 该标准支持二甲醚与液化石油气配混, 也为今后《液化石油气二甲醚混合燃气》等标准的制定奠定基础。

但该标准又不适用于“液化石油气二甲醚混合燃气”, 它仍然只是对“与液化石油气配混”的“二甲醚民用燃料”产品质量有约束力。

2.4 GB 25035-2010《城镇燃气用二甲醚》

该标准2010年9月2日由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会发布, 2011年7月1日开始实施。标准规定了城镇燃气用二甲醚的要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存和安全使用措施, 适用于城镇居民、商业和工业企业用的城镇燃气用二甲醚。

城镇燃气用二甲醚的质量要求见表5。标准推荐加臭剂宜用四氢噻吩。显然, 该标准是在城镇建设行业标准CJ/T 259-2007《城镇燃气用二甲醚》基础上修订的。

3 液化石油气二甲醚混合燃气相关标准

我国“富煤、缺油、少气”, 煤炭是支撑我国经济发展的主要能源, 约占能源消费量的70%。二甲醚 (DME) 能从煤、煤层气、天然气、生物质等多种资源制取, 被称为21世纪的新型燃料, 具有清洁、高效等优点。在国家替代能源产业政策的鼓励和推动下, DME在国内的生产突飞猛进, 2012年我国DME产能已超过1500万t·a-1。随着汽车的快速发展和环保要求的日益提高, GB 19159-2012《车用液化石油气》、GB/T26605-2011《车用燃料用二甲醚》相继修订出台。DME作为民用燃料 (纯烧、与LPG混烧) 是其主要用途之一。但液化石油气二甲醚混合燃气的行业国家标准仍未出台。为适应液化石油气、二甲醚的市场需求和二甲醚产业发展趋势, 山东省、河南省、重庆市、湖北省等省市相继出台了《液化石油气与二甲醚混合燃气 (复合燃料) 》地方标准, 标准中明确规定:二甲醚在液化石油气复合燃料中的质量分数不得大于20%。地方标准能较好地满足当地对液化石油气二甲醚混合燃气的生产和质量进行控制的要求, 对规范燃气市场、引领产业发展起到积极促进作用, 也为制定国家标准奠定了基础。

DME与LPG复合燃料的发展前景大有可为, 国家标准滞后或缺失, 制约了产业的快速发展[6]。据悉, 国家标准《液化石油气二甲醚混合燃气标准》和《液化石油气二甲醚混合燃气钢瓶标准》编制程序基本完成, 最快于2013年7月颁布实施[7]。

4 结语

GB 11174-2011《液化石油气》适用于炼厂和油气田生产的液化石油气, 明确规定商品丙丁烷混合物液化石油气产品不允许掺混二甲醚。

化工行业标准HG/T 3934-2007《二甲醚》适用于二甲醚的生产、检验和销售, 强调二甲醚作为化工产品。GB 25035-2010《城镇燃气用二甲醚》适用于城镇居民、商业和工业企业用的城镇燃气用二甲醚, 强调二甲醚作为燃料。农业行业标准NY/T1637-2008《二甲醚民用燃料》适用于单独或与液化石油气配混的二甲醚民用燃料, 也是强调二甲醚作为燃料, 标准还对“二甲醚与液化石油气的掺混使用”做了相关说明。

现行有效的液化石油气、二甲醚产品的国家标准、行业标准以及部分省市DME与LPG复合燃料的地方标准推动了燃气产业发展, 为DME与LPG复合燃料国家标准的发布实施奠定了坚实基础。

参考文献

[1]GB11174-2011, 液化石油气[S].

[2]GB 25035-2010, 城镇燃气用二甲醚[S].

[3]HG/T 3934-2007, 二甲醚[S].

[4]CJ/T 259-2007, 城镇燃气用二甲醚[S].

[5]NY/T 1637-2008, 二甲醚民用燃料[S].

[6]罗东晓, 等.二甲醚用作城镇燃气的技术及其经济性[J].天然气工业, 2010, 30 (4) :130-132.

液化气中二甲醚分析 篇2

为解决生产企业工艺控制中的特殊分析要求及原料、产品质量的检验,GC-L6二甲醚专用气相色谱仪是联众公司依据二甲醚行业标准及工艺设计要求自主研发的新产品,被西南化工研究设计院、四川天一科技股份有限公司、成都天成碳一化工有限公司、成都盛信杰科技有限公司等设计单位广泛采用。典型应用企业主要有湖南雪纳、公主岭三剂化工、河北裕泰、河北凯跃、江苏中油、浙江华电能源、合肥天海、射洪宏达家鑫、四川金象、浙江华晨、广东海丰、荆门渝楚、湖北天源、漯河双隆、东营仕通、新疆新成、吉林松原新源、湖北浩然等30余家单位。整套系统采用多项新技术及独创性分析流程,专用性强,技术含量高,保证了仪器分析数据的精确度和重复性。除可检测工艺气体中的氧气、氮气、氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷及产品二甲醚中的微量杂质,还可以对原料甲醇、排放气排放液中的甲醇、二甲醚、水等进行检测。

一、成套配置

1.GC-L6二甲醚专用气相色谱仪主机(含微机控温中文液晶显示操作系统、专用分析流程、填充柱进样器、气体进样器、氢火焰离子化检测器、热导检测器、甲烷转化器);

2.专用分析柱:LZ-DME复合柱(￠4×4m:进口担体)、LZ-GDX-502(Φ4×2m)、TDX-01(Φ3×2m)

3.数据处理系统:商用电脑、色谱工作站;

4.配套气源:高纯氮气、纯氢气(含40L钢瓶及减压阀)、LZ-6000A空气发生器;

5.备品配件:含双阀不锈钢气体取样瓶、气体采样袋、取样球胆、玻璃注射器、容量瓶、专用工具、安装应用附件等;

6.标准气:8L铝合金钢瓶及减压阀(各组分含量依据行标及工艺要求配制)

7.分析操作规程及应用培训。

二、主要技术指标:

1.温度控制范围:室温上5℃~399℃精度±0.05℃

2.热导池检测器(TCD):灵 敏 度:≥/mg(苯)

3.氢火焰离子化检测器(FlD):检 测 限:≤1×10-11/s(苯)

液化石油气中二甲醚含量的测定 篇3

1 仪器与试剂

2161型乙炔纯度测定仪, 天长市华玻实验仪器厂;DK-S16型恒温水浴锅, 上海浦东荣丰科学仪器有限公司;市售液化石油气;二甲醚标准品, 大连安瑞森特种气体化学品有限公司;纯液化石油气, 大连安瑞森特种气体化学品有限公司。

2 液化石油气中二甲醚含量的测定方法

2.1 不同二甲醚含量的液化石油气

在纯液化石油气的钢瓶中加入不同量的二甲醚标准品, 配制不同体积分数的二甲醚--液化石油气, 备用。

2.2 样品气化系统

样品气化系统如图1所示, 水浴锅内管线要足够长, 约1.5m, 水浴温度控制在50±5℃, 阀门E后接乙炔纯度测定仪或气相装置。取一定量试样注入取样器A中, 然后打开阀门B、C、E, 使取样器内液态样品流出, 调节阀门C控制样品气化速度, 使系统内部的空气被气化后的样品所置换, 置换完全后, 关小阀门C使气流速度降低。

2.3 水吸收法

系统内空气被充分置换后, 首先关闭乙炔纯度测定仪的出口活塞, 再快速关闭其进口活塞, 避免活塞因高压而弹出, 并快速旋转出口活塞, 使纯度测定仪内多余气体排出, 保持乙炔纯度测定仪内外压力平衡。之后, 在乙炔纯度测定仪顶部的漏斗内加入适量蒸馏水, 打开出口活塞, 使漏斗内蒸馏水缓慢流下, 轻轻晃动乙炔纯度测定仪, 使二甲醚完全被吸收, 根据液面的读数就可以得出液化石油气中二甲醚的含量。

2.4 气相色谱法

样品气化后通过六通阀进入气相色谱柱进行分离, TCD检测器进行检测, 检测器温度为120℃, 氢气为载气, 流速为30m L/min, 色谱柱采用正辛醇键合的硅胶固定相不锈钢5mm×2m的填充柱, 柱温100℃, 进样量为0.5mL。

3 结果与分析

3.1 水吸收法与气相色谱法测定结果的比较

水吸收法与气相色谱法测定结果如表1所示。

由表1可以看出, 水吸收法与气相色谱法测定结果相差不大, 可认为水吸收法测定结果准确。

3.2 线性关系考察

将含有不同体积分数二甲醚的液化石油气加入取样器中, 水吸收法进行测定, 记录液面值, 并计算回归方程及相关系数R2。回归方程为Y=0.998X+0.012, R2=0.9996, 线性范围为1×10-2-50×10-2, 线性关系良好。

3.3 精密度考察

取已知二甲醚含量的液化石油气试样, 采用水吸收法重复测定10次, 记录液面值, 液面值的RSD为1.2%, 水吸收法测定液化石油气中二甲醚含量的精密度良好。

3.4 加标回收率考察

向试样中加入已知二甲醚含量的液化石油气, 按照水吸收法进行测定, 求得平均加标回收率 (n=10) 为101.2%, RSD为1.9%。

3.5 重复性考察

取未知二甲醚含量的液化石油气试样, 采用水吸收法重复测定10次, 记录液面值, 液面值的RSD为0.55%, 水吸收法测定液化石油气中二甲醚含量的重复性良好。

3.6 稳定性考察

取供试样品, 分别于0、15、30、45、60min重复测定, 利用水吸收法测定液化石油气中二甲醚的含量, 测定结果的RSD为0.72%, 表明供试样品采用水吸收法在60min内测定结果稳定。

4 结论

采用水吸收法测定液化石油气中二甲醚含量时, 其测定结果线性关系、精密度、加标回收率、重复性、稳定性均良好, 该方法切实可行。且该方法设备投入较低, 可操作性强, 非常适合在各个液化石油气站推广使用

摘要：二甲醚与液化石油气的物理性质及其类似, 但是100mL水中可溶解3.7mL二甲醚, 液化石油气则极微溶于水, 根据这一差异, 本文采用了水吸收测定了液化石油气中二甲醚的含量, 考察了该方法与传统气相色谱法测量结果的差异, 并对其线性关系、精密度、加标回收率、重复性、稳定性等做了相关实验。结果表明:水吸收法测定液化石油气中二甲醚含量, 操作简单, 测定结果精密度、加标回收率、重复性、稳定性均良好。且该方法设备投入较少, 易于操作, 可以代替气相色谱法检测液化石油气中二甲醚含量, 适于在各个液化气站得到推广及应用。

关键词：液化石油气,二甲醚,水吸收法

参考文献

[1]颜江, 蔡德强, 梁卫东.二甲醚与液化石油气的合作性竞争[J].煤气与热力, 2010, 30 (12) :28-34.

二甲醚/液化石油气 篇4

将不同燃料的混合物作为新的燃料, 以实现节能减排, 是当前国内外热门研究方向之一。因此, 对混合燃料的蒸发燃烧特性的研究成为必要。文献[1]就环境压力和温度对燃油液滴蒸发速率的影响进行了深入研究, 提出了计算稳态蒸发下液滴表面温度和蒸发常数的方法, 并用这种方法确定了美国JP-4、DF-2 和中国RP-2 等燃油的蒸发特性。文献[2]提出了多组分液滴和喷雾的蒸发模型, 并给出了在蒸发过程液滴内温度、浓度的变化趋势。文献[3]对甲醇和汽油的多组分混合物的液滴蒸发特性进行了研究。本文以单组分燃料液滴蒸发理论为基础, 建立多组分燃料液滴蒸发过程的理论模型和数值模型, 并以二甲醚 (DME) /液化石油气 (LPG) 双燃料液滴作为研究对象, 用Fortran编程计算了DME/LPG双燃料液滴在亚临界条件下的蒸发过程, 讨论了环境条件和燃料特性等因素对多组分燃料的蒸发过程的影响。本文中的环境气体为氮气, LPG的主要组分为丙烷 (>95%) , 因此将LPG当作纯丙烷研究。

1 多组分液滴蒸发的物理数学模型

多组分液滴蒸发的基本假设: (1) 液滴球对称; (2) 环境气体溶解度为零, 蒸发过程为准稳态; (3) 在液滴表面瞬时气液平衡; (4) 液相内部无温度梯度和浓度梯度; (5) 液滴和环境气体处于均匀压力场中; (6) 气相参数根据参考状态确定, 气液两相物性参数做变物性计算; (7) 无化学反应, 忽略Soret和Duf-our效应; (8) 假设液滴内部组分在每一时刻都是均匀的; (9) 多组分混合物为理想溶液。

基于上述假设, 建立如下数学模型。

1.1液滴蒸气的质量守恒方程[4]

式中, 为混合物的质量流量;rs为液滴的半径;ρv, s、ρe, s分别为液滴表面 (s) 处蒸气 (v) 和惰性介质 (e) 的密度;ρ、D分别为气体混合物的密度和二元扩散系数;r为液滴外一点到液滴中心的距离;Yv为环境中液滴蒸气质量分数。

边界条件为r = rｓ, Yｖ= Yｖ, ｓ, r = r∞=rｓSh/ (Sh-2) , Yｖ=Yｖ，∞。其中, Sh为Sherwood数, Yｖ，ｓ和Yｖ，∞分别为液滴表示和无穷远处燃料蒸气的质量分数;r∞为距液滴无穷远处。

令。对方程 (1) 积分, 求得液滴蒸发速率表达式为

液滴半径变化率由蒸发速率和液滴膨胀率求得。

式中, ρｌ为液滴密度;Tｌ为液滴温度。

上述得到的液滴蒸发速率中, 每种组分的蒸发速率可通过定义蒸发速率分数εｉ来得到。

对于n种组分的混合物液滴而言, 蒸发速率分数εｉ与i组分在液滴表面气相中的摩尔分数yｓ，ｉ存在着如下关系:

式中, Mｉ为i组分的相对分子质量。显然, 蒸发速率分数的和为1, 即

1.2 能量守恒方程

由于液滴内部的环流和外界对流的作用, 可认为液滴内部的温度是均匀的。设传入液滴内部的热量为q, 能量守恒方程可写为

式中, λ为气体混合物的导热系数;cｐ，ｖ、cｐ，ｅ分别为蒸气和环境气体的比定压热容;T为控制体表面温度;Tｓ为液滴表面温度。

边界条件为r=rｓ, T=Tｓ, r=r∞=rｓNu/ (Nu-2) , T=T∞。其中, T∞为环境温度;Nu为Nusselt数。

由边界条件对方程 (7) 积分, 并令, 则。

由能量守恒方程 (7) 可以求得

式中, ΔH为汽化潜热。

2多组分溶液气液平衡

本文气液平衡使用K值关联的Raoult定律来计算。多组分溶液气液平衡时, 液相中组分i的摩尔分数xｉ与该组分在气相中的摩尔分数yｉ的比值称为组分i在此温度、压力下的平衡常数Kｉ［５］。

式中, p为气液平衡时的总压, , 其中pｉ０为i组分的饱和蒸气压。

由式 (9) 可得

3 混合规则

本文使用两种混合规则来计算混合物的物性参数:混合规则一, 以各组分的物性参数的加权平均作为混合物的物性;混合规则二, 对SRK状态方程使用Van der Walls混合规则, 求得混合物的密度, 使用平方根法计算混合物的黏度, 采用Kay规则计算混合物的其他物性。

3.1 混合规则一

混合物的物性参数求解［６］如下:

式中, Xｍ可代表混合物的密度ρｍ、气体混合物的黏度μｍ、分子量Mｍ、比热容cｐｍ、扩散系数Dｍ或导热系数λｍ等;Xｉ代表i组分的相应物性。

3.2 混合规则二

3.2.1 混合物密度的求解

使用SRK状态方程:

将Van der Waals混合规则［７］应用于式 (12) , 有

式中, kｉｊ为二元相互作用系数;a和b为物质固有的参数。

为了方便求解, 将状态方程 (12) 表示为如下多项式形式:

式中, , 其中pr为对比压力, , Tr为对比温度, , pc、Tc分别为物质的临界压力和温度, R、v分别为气体常数和比体积;。

将混合规则应用于式 (14) , 则C和D分别为

解方程 (11) , 可得到混合物的比体积v (v=ZRT/p) , 进而求得对比密度ρ (ρ=1/v) 。

3.2.2 混合物黏度的求解

对于气体混合物黏度的计算, 使用了平方根法［８］:

式中, μｍ为气体混合物的黏度;μｉ、yｉ、Mｉ分别为组分i的黏度、在气相中的物质的量及相对分子质量。

3.2.3 其他物性参数的求解

采用Kay规则［９］计算混合物其他物性参数。

式中, Uｍ可代表混合物的相对分子质量Mｍ、比热容cｐｍ、扩散系数Dｍ或导热系数λｍ等;Uｉ代表i组分的相应物性。

4 计算结果与讨论

计算工况见表1。以下计算结果是基于混合规则二完成的。

4.1 液滴初始条件对蒸发特性的影响

4.1.1 DME初始摩尔分数的影响

在液相中, DME的摩尔分数为xＤＭＥ, 丙烷的摩尔分数为。图1为工况1时DME初始摩尔分数影响的计算结果。其中, mdrop、、mDME分别为液滴、丙烷和DME质量;xDME, 0为初始摩尔分数;Tdrop为液滴温度; (r/r0) 2为无量纲半径。

图2为不同环境温度和压力下, DME和丙烷的湿球温度。图3为环境温度380K、压力2MPa时, 液滴混合物的湿球温度随DME摩尔分数的变化。图中, Twb, DME、、Twb, drop、Twb, drop分别为DME、C3H8和液滴混合物的湿球温度。

从图1 (a) 可看出, DME初始摩尔分数越大, 液滴的蒸发时间越长。这是因为相同条件下丙烷比DME的蒸发潜热小, 蒸发较快。由图1 (b) 可看出, 在蒸发过程中, 由于丙烷蒸发较快, 其摩尔分数逐渐减小;DME蒸发较慢, 其摩尔分数在增大。图1 (c) 中, 液滴的温度经历了一个明显的上升阶段后, 逐渐趋于一个稳定值, 直至液滴蒸发完毕, 这个稳定值称为湿球温度, 该温度依赖于环境温度和环境压力。从图2中可看到, 相同条件下, DME的湿球温度高于丙烷的湿球温度。由图3可知, 混合物的湿球温度不仅依赖于环境温度和环境压力, 还随组分摩尔分数的变化而变化。 当xＤＭＥ，０=0.8 时, 液滴中DME摩尔分数始终较高, 因此液滴的湿球温度也较高。xＤＭＥ，０越大, 液滴经历的加热期越长, 这也是xＤＭＥ，０=0.8的液滴蒸发时间较长的一个重要原因。由图1 (c) 还能看出, xＤＭＥ，０越大, 滴径变化率越小;液滴经过了加热期后, 在其蒸发过程中无量纲半径 (r/r０) ２基本上呈线性变化, 即满足d２律。

4.1.2 液滴初始温度的影响

图4为液滴初始温度影响的计算结果。计算条件见表1中的工况2。

从图4 (a) 可看出, Tｄｒｏｐ，０较小时, 在蒸发的初期液滴蒸发较慢。这是因为当液滴初始温度低于湿球温度时, 液滴从环境中吸收的热量首先用于加热液滴使液滴升温, 初始温度越小, 加热期也越长, 加热期内液滴的蒸发速率就越小。从图4 (b) 中液滴温度的变化可看出, 初始温度越高, 液滴蒸发过程中加热期所占的比例越小, 液滴能更快地达到湿球温度, 蒸发时间也就越短。从 (r/r０) ２的变化可看出, 初始温度越接近湿球温度, 液滴蒸发过程膨胀期所占的比例也越小, 无量纲半径 (r/r０) ２几乎呈线性变化, 满足d２律。

4.2 环境条件对蒸发特性的影响

4.2.1 环境温度T∞的影响

图5为环境温度对蒸发特性影响的计算结果。计算条件见表1中的工况3。由图5 (a) 可知, 环境温度T∞越高, 液滴及各组分蒸发越快, 液滴蒸发时间越短。从图5 (b) 可看出, 环境温度越高, 液滴的湿球温度越高, 加热期所占时间几乎相同;其次, 液滴温度越高, 蒸发潜热越小, 液滴蒸发越快, 从而液滴蒸发时间越短。从图5 (b) 中还可看出, 环境温度较高时, 无量纲半径 (r/r０) ２的峰值较大, 液滴膨胀较明显。

4.2.2 环境压力的影响

图6为环境压力对蒸发特性影响的计算结果。计算条件见表1中的工况4。图6 (c) 中DＡＢ为扩散系数。从图6可看出, 环境压力越大, 液滴的湿球温度越高, 但是液滴的蒸发时间越长。这是因为气体混合物的扩散系数随压力的增大而减小 (如图6 (c) 所示) , 使得液滴蒸发速率降低。从图6 (b) 中无量纲半径 (r/r０) ２的变化可以看出, 环境压力越高, 液滴膨胀率越大。这是因为此时液滴湿球温度较高, 密度较小, 另一方面, 液滴加热期较长, 蒸发较慢, 所以膨胀明显。

4.3 混合规则对蒸发特性的影响

图7为混合规则对蒸发特性影响的计算结果。计算条件见表1中的工况5。从图7可看出, 使用混合规则二, 液滴膨胀明显, 加热期较长, 气体混合物的扩散系数较大。综合结果是使用混合规则二的液滴蒸发时间较长。

5 结论

(1) 多组分液滴在经历了加热期后会达到湿球温度。湿球温度依赖于环境温度和环境压力。相同环境条件下, DME的湿球温度比丙烷的湿球温度高。混合物的湿球温度随DME摩尔分数的增大而增大。液滴初始质量相同时, DME初始摩尔分数越大, 蒸发的时间越长。

(2) 初始质量及组分初始浓度一样的多组分液滴, 当初始温度越接近湿球温度, 生存期内加热期所占的比例越小, 液滴膨胀越不明显, 蒸发时间越短。

(3) 当环境压力越高, 液滴湿球温度越高, 气体混合物扩散系数越小, 液滴生存期内加热期所占的比例明显增加, 蒸发时间较长。当环境温度越高, 湿球温度越高时, 液滴的加热期基本一致。

(4) 混合规则一是将各组分的物性参数进行加权平均而获得混合物的物性;而混合规则二考虑了组分的混合对混合物物性的影响, 由此得到的混合物的物性更加合理。使用混合规则二, 液滴的加热期较长, 液滴膨胀较为明显, 蒸发时间较长。

摘要：以单一组分液滴在静止环境中的蒸发模型为基础, 建立多组分液滴蒸发的折算数学模型, 并以二甲醚 (DME) /液化石油气 (LPG) 双燃料液滴作为研究对象, 对其亚临界蒸发过程进行了详细的模拟研究。获得了各组分在不同环境温度和环境压力下液滴蒸发的湿球温度, 以及组分摩尔分数变化时双组分液滴湿球温度的变化情况。考察了液滴中组分的初始摩尔分数、液滴初始温度、环境温度和压力及混合规则对蒸发过程的影响, 结果表明:相同环境条件下, 混合物的湿球温度随DME摩尔分数的增大而升高;液滴初始质量相同时, DME初始摩尔分数越大, 蒸发的时间越长;初始质量及组分初始浓度一样的多组分液滴, 初始温度越接近湿球温度, 蒸发时间越短;环境压力越高, 液滴湿球温度越高, 气体混合物扩散系数越小, 液滴生存期内加热期所占的比例明显增加, 蒸发时间较长;使用混合规则二, 蒸发时间较长。

关键词：内燃机,二甲醚/液化石油气,多组分液滴,蒸发,混合规则

参考文献

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二甲醚/液化石油气 篇5

1 液化石油气与二甲醚

1.1 液化石油气

在石油中进行重油、煤油、汽油及柴油等油品的提炼操作时, 会在最后产生一些石油尾气, 这就是石油气。再对石油气进行进一步的加工将其回收再利用:针对石油气, 采取一定的程序, 并对其进行加压, 将其转化为液体状态, 并装入受压容器中, 从而形成了液化石油气。液化石油气的成分很多, 主要有丙烷、丁烷、丙烯及丁烯, 还有少量的戊烷与戊烯以及一些微量硫化合物构成的杂质。

随着我国科学技术的不断发展与创新, 石油化学工业也得到了快速的发展, 其中, 作为化学工业的一种基本原料同时又是一种新型燃料的液化石油气, 逐渐得到人们的重视, 并广泛的应用在各个领域中。

首先, 液化石油气可以作为燃料, 而且在使用过程中优点非常多:热值非常高, 不会造成烟尘污染, 也不会形成炭渣等杂质, 操作起来十分方便, 等等。因此在人们的日常生活中液化石油气的应用范围越来越广泛。

其次, 在化学工业的生产方面, 通过采取一定的措施来分离液化石油气, 能够得到很多原材料, 包括乙烯、丙烯、丁烯以及丁二烯等, 这些原材料能够在生产一些合成产品如合成橡胶、合成塑料以及合成纤维等以及一些医药、染料及炸药等方面发挥重要的作用。

另外, 液化石油气还具有其他功能, 如用于金属的切割环节, 烘烤农产品的环节以及焙烧工业窑炉的环节等等。

1.2 二甲醚

二甲醚即DME, 又可以简称为甲醚, 化学分子式表示为CH3OCH3。二甲醚是一种气体, 在常温常压的状态下无色、无毒、无腐蚀, 同时还易燃, 在燃烧时产生的火焰亮度非常高。能够溶于水、氯仿、乙醚、乙醇、丙酮等溶剂中。

二甲醚所具有的这些优越性能使其在全球市场上都居于基础产业的地位, 并在农业、工业、日常生活以及医疗等领域应用的越来越广泛。二甲醚可以用于制冷剂、气雾推进剂、发泡剂等, 但主要作用是替代液化石油气、汽车燃油以及城市煤气等, 在当前成为世界市场上优先发展的基础产业, 发展前景非常广阔。

2 在液化石油气内掺杂二甲醚所产生的危害

二甲醚是一种新型的燃料, 并在国内及国际市场上发挥着重要的作用, 但在日常生活中使用二甲醚的前提是采用特殊的灶具及钢瓶。将二甲醚掺入液化石油气中形成的混合气体, 在使用过程中会产生一些废弃物, 这些废弃物是有毒的, 当被人过量吸入后会出现头晕、胸闷、恶心的症状, 对人的身心安全造成威胁。

同时, 有些二甲醚被掺入液化石油气的钢瓶中, 这样很容易导致钢瓶的阀门出现漏气现象, 同时还会造成焊接气瓶的严重腐蚀现象, 在钢瓶的正常使用过程中就会产生极大的安全隐患, 直接威胁到人们的生命财产安全。近几年来, 由于在液化石油气的钢瓶中掺入二甲醚所造成的安全事故非常多, 这应引起相关部门的足够重视。

3 对二甲醚的检测方法

3.1 专业的检测方法

目前, 在对液化石油气中是否含有二甲醚进行检测时, 应该以检测液化石油气的方法为前提, 并结合二甲醚自身所具有的物理化学等方面的性质进行检测。标准的检测方法有三种: (1) HG/T 3934—2007 (2) CJ/T 259—2007 (3) SH T 1483, 这三种方法的检测原理都是气相色谱法, 但分离条件不同, HG/T 3934—2007的分离条件是PLOT Q/GDX, CJ/T 259—2007的分离条件是GCX—105, SH/T 1483的分离条件是PLOTQ/PEG 20M。在实际的操作中分别采用这三种方法进行二甲醚的检测。

液化石油气是一种由低级碳氢的化合物所组成的混合物, 在采用气相色谱法来检测液化石油气中二甲醚的含量时, 最大的难点就是如何将液化石油气中的成分与二甲醚进行分离。通过实践证明, 在标准的检测方法中, 最好的是HG/T 3934—2007中所采用的PLOT Q/GDX以及SH/T 1483中所采用的PLOTQ/PEG 20M。

3.2 日常生活中的检测方法

(1) 在使用过程中观察火焰的颜色。纯正的液化石油气在燃烧过程中所产生的火焰颜色是亮蓝色, 如果在其中掺杂了二甲醚, 会导致燃料的燃烧率降低, 所产生的火焰颜色就变为黄红色, 其中的蓝色非常少。

(2) 利用二甲醚的溶水性。准备一盆清水、一根气管, 把气管的一端插到水底, 并使液化石油气透过气管, 完全经过水的吸收过程, 然后对透过液化石油气的水进行加温, 并点燃水面, 如果能够点燃, 就证明里面含有二甲醚。

(3) 气味辨别法。液化石油气本身是无色无味的, 在生产过程中, 公司为了避免液化气发生漏气现象, 便在其中加入了一些添加剂如乙硫醇等。二甲醚本身具有很强的聚气功能, 因此, 如果液化石油气中掺杂了二甲醚, 二甲醚就会将乙硫醇等极易挥发的添加剂聚集起来, 从而产生更浓的味道, 这样, 通过气味的浓度来辨别液化石油气中是否含有二甲醚。

4 有效的管理策略

(1) 按照国家的相关规定, 在液化气企业内部制定一些液化石油气的质量控制标准:在液化石油气中只要出现二甲醚即被视为不合格。如果其中二甲醚的含量大于1%, 就要通知供应商, 并令其进行调整。如果其中二甲醚的含量大于8%, 就要对成品进行退货处理或者折价处理。

(2) 规范液化石油气的进货途径, 制定相应的气源检测制度, 定期对液化石油气采取抽检活动, 从而保证液化石油气的质量安全。

(3) 在企业进气的过程中, 不能为了贪图一时的便宜而购买质量差的液化石油气, 必须从为人服务的理念出发, 选择质量好、信誉高的供应商进行合作, 这样就能逐渐降低质量差的供应商的竞争力, 总体上提高液化石油气的质量水平。

5 结语

综上所述, 随着我国科学技术的不断发展以及我国经济实力的不断增强, 液化石油气在日常生活中的应用越来越广泛。在液化石油气中掺杂二甲醚会对人们的生命及财产安全造成极大的安全隐患, 因此, 相关部门必须采取合理的措施对液化石油气进行检测, 并不断规范液化石油气的生产与销售过程, 加大惩戒力度, 同时, 还要提高相关企业的责任感, 自觉杜绝采用低质量的液化石油气, 逐渐淘汰那些质量差、信誉低的供应商, 在根本上减少二甲醚在液化石油气中的使用, 从而保证液化石油气的质量安全, 为人们的生命财产安全提供必要的保障, 同时也不断的促进我国经济能够健康持续发展。

参考文献

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