热心网友：新能源是相对于常规能源说的，有核能、太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能和潮汐能等许多种。新能源的共同特点是比较干净，除核裂变燃料外，几乎是永远用不完的。由于煤、油、气常规能源具有污染环境和不可再生的缺点，因此，人类越来越重视新能源的开发和利用。 （1）核能技术。核能有核裂变能和核聚变能两种。核裂变能是指重元素（如铀、钍）的原子核发生分裂反应时所释放的能量，通常叫原子能。核聚变能是指轻元素（如氘、氚）的原子核发生聚合反应时所释放的能量。核能产生的大量热能可以发电，也可以供热。核能的最大优点是无大气污染，集中生产量大，可以替代煤炭、石油和天然气燃料。①核裂变技术，从1954年世界上第一座原子能电站建成以后，全世界已有20多个国家建成400多个核电站，发电量占全世界16％。我国自己设计制造建成的第一座核电站是浙江秦山核电站30万千瓦；引进技术建成的是广东大亚湾核电站180万千瓦。核电站同常规火电站的区别是核反应堆代替锅炉，核反应堆按引起裂变的中子不同分为热中子反应堆和快中子反应堆。由于热中子堆比较容易控制，所以采用较多。热中子堆按慢化剂、冷却剂和核燃料的不同，有轻水堆（用轻水作慢化剂和冷却剂，浓缩铀为燃料，包括压水堆和沸水堆）、重水堆（重水慢化和冷却，天然铀为燃料）、石墨气冷堆（石墨慢化，二氧化碳或氦冷却，浓缩铀为燃料）、石墨水冷堆（石墨慢化，轻水冷却，浓缩轴为燃料），这些堆型各有优点，目前一般采用轻水堆较多。快中子反应堆的优点可以充分利用天然铀资源，热中子堆只能利用天然铀中2％的左右的铀，而快中子增值堆可以利用60％以上，这种堆型还在进行商业规模示范试验。②核聚变技术，这是在极高温度下把两个以上轻原子核聚合，故叫热核反应。由于聚变核燃料氘在海水中储量丰富，几乎人类可用之不尽。所以世界各国极为重视。可以说，世界人类永恒发展的能源保证是核聚变能。 （2）太阳能技术。①太阳能热利用技术比较成熟，有太阳能热水器、太阳能锅炉烧蒸汽发电、太阳能制冷、太阳能聚焦高温加工、太阳灶等，在工业和民用中应用较多；②太阳能光电转换技术，通过太阳能光电池把光能转换成电能（直流电），主要是光电池制造技术，太阳能电池有单晶硅、多晶硅、非晶硅、硫化镉和砷化锌电池许多种。这种发电技术利用最方便，但大功率发电成本太高。③光化学转换技术，利用太阳能光化学电池把水电解分离产生氢气，氢气是很干净的燃料。 （3）风能技术。风能是一种机械能，风力发电是常用技术，目前世界上最大风力发电机为3200千瓦，风机直径97．5米，安装在美国夏威夷。我国风力发电装机总共20万千瓦，最大风力发电机为120千瓦。 （4）生物质能技术。这是利用动植物有机废弃物（如木材、柴草、粪便等）的技术。①热化学转换技术，把木材等废料通过气化炉加热转换成煤气，或者通过干馏将生物质变成煤气、焦油和木炭；生物化学转换技术，主要把粪便等生物质通过沼气池厌气发酵生成沼气，沼气的主要成分是甲烷。沼气技术在我国农村得到较好应用，工业沼气技术也开始应用。③生物质压块成型技术，把烘干粉碎的生物质挤压成型，变成高密度的固体燃料。 （5）氢能技术。氢气热值高，燃烧产物是水，完全无污染。而且制氢原料主要也是水，取之不尽，用之不竭。所以氢能是前景广阔的清洁燃料。①氢气制造技术，有水电解法、水热化学制氢法、水光电池分解法等；②氢气储运技术，氢气贮存有三种方式，一是压缩，二是低温液化，三是贮氢金属吸收。③氢气利用技术，有三种利用方式，一是作为燃料直接燃烧，二是通过氢燃料电池直接发电，三是用作各种能源转换的中介质使用。 （6）地热能技术。地热能有蒸汽和热水两种。地热蒸汽有较高压力和温度，可直接通过蒸汽轮机发电；地热热水最好是梯级利用，先将高温地热水用于高温用途，再将用过的中温地热水用于中温用途，然后再将用过的低热水再利用，最后用于养鱼、游泳池等。 （7）潮汐能技术。潮汐发电技术是低水头水力发电技术，容量小，造价高。我国海岸线长达14000公里，有丰富潮汐能。据估算，全国可开发利用潮汐发电装机容量为2800万千瓦，年发电700亿千瓦时。 关于我国能源的战略思考 五种新能源将被开发利用
热心网友：摘 要玉米芯是廉价的可再生资源。用玉米芯水解生产木糖醇，与传统的加氢催化工艺相比，具有原料成本低、反应条件温和、能耗小、产品质量好等优势。本文旨在探索以玉米芯为原料生产木糖醇的工艺。本文以玉米芯为原料，用硫酸水解制备木糖。对液固比、水解温度、反应时间和酸的浓度等实验条件进行单因素水解实验，考察还原糖和木糖取得较好收率时，这些影响因素的取值范围。通过正交实验优化了水解条件，在液固比4:1、硫酸浓度3%、反应温度120℃、水解时间2小时的条件下，玉米芯水解制备木糖的收率在10.51%；而在液固比4:1、硫酸浓度为3%、反应温度为120℃、水解时间4小时的条件下，还原糖具有较好的收率。以木糖为原料，采用电化学法制备木糖醇以及对木糖含量的测定方法—蒽酮比色法的探索。研究电解质组成、电解质含量、电解温度以及木糖初始浓度等实验条件对合成过程的影响，并对其机理进行探讨。采用正交实验法研究了水解条件和电解条件对木糖醇得率的影响：在最佳生产工艺条件下（水解温度120℃，电解温度60℃，加H2SO4浓度为21%，水解时间4h），木糖醇得率可达73.61%。本文为利用廉价的玉米芯半纤维素水解液代替纯木糖电化学法生产木糖醇制定了一条经济有效的技术路线，具有重要的社会效益和明显的经济价值。关键词：玉米芯，木糖，木糖醇，电化学合成，蒽酮比色法 ABSTRACTCorncob is a kind of cheap renewable resource. The synthesis of xylitol by electrochemistry from corncob could be a cheaper alternative to the traditional chemical process, since it is a simple process, with great specificity and low energy requirements. This paper presented a detail study of the synthesis of xylitol.In this paper, hemicellulose of corncob was hydrolyzed into xylose while sulphuric acid was used as the catalyzer. In order to a maximal yield of deoxidize sugar and xylose, the value range of influence factors, such as the ratio of solid to liquid, concentration of sulphuric acid, hydrolysis temperature and reaction time, was obtained through single factor experiments of hydrolysis. On the basis of perpendicular design experiment, the optimal hydrolysis conditions were mass ratio of liquid to solid 4:1, concentration of sulphuric acid 3.0%, hydrolysis temperature 120℃ and reaction time 2h. Under the condition, 10.51% xylose yield was obtained. When the hydrolysis conditions were mass ratio of solid to liquid 4:1, concentration of sulphuric acid 3.0%, hydrolysis temperature 120℃ and reaction time 4h, deoxidize sugar had a maximal yield and hemicellulose had good utilization.This paper has also studied the direct electricity decomposition method which prepares xylitol by electrolytically reduction of xylan, and studied the electrosynthesis method for deoxidizing the xylose to xylitol in cathode. Electrolyte, electroanalysis temperature, the effects of reaction time and the initial concentration of xylose had significant effects on xylitol production. The influence both of acid hydrolysis and electroanalysis condition on the acquiring rate of xylitol has been investigated. The optimum parameters of manufacturing process have been obtained as follows — the hydrolysis temperature 120℃, electroanalysis temperature 60℃, vitriol concentration 2%, duration 4h and the acquiring rate is 73.61%. This paper developed an effective and economical xylitol process by electroche-mistry using corncob hemiecellulosic hydrolysate instead of xylose. The technology is of important social value and apparent economic value.
热心网友：超低界面张力下甜菜碱型表面活性剂水驱残余油的作用机理夏惠芬1 , 刘仁强1 , 鞠 野1 , 刘春德2 , 王亚婷1( 1. 大庆石油学院 提高油气采收率教育部重点实验室 ,黑龙江 大庆 163318 ; 2. 北京石油勘探开发研究院 ,北京 100083 ) 摘 要:利用甜菜碱型两性表面活性剂 ,通过可视化微观模型驱油实验 ,分析了该驱油体系对盲端类残余油、膜状类残余油、柱状类残余油的作用过程 ,研究了该表面活性剂对这类残余油的启动和运移机理 ,完善了该表面活性剂体系对微观驱油机理的认识.研究结果表明 ,在超低界面张力表面活性剂的作用下 ,孔道的润湿性由油湿变为水湿 ,且残余油所受毛管力大大降低 ,启动了盲端类残余油、膜状类残余油和柱状类残余油 ,使驱油效率大大提高.关 键 词:两性表面活性剂; 驱油效率; 超低界面张力; 驱油机理; 微观驱油中图分类号:TE357.433 文献标识码:A 文章编号:1000 1891(2006)06 0024 -04长期以来 ,由于受到表面活性剂高成本的限制 ,表面活性剂驱一直未得到广泛推广. 人们对表面活性剂的研究也大多集中在新型表面活性的开发 ,以及适合三次采油的表面活性剂的优选上. 现有的驱油机理理论大致有 2 种[1] :一种是毛管数理论 ,以毛管数的数值评价表面活性剂是否能够启动残余油;另一种是从微观上对各种界面现象进行力学分析[2,3] . 郭尚平等人[4- 6]首先开展了关于化学驱的微观渗流实验 ,其中包括对表面活性剂及其复配体系的驱油机理的认识. 笔者通过新研制的两性甜菜碱型表面活性剂 ,利用可视化的微观驱油实验 ,研究了在超低界面张力条件下新型表面活性剂体系对水驱后残余油的作用机理、微观细节、携带过程 ,进一步完善了表面活性剂体系的微观驱油机理.1 两性表面活性剂广义地说 ,两性表面活性剂是指分子结构中 ,同时具有 2 种或 2 种以上离子性质的表面活性剂;但通常两性表面活性剂 ,系指分子结构中既具有阳离子亲水基团 ,又具有阴离子亲水基团的狭义两性表面活性剂. 一般认为 ,它们的分子结构中带有阴阳亲水基团 ,在水溶液中电离 ,在某种介质条件下表现出阴离子表面活性剂的特性 ,而在另一种介质条件下 ,又表现出阳离子表面活性剂特性的表面活性剂[7] . 由于两性表面活性剂具有刺激性低、耐硬水性好、适用范围广和生物降解性好等优点 ,所以尽管其价格较高 ,但其应用面仍在日益扩大. 甜菜碱系两性表面活性剂是其中的一种 ,由 Kr Βger 从甜菜中分离而来. 美国 Mobil石油公司 1977 年申请了一项专利 ,使用甜菜碱型两性表面活性剂(以下简称“两性表活剂”)改善注入水流动性 ,有效降低了油水界面张力. 实验中使用两性表活剂通过改变其亲油基结构 ,达到在无碱条件下形成超低(10- 3 mN/ m)界面张力的目的.2 实验2. 1 设备利用玻璃刻蚀的岩心模型进行驱油实验 ,通过图像采集系统将驱油过程的图像转化为计算机的数值信号 ,采用图像分析技术研究表面活性剂体系的微观驱油过程. 实验设备及流程参见文献[8].2. 2 岩心和药品驱油用的岩心模型是玻璃刻蚀的透明微观模型(40 mm ×40 mm) ,用硅油改变其润湿性.实验用油为大庆油田的脱气脱水原油配制的模拟油(10 mPa ?s ,30 ℃) . 配制表面活性剂的溶剂是矿化度为 3 700 mg/ L 的模拟盐水 ,水驱用水矿化度为 508 mg/L . 实验中涉及的表面活性剂配方为:( 1)两性表活剂 ,质量分数为 0.1 % ,30 ℃时与模拟油间的界面张力为 5. 12 ×10 -3 mN/ m;(2)ORS - 41 体系 ,质量分数为 0. 3 % ,30 ℃时与模拟油间的界面张力为 4. 11 ×10 -2 mN/ m.3 作用机理3. 1 亲油盲端类残余油10- 3 mN/ m ,10- 2 mN/ m 数量级界面张力的表面活性剂体系驱替水驱后残余油的结果分别见图 1 和图 2.由 图 1 和图 2 可见 ,水驱后亲油盲端中的油被部分驱替或未被驱替. 采用表面活性剂驱替后 ,无论是羧基甜菜碱 ,还是 ORS - 41 体系 ,盲端中水驱后残余油部分或全部被驱替;羧基甜菜碱型驱油体系的驱替油量高于 ORS - 41 体系 ,即界面张力越低 ,驱替的残余油量越多 ,并且孔道润湿性都有不同程度的改变. 图1两性表活剂(界面张力为 10 -3 mN/ m)驱替 图2 ORS- 4表面活性剂(界面张力为 10 -2 mN/ m)驱替 两性表活剂驱过程中盲端中润湿性改变及残余油被采出的过程见图 3 ,其驱替方向由右至左. 当该驱油体系进入后 ,由于体系与油形成超低界面张力 ,盲端处残余油表面的坚固水膜逐步被破坏 ,油沿流动方向变形(见图 3(d)) ,变形后的弯液面所产生的毛管力在超低界面张力的作用下缩小为 1/ 1 000 ,该弯液面沿流动方向被拉伸 ,逐渐断裂成小油珠而被驱替液携带 ,盲端内残余油变少、变薄(见图 3(a～h)) ;随着两性表活剂沿盲端壁面向盲端内的扩散 ,在孔道的壁面产生吸附 ,表面活性剂的亲水基朝外 ,因此盲端的润湿性向亲水方向转变;随着两性表活剂体系的进一步驱替 ,原有的油水界面束缚的油面积逐渐减小 ,油水界面逐渐消失 ,界面逐步为新的表面活性剂与油的界面所取代 ,润湿性也随之改变为亲水(见图 3(i～j)) .3. 2 膜状类残余油对于附着在孔道壁上的膜状残余油 ,当接触到两性表活剂体系后 ,三相接触点的平衡条件被破坏 ,油水界面膜被软化、拉长、断裂成小油滴 ,脱离壁面 ,并持续重复这一过程 ,直至油膜被驱替干净(见图 4) .图 4 表明 ,由于两性表活剂的吸附和超低界面张力的共同作用 ,三相接触点处产生润湿滞后 ,油膜前缘变形且阻止界面变形的毛管力减小 ,在驱替液的作用下使得油膜前缘的油逐渐聚集变形为蝌蚪状 ,拉长、最后断脱成小油滴被携带. 剩余油在内聚力作用下又回收成油膜 ,油膜前缘继续变形为蝌蚪状 ,拉长、断脱 ,持续重复这一过程 ,直至油膜被驱替干净. 在油膜被驱替的过程中 ,三相接触点处的油膜受 3 个力作用:剪切携带力、与孔道壁面的黏附力和弯液面产生的毛管力(内聚力) ,其中黏附力和内聚力是阻力.由于表面活性剂沿壁面的扩散及其吸附作用 ,壁面润湿反转 ,当油前缘变形为蝌蚪状时(见图 4(c)) , 油膜 前缘只受本身产生的内聚力和携带力作用 ,而且超低界面张力降低了内聚力 ,所以油膜前缘的蝌蚪状油滴聚集到一定程度时 ,发生断脱(见图 4(d)) . 油膜持续沿着“前缘断脱”这种方式 ,最终被驱替干净( 见图4( e)) .3. 3 柱状类残余油柱状类残余油是由于孔道的界面特性和毛管力的束缚而形成的 ,此类残余油被驱替的过程见图 5. 由图 5 可知 ,在超低界面张力的两性表活剂的作用下 ,原本是阻力的毛管力降低为 1/ 1 000 ,使此类残余油能够沿孔喉被驱替 ,在其出口位置处聚集且油前缘逐渐变形、拉长 成蝌蚪状(有的拉成油丝) ,最后断脱成小油滴而被运移(见图 5(a～c)) . 出口处聚集的可动油重复这一过程(见图 5(d～e)) ,直至柱状类残余油即将突破时 ,在孔喉的两侧形成一桥状油膜 ,下游的油通过该桥状油膜被携带运移(见图 5(f～g)) ,最终被驱替干净(见图 5(h)) .(1)超 低界面张力下两性表活剂改变了油水界面条件和三相接触点的平衡条件 ,在驱替过程伴有润湿反转 ,可以驱替膜状类残余、油柱状类残余油和亲油盲端类残余油 ,盲端中驱油效率随界面张力的降低而增加.(2)对于柱状类残余油 ,超低界面张力下两性表活剂驱替可形成一桥状油膜 ,下游的油通过该桥状油膜被携带运移 ,最终被驱替干净.参考文献:[1] 张逢遇 ,卢艳, 韩建斌 .表面活性剂及其复配体系在三次采油中的应用[J] . 石油与天然气化工 ,1999 ,28(2) :130 - 132.[2] 郭东红 .表面活性剂驱的驱油机理与应用[J] .精细石油化工进展 ,2002, 3( 7) :36- 41.[3] 黄延章, 于大森 .微观渗流实验力学及其应用[M ] .北京: 石油工业出版社 ,2001: 59- 79.[4] 郭尚平, 黄延章, 周娟, 等 .物理化学渗流微观机理[M ] .北京: 科学出版社 ,1990: 67- 72.[5] 夏惠芬 ,王德民, 侯吉瑞 ,等 .黏弹性聚合物溶液对驱油效率的影响[J] . 大庆石油学院学报 ,2002 ,26(2) :109- 111.[6] 夏惠芬, 孔凡顺, 吴军政, 等 .聚合物溶液的弹性效应对驱油效率的作用[J] .大庆石油学院学报, 2004 ,28(6) :29 - 31, 38.[7] 兰云军 ,鲍利红, 李延. 两性表面活性剂的类型、应用性能和发展概况[J ] .中国皮革, 2002 ,32(13) :20 - 24.[8] 夏惠芬 ,王德民, 刘仲春 ,等 .黏弹性聚合物溶液提高微观驱油效率的机理研究[J] . 石油学报 ,2001, 22 (4) :60- 65
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