负责人：彭学院 所在学院：能动学院 一、项目简介 油田伴生气是天然气资源的一种，由于油田伴生气的量一般较小，可利用的压能较低，在过去往往被误认为是没有价值的天然气，常采用直接燃烧的方法处理，这样造成极大浪费，同时也是温室气体排放的“贡献者”。近年来，清洁生产、节能降耗日益受到重视，伴生气回收利用已成为迫切的生产需求。油田伴生气回收为我国的油田节能事业开创了一个新思路，这既是一项前景广阔的新兴事业，也为实现我国总体节能目标创造了条件。 针对这一生产需求，凭借在压缩机领域的技术优势，该团队研发出一种新型专利产品—全封闭喷油涡旋压缩机组，专门用于低压小流量伴生气的增压。涡旋压缩机是目前可靠性最高的一种压缩机机型，广泛应用于制冷、空调及热泵系统中，其设计寿命一般超过10年，而且几乎免维护。美国 Emerson 公司已成功应用于油田伴生气、气井天然气、煤层气、LNG 储罐闪蒸气回收，仅 2003~2006 在北美用于油田伴生气回收的机组就有400多套，机组成本回收周期不超过2年。西安交大压缩机研究所针对油田伴生气及煤层气集气增压中的技术瓶颈，吸收国外先进技术，开发出具有自主知识产权的全封闭喷油涡旋压缩机组，专门用于要求可靠性高、免维护的油田伴生气、煤层气集气增压。 WX 系列天然气压缩机组主机采用全封闭结构涡旋压缩机，通过合理的油路设计，解决了压缩腔内部冷却和机械部件润滑的问题。考虑到油井现场的实际条件，全封闭喷油压缩机组已经实现了停开机、排液、排污、进排气超压、油气温度等全部自动控制，并且通过加入远程传输，进行实时监控，做到无人值守，免日常维护的目标。 图1 机组流程图 二、产品性能优势 1.技术优点 1）针对油田伴生气典型气量范围1120-3400m3/d，涡旋压缩机具有独特优势，采用全封闭喷油涡旋压缩机单机或多机并联机组，能够在很宽流量范围内高效可靠工作。 2）涡旋压缩机结构简单，体积小，基本无易损件，可保证机组具有较高可靠性，且易于撬装，以适应油井分散且长期无人职守的需要。 3）通过回收利用伴生气，可大幅提高油井产油量，尤其对于开采后期的油井，效果显著。 4）该技术与装备可推广应用于煤层气回收、油罐气回收、常规气田增产等领域，具有显著的节能效果和减排意义。 2.设备优点 1）可靠性高、寿命长 易损件少，异常工况的保护完善，可靠性远高于活塞式压缩机；涡旋压缩机设计寿命普遍超过10 年。 2）安全性高 全封闭的压缩机结构，不存在轴封泄漏，按照防爆要求设计；全流程完善的压力、温度、天然气浓度监控系统，杜绝隐患。 3）全自动化 采用西门子 PLC 机组自动化程度高，完全做到无人值守；用户只需执行开机操作，控制系统会自动完成其余工作；根据不同用户的实际需要，调整控制程序。 4）实时远程监控 数据中心随时能够收到各处机组运行中相关实时参数；远程记录和分析运行状态，远程启停机。 5）模块化设计 撬装外观，便于设备在不同场地转移；可根据实际需要，选择多机组串并联组合使用。 6）主要技术参数 吸气压力范围：-0.02~0.4MPaG，可提高到1.0MPaG。 排气压力范围：0.5~2.0MPaG，根据需要，排气压力可达3.0MpaG。 单台机组流量：进气压力为大气压力时，流量600~2000Nm3/d；进气压力为0.4MPa时，流量3000~10000Nm3/d。 工作环境：温度-30~50℃、湿度0~100%的环境下工作，不需要提供冷却水。 防爆等级：ExdIICT4 三、市场前景及应用 1. 油田伴生气回收 油田开采中的凝析气、套管气，通过简单油气水三相分离，除去液态水、油及固体杂质后，可直接进入涡旋压缩机机组增压，然后送入气体管网做进一步处理，也可注入油气混输管网送到处理站集中处理。 青西油田作业区窿103井日产油10.4吨，含水65％，原油由于乳化严重无法改入集输系统进行密闭混输，因此该并前期采取原油进罐，伴生气放空燃烧。该井日产伴生天然气1400m³-1600m³，井口有立式油气分离器，分离器之后带储藏罐，目前的伴生气从储气罐出来后被点火烧掉，造成极大的浪费。 项目实施后预计可回收油气伴生气156.2万Nm³/年，折合标煤为2077吨；设备运行消耗电能为40.93万kWh/年，折合吨标煤为140吨；由此可得出，每年可减少能源折合吨标煤约1937吨。目前设备运行正常，回收达到了预期效果。 2. 气井气回收 机组集气增压后，可送入附近管网，或者将多台机组回收的气体送入集中处理站，并根据流量大小，采用下列措施之一： 1）燃气发电； 2）供作业区采暖； 3）进行轻烃回收后用CNG 压缩，再送到CNG 加气站； 4）进行轻烃回收后液化成LNG，再作为商品销售。 3. 煤层气/页岩气回收 煤层气回收利用中需要用压缩机将气体收集增压到2MPa 以下，高可靠性、高安全性的涡旋压缩机是最合适的一种机型。 4. BOG压缩 BOG（闪蒸气）压缩机是LNG系统基本设备，用涡旋压缩机组压缩BOG气体在北美已有成功应用。 四、技术成熟度 □概念验证 □原理样机 £工程样机 R中试 £产业化 在多项国家自然科学基金以及国家“863”高技术研究项目等研究课题的资助下，已在能源高效利用领域开展了大量的基础研究工作和技术开发工作。 1)通过完成国家自然科学基金项目及 国家“863”高技术研究项目，研制了油田用两相混输泵，性能稳定； 2）与国内最大的压缩机制造企业沈鼓集团合作，完成了“863”高技术研究项目“加氢站用高压无油氢压缩机的研究与开发”，研制出压力高达40MPa的氢气压缩机，该压缩机也能用于包含天然气等在内的其它介质的压缩与输送。 五、合作方式：面议 （1）独占（设备+技术转让），设备费用50万左右、技术转让费在250万-500万； （2）设备+技术服务，费用在50万左右。

目前生产氯碱工业阴极电极的工艺主要是涂刷热分解法和电化学沉积法, 它们制备的电极容易出现“龟裂"和颗粒堆积现象（图A）,使电极结构不够 稳定，在电解条件下造成电极涂层剥落，活性位点不能完全暴露（图B）,电极 催化性能衰减，槽电压升高；此外，电极在制备过程中容易夹带部分有机溶剂， 在后续爐烧过程中污染/覆盖电极表面。针对上述问题，本项目采用水热合成 法制备一种新型电极，该电极表面涂层呈现开放式纳米棒状结构（图C）, 溶液和气体在电极表面可以自由进出（图D）,能够充分暴露活性位点，提高催 化活性。并使槽压降低200 mV,电流密度增加500 A/m ,能耗降低13.3%。目 前，该析氢及析氯电极已经具有完全自主知识产权，满足替代传统氯碱工业电极 材料的要求，属于国际一流国内领军的高新技术。 市场及经济效益分析： 我国2011年至2013年，全国烧碱产量分别为2466、2698. 6、2854. 1 万吨，而2014年上半年就已生产1580万吨，我国每年的烧碱产量都在缓慢增加。 所以采用新型电极降低槽电压，争取大力度的节能降耗显然是十分必要的。本产 品是运用于氯碱工业电解槽的新型电极，相比于传统电极，该电极具有更低的过 电位且使用寿命更长，由此我们确定我们的目标市场是全国范围内的氯碱厂，由 于目前国内只有北化机一家具有此项技术，所以市场竞争相对较小，市场需求 巨大，产业前景广阔，国内市场容量每10万吨离子膜烧碱需要3600m2阴电 极，我国氯碱需求巨大市场容量大。

ThingJS是面向物联网应用的3D可视化PaaS开发和运营平台，以“人人都能用3D”为使命，致力于帮助物联网开发者轻松快速的开发3D可视化应用，将开发门槛降到最低、开发周期缩到最短、开发成本缩到最小。ThingJS基于HTML5和WebGL技术，采用Java script开发语言，不仅可以针对单栋或多栋建筑组成的园区场景进行可视化开发，搭载丰富插件后，也可以针对地图级别场景进行开发。

具有微纳多孔结构的聚四氟乙烯（PTFE）微孔材料在高效过滤、防水透声、高端织物、医疗器械等国民经济战略新兴产业的关键材料。但是，由于PTFE材料极难加工，近五十年来，只有美国Gore公司开发的拉伸法实现了PTFE微孔产品的大规模商品化生产，产值高达百亿。但是，拉伸法存在的一些顽固问题仍然没有得到解决，如产品均匀性、产品孔径与孔隙率的。本成果颠覆传统拉伸法，创造性地提出了基于剪切诱导原位成纤工艺，巧妙地解决了存在半个多世纪的问题，可制备具有高孔隙率、小孔径、高强度的高性能PTFE微孔材料，并且可根据生产需求灵活调整产品宏观性状与微观结构，仅通过简单的工艺参数调整，即可实现具有不同微观结构的平板膜、纤维、中空纤维膜、微孔泡沫等批量化生产。与拉伸法相比，本成果工艺灵活、设备简单、能耗显著降低、无环境污染，具有良好的产业化潜力。此外，本成果提供了一种具有普适性的PTFE微孔材料改性方法，可以通过先进的复合工艺实现具有高导电、高导热等功能化PTFE材料，有效填补市场空白。围绕本成果，已发表多篇国际论文、申请四项国家发明专利、两项海外专利，在油水/固液分离、先进织物等领域具有良好应用前景，相关产品已成功验证并得到多方行业内专家认可。

本团队先后承担了北京市自然科学基金项目二项、国家自然基金项目二项以及国际合作项目一项。针对氢燃料汽车的氢储存问题，目前研发出了新型镁基复合储氢材料，其储氢量（达 6.0wt.%以上）已经超过美国能源部所要求的储氢量指标（5.5wt.%），具备了实际应用价值。在全固态锂离子电池材料研究领域，本团队还与加拿大西安大略大学孙学良院士合作，开展新型全固态锂离子电池材料研究。目前通过界面改性显著提高了全固态锂离子电池的高倍率放电性能及寿命，相关成果发表在《ACS AppliedMaterials & Interfaces》等期刊上。一种高容量储氢材料；一种高容量长寿命全固态锂离子电池材料的改性技术。

新材料、高分子材料专业

一种高效保温隔热材料 SiO2 纳米多孔气凝胶，美国已将类似的材料用于航天飞机。 这种性能优异的新型保温隔热隔声材料，其纤细的多孔网络结构使之具有极低的固态热 传导以及气态热传导。在常温常压下热导率可低达 0.02W/（m•K），是当前热导率最低的 固态材料。它不仅根据热导率推算，一块不到一寸厚的 SiO2纳米多孔气凝胶，相等于二 十至三十块普通玻璃或 15cm 厚度的混凝土墙体的隔热功能。鉴于目前建筑材料的隔热 性能差,仅上海的建筑能耗占总能耗的 25.4%，因此有关专家呼吁应大力推广各类保温隔 热轻质材料，SiO2纳米多孔气凝胶以其优异的保温隔声性能有望成为一种环保型高效保 温隔声轻质建材。另外 SiO2纳米多孔气凝胶还具有透光性，可以有效地透过可见光，同 时可以高效地阻隔红外辐射，因此，用于建筑物可以很好地兼顾采光和节能。

发光材料一般可以分为两类：荧光材料和磷光材料。荧光材料的特点是在外在光线或射线照射下会发光，当外在光线或射线消失后就不会发光。而磷光材料的特点是在外在光线或射线消失后仍能长时间地发光。也就是说，荧光材料和磷光材料的主要区别在于它们的余辉时间不同。所以，荧光材料又可以称作为增光材料，而磷光材料又可以称作为夜光材料。荧光材料常用于显示屏、灯管、公路交通反光牌等。磷光材料则多用于夜光钟表、暗处指示等。 很久以前，人们就能制造各种各样的夜光材料，不过绝大部分都因为性能太差得不到广泛的应用。近百年来，工业上生产和使用的夜光材料主要是“硫化锌：铜”。“硫化锌：铜”的最大缺点是余辉时间较短，只有3小时左右。为了利用“硫化锌：铜”作夜光材料，人们就在其中添加一些放射性元素，利用放射性元素的射线来刺激“硫化锌：铜”持续发光。由于放射性元素对人体健康的危害，“硫化锌：铜”夜光材料的应用受到很大限制。现在基本上不再允许生产夜光手表就是这个原因。除了国防军用如坑道等场合外，很难看到“硫化锌：铜”的踪迹。 近年来，夜光材料的研究出现重大突破，发现了一种新型的稀土夜光材料。这种稀土夜光材料的发光强度高，余辉时间长，比“硫化锌：铜”的指标要大10倍以上。新型稀土夜光材料十分稳定，其性能长时间受光发光后不会发生变化。而“硫化锌：铜”则不够稳定，在有湿气时容易变黑，性能降低。新型稀土夜光透明性较好，其粉末显淡黄色。比重为每立方厘米为3.6克。由于不再需要加入放射性元素，所以对人体健康毫无害处。

相变储能材料(Phase Change Materials, PCMs)是一类利用在某一特定温度下发生物理相态变化以实现能量的存储和释放的储能材料，一般有固- 液、液-气和固- 固相变三种形式。目前固- 液相变储能材料的研究和应用最为广泛，其工作原理为：当环境温度高于相变温度时，材料由固态转变为液态并吸收热量；而当环境温度低于相变点时，材料由液态转变为固态释放热量，从而维持环境温度在适宜水平。在相变过程中材料吸收或释放的热量，是材料单一相态温度变化时吸收或释放热量的几十倍甚至几百倍。

项目简介相变储能材料(Phase Change Materials, PCMs)是一类利用在某一特定温度下发生物理相态变化以实现能量的存储和释放的储能材料，一般有固- 液、液-气和固- 固相变三种形式。目前固- 液相变储能材料的研究和应用最为广泛，其工作原理为：当环境温度高于相变温度时，材料由固态转变为液态并吸收热量；而当环境温度低于相变点时，材料由液态转变为固态释放热量，从而维持环境温度在适宜水平。在相变过程中材料吸收或释放的热量，是材料单一相态温度变化时吸收或释放热量的几十倍甚至几百倍。相变储能材料储能原理应用范围 相变储能材料响应温度变化所吸收和释放的是热能，在能源高效利用和节能保温领域有着重要的应用价值。如在建筑节能、太阳能利用、电力调峰、可再生能源消纳、工业余热回收、纺织品、冷链运输、医疗健康等方面拥有广阔的市场前景。项目阶段目前主要的有机相变储能材料产品来源于石油工业的副产物，具有毒性，同时因其不会被生物降解，所以会持续产生污染。研发团队以国家“973”计划—“节能领域纳米材料机敏特性关键科学问题研究”课题的研究成果为基础，制备出基于天然可再生油脂的相变储能材料，具有绿色无毒、可降解、储能密度高等优点。通过对相变储能材料进行功能化处理，使其进一步具备了高光热转换效率及良好的储热特性，可高效利用太阳能及环境余热。知识产权已申请相关专利。调配出的不同温度的相变材料合作方式1. 可根据实际情况研制具有不同相变温度的相变储能材料，满足各类需求。2. 完成建筑用相变储能材料产品的中试生产，实现了相变储能产品的规模化制备，如相变储能地板产品、相变储能板材产品、相变储能粉体（60-80 目）与颗粒产品（5-8mm）等。其中，地板和板材产品可用于室内装修，粉体和颗粒产品可作为其他建材，如涂料、砂浆、水泥、混凝土等的添加物。3. 将制备的相变储能板材应用于实际建筑中，取得了很好的控温节能效果：在北京冬季时，白天室内最多可少升温6-7℃，且温度峰值延后近2 小时；夜晚温度降低时间最多可延迟近6 小时（以降至18℃为限），有效减小了室内温度波动，并减少约18% 的采暖电能能耗。4. 研制了一套相变蓄热供暖系统，该系统可将谷电期间的电能转化为热能并存储于相变储能材料内，在非谷电期间则利用所存储的热能实现用户供暖。该系统有助于电力系统的蓄热调峰，也可有效降低终端用户的采暖成本，同时还具有体积小、效率高、节能环保、无噪音、使用寿命长等优点。该系统实际的供暖试验结果表明，峰电期间仅利用存储的热量进行供暖，可使用户室内平均温度达到20℃，与市政集中供暖相比，采暖费用可降低约20%。