石油沥青/聚丙烯腈静电纺碳纳米纤维的制备工艺优化及其性能

为实现石油沥青的高值化利用,通过静电纺丝技术制备了沥青/聚丙烯腈复合纳米纤维,并经过预氧化和炭化处理制备了复合碳纳米纤维。采用Box-Behnken响应面法研究了纺丝参数对纤维直径的影响,通过调整石油沥青比例和热处理温度研究了预氧化和炭化过程中纤维的结构转变。结果表明:影响纤维直径的静电纺丝参数主次顺序依次为推流速度、纺丝电压和接收距离;响应面法模型预测值与最佳工艺条件下纤维直径实测值的相对误差为9.13%;当预氧化温度为250℃时,预氧化丝具有最大芳构化指数,其相应预氧化度最高;炭化温度与复合碳纳米纤维的石墨化程度呈正相关,随着炭化温度的升高,纤维直径大幅减小,复合碳纳米纤维石墨结构有序性逐渐增加。

指数剪切流作用下海洋立管振动特性研究

细长海洋立管在复杂来流作用下的涡激振动(VIV)是海洋工程领域备受关注的热点问题。采用双向流—固耦合方法,对立管在指数剪切来流作用下的涡激振动实施了数值仿真研究。基于均方根振幅包络图的显性模态分析发现,与线性剪切流工况相比,当流速较小时,立管模型在指数剪切流作用下振幅最大值相对较小;流速较大时,指数剪切流的非线性分布致使立管的振动响应增强。通过对立管模型均方根振幅包络峰、谷处的振动响应频率分析发现,在波峰位置处振动频率单一且较为稳定,而在相邻波谷位置处多频共存现象显著,两者有显著差异。沿管的轴向波形主要表现为驻波主导和驻波—行波混合模式,行波一般间歇发生,流速越大发生频次愈高,其在横流向的传播方向通常由高流速区段传递至低流速区段。指数剪切流作用下,沿管体轴向各截面位置处的旋涡脱落模式差异显著,高流速段尾流区的旋涡发放具有较强的周期性,涡管完整且与管轴存在一定偏离角度,低流速段蜂窝状离散涡旋较多。

“立德树人”理念下课程思政教学方法的探索与实践--以“石油炼制工艺学”为例

“石油炼制工艺学”是石油化工类专业的必修课程,蕴含着丰富的思政元素。在分析石油炼制工艺学课程思政建设的必要性和存在的问题的基础上,阐述了“石油炼制工艺学”课程思政的构建策略:通过树立思政理念,提升教师的思政能力;积极挖掘思政元素,开展课程思政教学设计,注重课程的前沿性和思政元素有机融合;改变现有的课程教学评价体系。“石油炼制工艺学”课程思政的探索和实践可以有效地引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观,激发学生的职业认同感和社会责任感。

新型储层钻井完井一体化工作液设计及性能评价

钻井完井一体化工作液是对海洋油气传统裸眼钻井完井液技术的发展,该体系基于D90经验规则与膜屏蔽原理,引入低剪切速率黏度设计,通过暂堵剂的镶嵌、成膜作用在储层孔隙入口构造单向屏蔽环,不仅达到储层保护效果,还可直接返排,从而简化海洋钻井完井工序。阐述了钻井完井一体化工作液的设计思路,检测了关键组分微观结构及体系基本性能,并综合评价了体系储层保护效果。实验结果表明,钻井完井一体化工作液具有刚性和柔性2类暂堵剂粒子,可协同封堵孔隙入口,促进单向屏蔽环形成,其中刚性镶嵌粒子形貌不规则,中值粒径为9.5μm,大于孔隙尺寸;而柔性成膜粒子呈规则球形,平均粒径为25.4μm,粒径分布窄,有利于粒间填充及形变聚结。体系在5~130℃内具有良好流变性,其低剪切速率黏度平均值为30802±1892 mPa·s,满足直接返排解堵设计要求;体系展示了良好的润滑性、防塌性及抗海水、抗岩屑侵污性,且单向封堵能力强,直接返排的渗透率恢复效果好。现场应用证明,新型钻井完井一体化工作液不仅能确保储层钻井过程顺利,而且满足了直接返排解堵要求,达到了简化完井工艺的目的。

基于BN-FCEM的化工企业安全风险分析方法

近年来,随着中国化工产业的迅速发展,化工企业危险品化学灾害事故仍时有发生。为更好地提高化工企业安全生产水平、精准识别化工企业中的重要风险因素并合理规避风险,提出一种基于贝叶斯网络(BN)和模糊综合评价法(FCEM)的化工企业安全风险分析方法。首先,该方法基于人、物、技、管、环五个方面共20个与化工企业相关的风险因素,建立了化工企业安全风险BN模型;然后,以模糊理论集(FTS)表征BN模型中概率参数的专家评估信息,结合Netica软件分析基于BN的化工企业安全风险概率和重要风险因素,并采用FCEM评估化工企业的整体安全风险损失;最后,综合考虑化工企业风险概率和风险损失,得出化工企业的安全风险等级。为验证该方法的可行性,以舟山某化工企业为例,结合风险等级矩阵,评估了该化工企业的安全风险,并提出了相应的改进建议。

基于“三化”的化工原理课程思政教育的探索与实践

文章阐明了化工原理课程特点和思政教学目标,论述了该课程的技能教学目标与思政教学目标的有机融合,提出了基于“生活化、艺术化以及现代化”(简称“三化”)的互联网+多媒体+板书的多维协同教学方法。化工原理课程思政教学实践的初步实践表明,引入针对性较强的特色思政素材,重视教学过程的“三化”特色,使用“互联网+”教学手段,可提高学生的学习兴趣和教学效率,使化工原理课程成为有温度、有深度、有广度、有趣味的课程。

超支化高分子水基钻井液仿生润滑机理

随着定向钻井技术的发展,水基钻井液润滑性逐渐成为确保定向井钻进的关键指标,设计新型钻井液润滑材料已成为油田化学领域的研究热点和重点。为探究超支化高分子水基钻井液仿生润滑机理,首先采用发散法合成了第1.5代超支化聚丙烯酸乙二胺基丙烯酸十八酯G1.5 P(EDA—MA—OA),然后进行了合成产物结构、微观形貌与热稳定性检测及其强化水基钻井液润滑性能评价,最后系统分析了超支化高分子与膨润土粒子的吸附行为。研究结果表明:①G1.5 P是粒径分布在几十纳米的分散性粒子,具有良好的热稳定性,热解温度集中在214℃;②以G1.5 P为润滑添加剂,构建的水基钻井液润滑系数为0.068,具有良好降摩减磨性;③G1.5 P呈“分子刷”状吸附于亲水材料表面,不仅改变了表面润湿性,而且还可促进膨润土粒子聚结形成致密、韧性的泥饼;④基于超支化高分子强化水基钻井液润滑的构效关系,提出了一种水基钻井液边界—固体润滑新模型,即超支化高分子促进在钻具与井壁摩擦副间形成低剪切强度泥饼,以泥饼结构内摩擦代替钻具刚性外摩擦,实现钻井液降摩减磨功能。结论认为,该认识完善了水基钻井液润滑添加剂的设计思路,为新型高性能润滑处理剂设计及超滑水基钻井液的开发提供了理论与技术支撑。

活化蟹壳生物质炭的制备及其在VOCs吸附中的应用

针对大气中由挥发性有机化合物不可控释放引起的环境和健康问题,开发新的吸附技术和材料是重要的解决途径之一。通过热处理廉价、无毒、可再生的蟹壳废弃物,并通过KOH活化制备了可对VOCs高效吸附的蟹壳生物质炭。以炭壳为原料制备了碳化蟹壳(CS)和蟹壳活性炭(CSK),并采用SEM、BET、FT-IR、XRD对其进行了表征,系统考察了温度对VOCs(二甲苯和正己烷)的影响,分析结果表明,制备的蟹壳生物质炭是一种具有介孔结构的多孔材料,其比表面积高达2098.15 m^(2)/g,平均孔径约为1.98 nm,孔体积为1.16 cm^(3)/g。最后,对制备的CSK-800进行了动态吸附实验,得到的二甲苯和正己烷的总吸附量分别为557.98、585.19 mg/g。吸附动力学研究结果表明,其吸附过程与准一级和Bangham模型拟合结果高度吻合,较好地诠释了蟹壳活性炭对VOCs吸附主要是以物理吸附为主的孔道扩散。

管壳式换热器换热管强化传热研究

研究了油库夏季高温导致的油气回收工艺中吸附罐回收率低、吸收塔解吸效率低、油气回收系统能耗过高以及安全隐患较多等问题。将温度较低的地下水作为冷却水,从实践的角度构建多种强化传热结构的管壳式换热器并采用CFD的方法对其热力学与水力学性能进行多方面探究。结果表明当油气在管壳式换热器壳程中流动时,热流可以获得更好的冷却效果;油气在壳程流动时,CIRF型换热管具有最佳的热力学性能,RAW型换热管具有最佳的水力学性能。综合油气回收工况与计算结果配置CIRF型换热管的管壳式换热器在油气回收工艺中有着较强的适用性,其可以在有效提高油气的冷却效果的同时兼顾换热器的水力学性能。

基于相场裂缝模型的酸化压裂孔洞沟通类型研究

塔河油田深层碳酸盐岩储层油气分布具有不均匀性,大量油气资源储存在天然溶洞内部。通过酸压裂缝沟通尽可能多的孔洞结构,建立孔洞与井筒之间的流通通道,有利于提高深层碳酸盐岩储层开发改造效果。本文根据拉伸—剪切复合型裂缝扩展准则对传统相场裂缝模型能量方程进行修正,开发了扩展自适应网格技术。基于相场法建立流—固—热—化多场耦合酸压裂缝扩展数值模型,分析了地应力、孔洞结构与酸岩反应对酸压裂缝扩展路径的影响。根据模拟结果发现:(1)根据相场法建立的酸压裂缝模型基于能量最小化原理求解裂缝扩展路径,能够实现流—固—热—化多场耦合条件下酸压裂缝起裂与扩展模拟。(2)地应力对酸压裂缝扩展起主导作用,孔洞结构对酸压裂缝扩展起诱导作用,酸岩反应对酸压裂缝扩展起辅助作用。(3)酸压裂缝周边的孔洞可在酸液的扩散与酸蚀作用下与裂缝达成间接沟通,孔洞内的油气资源可通过酸蚀后的基质进入酸压裂缝。有效识别孔洞结构分布位置是提升缝洞型储层酸压开发效果的基础。本文研究结果可为深层碳酸盐岩储层酸化压裂缝洞沟通行为提供理论依据。

光催化去除烟气NO_(x)和VOCs的研究进展

氮氧化物(NO_(x))与挥发性有机物(VOCs)是形成颗粒物(PM_(2.5))与臭氧(O_(3))的重要前体物,对人类健康造成严重危害。光催化氧化技术因其具有条件温和、节能高效、安全无毒等特点而受到越来越多的关注。目前,以TiO_(2)为主的半导体光催化剂表现出独特的物理化学性质和优异的性能,成为当前大气污染控制领域的研究热点之一。综述了最新的光催化氧化技术在单独去除烟气NO_(x)、VOCs以及共同去除NO_(x)和VOCs方面的最新研究进展,重点关注了TiO_(2)光催化剂和其他光催化剂的潜在作用,并解释了增强光催化活性的策略,如贵金属掺杂、非金属掺杂和半导体耦合等。此外,还回顾了光催化降解烟气NO_(x)和VOCs的实验参数、去除效率及其降解机理等。该综述旨在总结分析以TiO_(2)为主的半导体光催化材料开发的“结构-性能-应用”关系,为共同去除烟气NO_(x)和VOCs的研究提供参数支持和优化建议,同时讨论新型催化剂的制备和改性途径,促进未来对光催化氧化共同去除NO_(x)和VOCs的研究。

油库油气回收系统吸收单元工艺模拟分析

贫汽油吸收法是油库中应用较广的油气回收方法,以其工艺简单、回收率较高、安全性高等优势,成为石化领域不可或缺的一种分离技术。某油库油气处理量为870m3/h,利用化工流程模拟软件Aspen Plus对油气回收的吸收单元展开模拟,采用CHAOSEA方程作为热力学计算方法,探究了不同操作参数对油气吸收率的影响。实验结果表明,贫汽油进口流量、贫汽油进口温度、油气进口温度及油气进口中空气含量对油气出口流量具有显著影响。在实际工业应用中应控制操作参数的变化,以达到更优的回收效果。

原水生物膜预处理工艺对有机碳源的响应特征--以脱氮性能与菌群结构为例

原水生物膜预处理系统运行性能受限于原水水质特征,试验以模拟污染原水为处理对象,以彗星式纤维填料和活性炭填料为生物膜载体构建了实验室规模的原水生物膜预处理系统,采用批次试验探究系统运行性能与菌群结构对不同有机碳源乙酸钠和腐殖酸的响应特征.试验结果表明,原水生物膜预处理系统能长时间稳定运行,系统平均氨氮去除率(ARE)为90.1%.乙酸钠对两种填料生物膜的氨氮去除性能几乎无影响.以腐植酸为有机碳源具有更强的硝化能力,取得最高ARE值90.5%±5.6%.乙酸钠能够促进彗星式纤维填料生物膜胞外聚合物(EPS)的形成,腐殖酸会降低EPS中PN含量.以活性炭为载体明显增加了EPS的PN/PS值,且具有较高的菌群多样性,更有利于生物膜的形成.生物膜样品中,占据前三位的门是Proteobacteria､Planctomycetes和Acidobacteria.彗星式纤维填料生物膜,乙酸钠和腐植酸分别强化了优势门Proteobacteria(53.9%)细菌和优势属Nitrospira(10.7%)的累积.以彗星式纤维填料与活性炭为载体生物膜样品优势属分别为Nitrospira和Aridibacter.腐殖酸更有利于Nitrospira和Bdellovibrio的富集,乙酸钠更有利于Aridibacter的富集.

基于数字孪生的智慧综合供能站架构建设方案

针对在“双碳”目标下,传统供能站由于能源结构单一无法满足日益增长的多元用户服务需求问题,开展了集电能、氢能、天然气及清洁油品等供给服务功能为一体的供能服务新业态、新模式的研究。研究结合综合供能站的业务功能需求,采用构建智慧供能站数字孪生体框架,以用户为中心、多维指标驱动、全生命周期管理作为建设方案的3大总体理念技术。通过技术原则、建设思路、孪生框架、业务功能以及技术应用对智慧综合供能站整体系统架构进行分析。阐述以员工、站长和总部3级设计的业务框架以及以安全、基建、营销、服务和管理5场景设计的技术框架,从而为用户提供多元化能源供给服务以及有力推动油气行业数字化、清洁化转型发展。为今后新能源行业智慧综合供能站数字化与信息化发展提供了可供参考的建设思路。

Cl掺杂CuO在Cu^(+)和O空位协同作用下高效电催化还原CO_(2)为C_(2)H_(4)

通过简单的一步水热合成法合成具有富集Cu^(+)和氧空位活性位点的氯掺杂氧化铜催化剂(Cl-CuO),并通过调节氯元素的掺杂量使得Cu基催化剂对乙烯(C_(2)H_(4))拥有较高的选择性和法拉第效率(FE)。结果表明,在-1.2 V[针对可逆氢电极(RHE)]下,C_(2)H_(4)的最大法拉第效率为46.8%;并且在经过15 h电解后,法拉第效率和电流密度无明显下降。Cl-CuO中C_(2)H_(4)的生成归因于Cu^(+)与氧空位的协同作用。

碳修饰Co/ZrO_(2)催化剂的构筑及在逆水煤气反应中的应用

通过浸渍法和高温碳化法制备的氮掺杂碳表面修饰的Co/ZrO_(2)催化剂在逆水煤气变换反应(RWGS)中表现出对CO的高选择性。利用多种表征手段对催化剂的结构和电性质进行分析,并探讨了氮掺杂碳的引入对催化剂比表面积、表面碱性和CO选择性的影响。结果表明,Co/ZrO_(2)@NC-3h 700催化剂在对H_(2)吸附解离的同时,保证了充分的CO_(2)吸附,有效地减少了副产物CH_(4)的产生。在600℃苛刻温度条件下,经过24 h活性测试,Co/ZrO_(2)@NC-3h 700催化剂的CO_(2)转化率和CO选择性分别维持在35%和94%,产物CO选择性高于Co/ZrO_(2)。

Bi_(2)Sn_(2)O_(7)/CeO_(2) Z型异质结光催化剂在可见光下降解有机污染物性能研究

利用水热法将Bi_(2)Sn_(2)O_(7)纳米颗粒负载到CeO_(2)微球上制备Z型异质结光催化剂并用于光催化降解水污染物。结果表明,在光照下60 min时,优化的Bi_(2)Sn_(2)O_(7)/CeO_(2)(BSC-5)对盐酸四环素的降解效率达到88.4%(反应速率常数k=0.0334 min-1),是CeO_(2)的8.25倍和Bi_(2)Sn_(2)O_(7)的4.71倍。Z型异质结可以形成更多暴露的活性中心,具有更好的光电子-空穴对分离效率、优异的氧化还原能力以及有效产生超氧自由基(·O_(2)^(-))和羟基自由基(·OH)。此外,Bi_(2)Sn_(2)O_(7)/CeO_(2)在光催化降解实验中表现出良好的稳定性,经过5次循环后降解效率保持在85%以上。同时,在实验研究的基础上阐明了Bi_(2)Sn_(2)O_(7)/CeO_(2)光催化剂的光催化机理。

磁性聚氨基噻唑吸附剂脱除水体Hg^(2+)性能

聚多巴胺(PDA)辅助负载聚氨基噻唑(PAT)法制备了磁性颗粒吸附剂Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@PDA-PAT。对吸附剂进行了XRD、VSM、TG、SEM、XPS、EDS和Zeta电位等表征分析,考察了吸附剂对Hg^(2+)的吸附性能。结果表明,Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@PDA-PAT具有超顺磁性,在pH小于2时Zeta电位为正,pH大于2时Zeta电位为负。在303 K和Hg^(2+)浓度为50 mg/L模拟废水中,当pH为1.3和5.0时,Hg^(2+)的平衡吸附量分别为121.9 mg/g和153.1 mg/g。在强酸(如pH 1.3)和弱酸(如pH 5.0)环境下Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@PDA-PAT吸附Hg^(2+)的过程均是自发过程,且符合二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。强酸环境下(如pH 1.3)Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@PDA-PAT吸附Hg^(2+)是焓驱动的放热过程,弱酸(如pH 5.0)环境下是熵驱动的吸热过程。用2 mol/L混酸(盐酸和硝酸摩尔比为1∶1)作为解吸液可使Hg^(2+)解吸率达91%以上。在303 K、pH 1.3、Hg^(2+)浓度20 mg/L条件下,当Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)、Ni^(2+)质量浓度为Hg^(2+)的20倍时,Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@PDA-PAT的Hg^(2+)平衡吸附量分别下降了33.2%、32.1%、20.6%、26.7%、21.2%、29.6%、17.8%。在模拟海水下,Hg^(2+)吸附量下降40.9%。Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@PDA-PAT具有较好的Hg^(2+)选择性,具有净化海水脱除重金属的应用潜力。

港口区挥发性有机物排放监测技术及监测设备研究进展

水运行业的发展给社会带来巨大经济效益的同时,也加剧了港口区挥发性有机物(VOCs)的排放。开展港口区VOCs排放研究是实现VOCs高效管控的基础。目前,国内学者主要关注东部沿岸重点港口以及枢纽航道的VOCs排放情况,VOCs的来源主要包括运输车辆、港作机械、干/液散码头等,特征污染物包括烷烃、烯烃和芳香烃等,常用排放模型包括高斯扩散模型、HYSPLIT模型等。分析VOCs排放监测设备应用现状发现,大气污染监测设备未来在港口区的应用具有可行性。港口区VOCs排放数据积累量不足、监测覆盖面有待拓展,针对高精度排放特征和适配型计算模型的研究有待进一步深入。

基于节点递归算法的污水排放管道网规划仿真

污水管网是城市公共设施和排水系统中最为关键的部分。管道基础设施的合理性是确保污水排放需求的重要指标。设计人员一般采用传统计算构图模式设计管道构图,不仅效率偏低,且无法全面考虑各管段水力坡度、流速以及输水能力等参数。为此,提出一种基于节点递归算法的污水排放管道网规划方法。将管道网污水流动过程定义为有向图,利用关联矩阵描述节点和管段的耦合关联,将管道网拟作若干有向树森林,采用链式表标记管道网,利用节点递归算法计算污水每小时最高排水量与排放最小服务压力,得到各管段水力坡度、流速和输水能力等参数。构建污水排放管道网规划模型,实现污水排放管道网的规划。实验结果显示,所提方法能准确评估污水流动状态,增强污水排放能力,具有理想的应用可靠性。