催化氧化是工业领域处理挥发性有机化合物(VOCs)的核心技术。催化剂的稳定性与使用寿命是评价VOCs催化氧化催化剂性能的重要指标,直接影响实际生产过程的安全性与经济性。阐述了VOCs催化氧化催化剂的失活机理;梳理了VOCs催化氧化催化剂的失活对工业生产造成的危害;基于机器学习方法,提出了抑制VOCs催化氧化催化剂失活的应对策略。研究结果可为该催化剂的材料研发与结构设计提供参考。
以钛酸四丁酯为钛源、二水合氯化铜为铜源,采用溶胶⁃凝胶法制备了Cu掺杂TiO2光催化材料,并利用XRD、SEM和XPS等手段对其物相结构、形貌及表面化学组成进行表征;通过光电化学测试研究了材料的光电催化特性,同时以罗丹明B(RhB)为目标污染物,评估了其光芬顿催化性能,并阐述了Cu掺杂增强TiO2光芬顿活性的机制。结果表明,掺杂量为5%的Cu⁃TiO2在降解RhB过程中表现出最优性能,其降解速率常数为TiO2的7.0倍;Cu的掺杂在TiO2中引入杂质能级,可显著减小带隙宽度,成功将光响应范围拓展至可见光区,从而有效提升光芬顿催化性能。
通过密度泛函理论(DFT)计算及催化剂性能评价,探究了H2S对PtSnK/Al2O3催化剂脱氢性能的促进作用。结果表明,原料气中加入适量的H2S后,丙烯选择性明显增加,且始终保持在93%以上,催化剂稳定性提升,积碳量明显降低;原料中H2S的最佳体积分数为2.4×10-5,此时丙烷转化率与丙烯选择性均达到最大值,但H2S过量时会导致催化剂中毒,活性大幅度下降。根据DFT计算结果,在不同吸附构型中,H2S与丙烯共同吸附在Pt(111)晶面与Pt(211)晶面时的Gibbs自由能均最小,其中Pt(211)晶面的Gibbs自由能为-0.09 eV,小于Pt(111)晶面的-0.05 eV。这表明H2S的存在有利于丙烯脱附,且通过H2S优先吸附在Pt(211)晶面抑制副反应,从而提高丙烯选择性,对PtSnK/Al2O3催化剂的催化性能具有明显的促进作用。
基于Aspen Plus软件的UNIFAC模型,筛选了4种离子液体;在无限稀释状态下,通过评估4种离子液体对芳烃与非芳烃混合体系的选择性,确定了1⁃乙基⁃3⁃甲基咪唑甲磺酸盐([EMIM][MESO3])离子液体适合作为萃取剂;分别建立环丁砜⁃芳烃抽提模型和[EMIM][MESO3]⁃芳烃抽提模型,采用灵敏度分析和正交实验对两种模型工艺参数进行优化,确定了最佳的工艺参数。结果表明,在分离效果上,[EMIM][MESO3]⁃芳烃抽提工艺优于环丁砜⁃芳烃抽提工艺;在能耗和经济性分析方面,与环丁砜⁃芳烃抽提工艺相比,[EMIM][MESO3]⁃芳烃抽提工艺中冷却器和加热器的能耗分别降低69.58%和46.38%,年度总投资(ΔTIC)、年度运行成本(TOC)和年度总成本(ΔTAC)分别降低30.15%、30.08%和30.13%。
为揭示管输剪切作用导致含高分子降凝剂原油凝点回升的内在机理,以T原油为对象,基于能量耗散理论开展了管输剪切模拟实验;采用显微图像观察与Image J数字图像处理技术,分析了T原油及剪切作用前后的改性T原油微观蜡晶的形态参数。结果表明,掺入25 mg/kg降凝剂并经50 ℃热处理后,T原油的凝点由-8 ℃降至-14 ℃;管输模拟后,改性T原油的凝点回升至-5 ℃,凝点回升幅度大于T原油,且每次高速剪切可使改性T原油凝点升高3~4 ℃;降凝剂通过共晶吸附作用促使蜡晶聚结长大,蜡晶数量由605个降至272个,蜡晶的平均面积由5.58 μm²增至7.33 μm²;剪切作用会削弱已聚结蜡晶结构的强度,导致蜡晶重新分散,蜡晶数量增至771个,蜡晶平均面积降至1.36 μm²,增大了体系的分散度及表面能,宏观上表现为凝点回升。研究明确了剪切作用削弱含高分子降凝剂改性效果的微观本质,为含蜡原油管输的剪切安全性评估提供了理论依据。
开鲁盆地钱家店地区上白垩统姚家组砂岩型铀矿的成矿控制因素尚存争议,其沉积环境、物源性质及铀富集机制有待进一步明确。以姚家组含铀岩系为研究对象,通过钻孔岩心系统采样,采用X射线荧光光谱(XRF)和电感耦合等离子体质谱(ICP⁃MS)等方法,分析了主量元素、稀土元素及有机质含量。结果表明,姚家组氧化带砂岩δCe为0.67~0.89,δEu为0.78~0.92,均呈明显负异常,表明Ce、Eu异常参数在判别氧化还原环境方面具有指示作用;铀质量分数与m(K2O)/m(Na2O)呈负相关,高铀样品的m(K2O)/m(Na2O)均小于2,表明高渗透性砂岩为含铀流体提供了有利的运移通道。综合沉积相、地球化学判别图解及区域构造背景分析,确定姚家组形成于被动大陆边缘环境;铀成矿主控因素为区域构造掀斜控制的氧化带与局部构造天窗的耦合,主成矿年龄约67 Ma。研究明确了研究区“源⁃运⁃储”一体化的铀成矿模式,为开鲁盆地及同类盆地砂岩型铀矿的勘探提供了重要的理论依据。
核电应急柴油罐中柴油在长期存储过程中易发生变质,严重影响应急柴油机组的运行效率和可靠性,给核电安全运行带来风险。为确保柴油使用时的品质达标,需要定期对其进行过滤和调和乃至使用添加剂调和。因此,基于FLUENT仿真技术和MATLAB智能算法,提出了一种融合遗传算法和计算流体动力学(CFD)仿真的高效、高精度的应急柴油调和优化设计方法。该方法先通过CFD仿真对油品的调和过程进行模拟分析,再结合遗传算法完成全局寻优,旨在借助遗传算法的全局寻优能力优化应急柴油调和方案,使监测点的柴油在最短时间内满足调和要求。该模型的建立,不仅提升了调和过程的效率和精度,还缩短了调和时间,为应急柴油机组的运行可靠性和效能提供了有力保障。
为解决动态风险评估中动态贝叶斯网络(DBN)先验数据主观性强的问题,以煤浆制备系统为研究对象,利用长短时记忆循环神经网络(LSTM⁃RNN)模型优化了DBN的先验数据;LSTM⁃RNN通过门控机制与细胞状态,动态筛选和保留关键信息,有效记忆长序列中的早期特征,同时过滤冗余噪声,稳定学习长时间跨度的依赖关系,通过对系统历史运行性能时序数据进行学习,实现对DBN的先验数据优化;对优化后煤浆制备系统的DBN进行双向推理,实现对煤浆制备系统的动态可靠性分析。结果表明,对煤浆制备系统DBN进行正向推理,可得到优化后的系统可靠性变化趋势;进行反向推理,可得到优化前后的关键事件及薄弱环节。
放电等离子烧结是一种快速、低温的烧结工艺,可制备高密度烧结体,解决晶粒尺寸过大、密度偏低的问题。系统探讨了通过放电等离子烧结工艺制备Al⁃0.6Si复合材料时烧结压力对复合材料微观结构及热物理性能的影响。结果表明,烧结压力对高硅铝复合材料的物理性能起至关重要的作用;当放电等离子烧结压力为40 MPa时,Al⁃0.6Si复合材料具有最致密的微观结构,且Si相的平均尺寸最小;该材料的热导率为130.35 W/(m·K),热膨胀系数为8.51×10-6 K-1,维氏硬度为329.2 HV,密度为2.394 3 g/cm3,相对密度达到96.93%。由此可知,基于理论依据和工艺指导,优化烧结压力可制备出适用于电子封装领域的高性能复合材料。
为解决油田计量间和注水间等站库区域结构复杂、巡检点分布密集以及传统A*算法在此类环境中搜索效率偏低等问题,提出了一种基于改进加权A*算法的油田巡检机器人路径规划方法。首先,依据辽河油田公司沈阳采油厂的真实站区布局,对计量间、注水间、楼梯、房门及多类室外障碍物进行结构化建模,并构建了尺寸为 60×60的规则栅格地图,同时按照现场阀门的实际布置确定了多个巡检目标点;在加权A*算法框架中引入与目标距离相关的动态权重函数,使算法在远距离规划时具备更强的方向指向性,在靠近目标区域时能够获得更平滑且更稳定的局部路径;同时,结合节点自适应投影机制与八邻域约束,提高规划过程在复杂环境中的可行性与鲁棒性;此外,采用基于最近邻策略的轻量级TSP方法优化室内阀门的巡检顺序,并通过拐点提取简化生成路径,以减少冗余节点;最终在基于ROS2与RViz的三维仿真环境中完成验证。结果表明,在路径长度、拐点数量及轨迹平滑性等方面,基于改进加权A*算法较传统A*算法具有显著优势,可有效提升油田巡检机器人的路径规划性能。
在我国油田开发的中后期,原油含水率呈现持续上升的趋势,严重影响了原油开采的质量和油田开发效率。准确测量原油含水率对原油的加工、运输和储存至关重要。因此,原油含水率的实时精准测量在油田开采过程中具有重要的应用价值。为了应对实时精准测量高含水原油含水率的挑战,在电导法测量原油含水率的基础上,针对环形阵列电导传感器,设计了一种由五个电极组成的优化测量方式。首先,运用MAXWELL软件,通过灵敏度分析对传感器的尺寸与参数进行优化;其次,为了确保测量过程的稳定性和数据的准确性,设计了信号激励电路和信号处理电路;最后,开展了高含水原油含水率的测量实验。结果表明,该方法测量精度高、外围电路简单、抗电磁干扰能力强,系统测量结果与含水率实际变化趋势基本一致,整体测量误差较小,具有较好的稳定性与重复性。
随着全球能源转型的推进,减少碳排放和提高能源利用效率已成为电力系统优化的重要目标。微电网作为一种新型的电力调度和管理方式,利用分布式能源资源和智能化调度技术,可以有效实现能源的优化配置和调度。提出了改进非支配排序型遗传算法的优化策略,构建结合碳捕集与氢储能的微电网优化调度模型;针对非支配排序的多目标遗传算法(Non⁃Dominated Sorting Genetic Algorithm Ⅱ,NSGA⁃Ⅱ),用佳点集种群与线性排序的父代选择替代原本的初始种群和父代选择策略;用代际距离量化改进前后算法的收敛性能;验证了碳捕集与氢储能对系统减排与经济性的贡献,并对比分析了弃电量水平,以及算法改进前后的收敛性。结果表明,改进后的NSGA⁃Ⅱ算法具有更优秀的收敛性和全局搜索能力;结合碳捕集和储氢售氢的微电网,可在有效提升经济性与减排能力的同时,满足负荷消纳的需求,并且其收敛性明显优于改进前。