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2019, 39 (2): 0-.
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本期推荐

改性石墨相氮化碳光催化降解有机污染物
吝美霞，李法云，王艳杰，邢杨，李佳宇
2019, 39 (2): 1-09. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2019.02.001
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光催化技术可在温和的反应条件下将太阳能转化成化学能，促进有机污染物的降解。石墨相氮化碳作为一种新型非金属半导体聚合物，具有独特的电子结构和良好的化学稳定性，近些年在光催化领域受到广泛关注，但石墨相氮化碳自身也存在一些不足，如禁带宽度为2.7 eV、仅可以吸收太阳光中小于475 nm的蓝紫光、光生载流子易复合、量子效率低、比表面积小等，需要对其进行改性来提高光催化性能。主要评述了石墨相氮化碳在结构优化、贵金属沉积、半导体复合、元素掺杂、染料敏化、碳材料复合等方面的改性研究进展及其在环境污染净化领域的应用前景。
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化学与化学工程

金属负载ZSM⁃5分子筛催化臭氧化苯酚废水
崔福旭，张晶，张波，杨良东，王盈盈，潘立卫
2019, 39 (2): 10-14. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2019.02.002
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以ZSM⁃5分子筛为载体，铈（Ce）、锰（Mn）、镍（Ni）、铜（Cu）为活性组分，制备金属负载型催化剂，催化臭氧化处理苯酚废水。采用浸渍法制备催化剂，并对其进行表征。考察了活性组分、臭氧投加量，催化剂质量浓度、pH等因素对苯酚废水的处理效果。结果表明，在废水pH=7、催化剂质量浓度为1.00 g/L、臭氧投加量为44.0 mg/min、反应时间为60 min的条件下，Ce⁃ZSM⁃5的催化效果最好，COD去除率为85.74%。加入Ce⁃ZSM⁃5后，可节约大约80%的臭氧量。催化剂在使用7次后，虽然降解效果有小幅度下降，但COD去除效率仍然保持在70%，证明其稳定性良好。
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蒽醌合成工艺研究进展
王尔泽，王欣，陈平
2019, 39 (2): 15-20. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2019.02.003
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综述了近十年合成蒽醌（AQ）及其衍生物的工艺技术，详细阐述了由蒽（AN）制蒽醌的氧化法和苯酐法工艺条件，分析了蒽氧化制蒽醌的机理，进一步介绍了一步法和两步法由苯酐合成蒽醌催化剂的应用，着重介绍了沸石分子筛和强酸性离子液体作为催化剂在一步法或两步法合成蒽醌中的应用，并对未来蒽醌合成工艺的开发提出建议。
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响应面法优化蒙山莴苣黄酮的提取研究
侯雨歌，王菲，李洪影，田超，杨磊
2019, 39 (2): 21-26. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2019.02.004
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采用乙醇浸提法提取蒙山莴苣黄酮，将单因素实验与响应面优化法优化实验结合起来，确定蒙山莴苣黄酮的最佳提取条件。结果表明，蒙山莴苣最佳提取条件为乙醇体积分数70%、液料比40 mL/g、水浴温度74 ℃、水浴时间3.2 h。在此条件下，黄酮得率为37.06 mg/g，与模型预测值接近，表明由本法得到的模型对黄酮得率具有较好的预测能力。
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HLB对原油乳化降黏的影响及分析
张梦轲，吴玉国，常显扬，吕文怡，王桐宇，张博南
2019, 39 (2): 27-32. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2019.02.005
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利用烷基酚聚氧乙烯醚（OP⁃10）和丙二醇嵌段聚醚（L61）两种乳化剂配置不同亲水亲油平衡值（Hydrophilic Lipophilic Balance，HLB）的混合乳化剂，针对辽河油田欢喜岭采油厂二区稠油进行降黏实验，以探明该稠油最适宜乳化剂的HLB。同时，采用聚焦光束反射测量仪（Focused Beam Reflectance Measurement，FBRM）对稠油乳状液进行微观实时测量，分析液滴数量及粒径对原油乳状液黏度的影响。结果表明，在一定范围内，混合乳化剂的HLB为9.0时，降黏效果最好，小液滴数量趋于稳定，小液滴数量与HLB不等于9.0的乳化剂相比明显偏低，液滴分布均匀，乳状液性质稳定。
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复合型FeS清洗剂的研制
唐明，张振华，李萍，孙秀丽
2019, 39 (2): 33-36. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2019.02.006
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介绍了一种复合型FeS清洗剂的研制，其原理为利用配位反应和氧化还原反应来清除设备中的FeS。分别对不同的配位剂和氧化剂的FeS清除效果进行了考察，根据单因素实验结果，选择焦磷酸钠和次氯酸钠作为清洗剂的主要成分，利用正交实验考察了次氯酸钠浓度、焦磷酸钠质量、清洗时间及清洗温度对FeS清除率的影响。结果表明，当次氯酸钠浓度为0.003 mol/L、焦磷酸钠质量为1.5 g、清洗温度为80 ℃和清洗时间为12 h时，FeS的清除率最高，为75.0%。
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聚合氯化铝聚丙烯酰胺絮凝效果分析与优化
赵鹏飞
2019, 39 (2): 37-41. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2019.02.007
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聚合氯化铝作为烟气脱硫污水处理的主要絮凝剂，在应用过程中存在用量大、成本高等问题。采用分光光度法和化学滴定法，通过观察污水的清澈度和测定污水中污染物的质量浓度，研究了聚合氯化铝、不同相对分子质量聚丙烯酰胺以及二者复配用于催化裂化装置烟气脱硫污水的絮凝效果。结果表明，聚合氯化铝和聚丙烯酰胺复配使用的絮凝效果优于二者单独使用的絮凝效果，且聚丙烯酰胺的相对分子质量越大，其絮凝效果越好。同时分析和优化了絮凝剂质量浓度、污水pH和搅拌时间等因素对絮凝效果的影响。结果表明，在pH为7~8、搅拌时间为4~6 min的条件下，30 mg/L聚合氯化铝和1.0 mg/L超高相对分子质量聚丙烯酰胺复配，对催化裂化烟气脱硫污水的絮凝效果最好，该研究结果也为日后污水处理的成本优化打下了坚实基础。
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材料科学与新能源

机械离心复合静电技术去除油烟的实验研究
李晓旭，苗琪，佟乐，杜庆吉
2019, 39 (2): 42-46. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2019.02.008
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首先，研究了单独使用机械离心油烟净化器情况下，机械离心净化器转速对自身阻力的影响。其次，研究了机械离心净化器和静电式油烟净化器联合使用情况下，机械离心净化器转速对静电式油烟净化器清洗周期、油烟净化效率的影响。最后，为了优化设备效率，将机械离心净化器的金属网转盘进行覆膜来延长机械离心净化器的清洗周期，研究了镀膜后机械离心净化器的摩擦系数对自身净化效率和整个系统净化效率的影响。结果表明，机械式离心净化器的使用可延长静电式油烟净化器的清洗周期，静电式油烟净化器的使用可提高机械式离心净化器的净化效率，机械离心净化器和静电式油烟净化器联合使用油烟净化效果最佳。
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基于太阳能和LNG冷能的朗肯循环系统热力学分析
杨键萍，潘振，张丽，张娜
2019, 39 (2): 47-53. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2019.02.009
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针对化石燃料燃烧时对环境造成严重污染的问题，为增加清洁能源在我国一次能源消费中所占的比例，构建了太阳能和LNG冷能联合使用的有机朗肯循环系统，通过热力学性能和㶲损分析了建立的循环系统。结果表明，当循环Ⅰ、Ⅱ的蒸发压力为2.8 MPa、蒸发温度为371 K时，系统存在最大净输出的功和热效率，其值分别为81.46 kW、20.88%；当循环Ⅰ、Ⅱ蒸发压力分别为3.0 MPa，蒸发温度为371 K时，最大㶲效率为53.43%；换热部件的㶲损最大，集热器的㶲效率较低；按90%发电效率、1元/（kW·h）电价计算，系统年均可带来超过53万元的经济效益，与相同燃煤发电量相比，可减少SO2排放量13 939 kg/a和CO2排放量462 000 kg/a，具有节能减排的效果。
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温度对316L不锈钢在3.5%NaCl溶液中腐蚀行为的影响
林海波，张巨伟，李思雨
2019, 39 (2): 54-58. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2019.02.010
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　采用动电位极化和电化学阻抗等方法，研究了在质量分数为3.5%的NaCl溶液中温度对316L不锈钢（316L SS）腐蚀行为的影响，采用Mott⁃Schottky曲线对钝化膜的半导体性质进行了分析，通过金相显微镜观察了316L SS腐蚀后的表面形貌。结果表明，在质量分数为3.5%的NaCl溶液中，随着温度的逐渐升高，316L SS在该溶液中的开路电位和腐蚀电位逐渐变负，自腐蚀电流密度逐渐增大，钝化膜电阻和点蚀电位也逐渐减小。对表面腐蚀形貌进行观察的结果表明，随着温度的升高，316L SS表面腐蚀坑直径逐渐增大，数量逐渐增多。这主要因为温度的升高降低了316L SS表面钝化膜的致密度，增大了表面钝化膜的溶解速度，使其抗腐蚀性能下降。
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石油与天然气工程

气体钻井预防钻具失效分析
刘美玲
2019, 39 (2): 59-62. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2019.02.011
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气体钻井具有自身特点，气体钻井钻具受高速流体冲蚀作用，钻具磨损严重，空气锤反馈的冲击波使钻具接头螺纹容易断裂，气体钻井钻具频繁失效进而影响钻进速度，增加钻井成本。基于岩石力学和气固两项流理论，对气体钻井钻具受流体冲蚀进行分析 ，建立了环空混合物返速模型，实例计算回压对环空返速的影响。为避免钻具受高速流体冲蚀，应使环空混合物返速介于最小携岩速度和临界冲蚀速度之间。基于力学理论，提出增大井口回压的方法，推导出钻具接头螺纹在预紧力作用下的变形协调方程，应用有限元对钻具螺纹进行应力分析，找出钻具螺纹接头各螺纹牙载荷的分布规律，得出螺纹应力集中区，给出预防钻具失效提高螺纹强度的措施。
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土壤大气耦合埋地管道泄漏扩散的数值分析
叶岩，王岳
2019, 39 (2): 63-69. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2019.02.012
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城市燃气管网多为埋地敷设，给探测微小泄漏带来了困难，而燃气泄漏后容易发生中毒、火灾、爆炸等恶性事故，给城市公共安全带来隐患。针对管网分层筑土和不分层筑土两种回填方式建立计算模型，并针对土壤和大气环境中燃气扩散规律的不同建立不同的物理对流扩散模型；基于非稳态泄漏模型，以CFD软件为基础，分析燃气在土壤中扩散时进行单独求解，分析燃气在大气中扩散时进行土壤和大气耦合求解。研究回填筑土方式对燃气在土壤和大气中扩散规律的影响。结果表明，低、中浓度燃气通过分层交界面时会发生延迟扩散，并产生拐点，通过分层交界面后扩散速率加快，泄漏时间大于100 s时燃气在分层筑土中的扩散速率均高于不分层筑土中的扩散速率；分层筑土时，CH4在大气中迎风横向和顺风向的扩散速率相差不多，泄漏100 s后纵向扩散速率大于不分层筑土时的纵向扩散速率，且惯性阻力系数越大，扩散越快。
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不同倾角下悬链线立管数值模拟分析
李梓萌，伞博泓，王卫强，王国付
2019, 39 (2): 70-75. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2019.02.013
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为降低混输管严重段塞流带来的危害，须对其流动特性进行分析研究。以某水平下倾管⁃悬链线立管实验系统为研究对象，建立相关的数学模型、物理模型，运用CFD软件，模拟该种管型下的严重段塞流流动现象，分析了严重段塞流流动特性以及压力、速度、含气率变化特性。通过数值模拟得到了不同倾斜角度下的流型图、压力变化曲线及周期变化规律。分析结果表明，随着下倾管倾斜角度的增大，流型图的转换边界发生变化，形成严重段塞流所需的气相折算速度增大，形成间歇流所需的气相折算速度减小；严重段塞流压力最大值随倾斜角度变化较小，其周期则随倾斜角度的增大而减小，并呈指数函数变化。
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地上输油管道泄漏危害研究进展
刘昱彤，刘德俊
2019, 39 (2): 76-82. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2019.02.014
摘要 ( ) HTML ( ) PDF ( 1473KB ) ( ) 　　
输油管道泄漏事故对环境的影响很大，如果泄漏产生的油池和蒸汽云遇明火发生爆炸和燃烧，会对企业造成严重的经济损失和人员伤亡，国内外学者针对输油管道泄漏危害进行了大量的研究，总结出了大量石油污染物的迁移规律，但是所得到的迁移规律大都受特定环境条件的约束，参考价值不大，因此寻找适用范围广泛的污染物迁移规律和影响其扩散效果的各个因素之间关系是今后研究的主要方向。石油蒸汽云的爆炸属于重气扩散，其扩散范围集中在近地处，受环境因素影响较大。遇明火室外爆炸评价使用TNO多能法比TNT当量法更为适用，模拟研究也证实了这一点，并且不同组分的蒸汽云产生的危害范围不尽相同。爆炸引发的池火灾的模拟主要是研究各因素对燃烧特性的影响及伤害范围，而小尺度油池试验得出的结论能否用于更大规模的池火灾需进一步论证。通过事故现场大数据对模拟模型进行修正，从而提高模拟精度，为爆炸燃烧特性的研究和企业预测危害范围提供理论支持。
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渤海油田腐蚀垢卡油管打捞工艺技术 —以绥中36⁃1A井为例
姚园
2019, 39 (2): 83-87. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2019.02.015
摘要 ( ) HTML ( ) PDF ( 9340KB ) ( ) 　　
渤海油田稠油资源丰富，稠油区块注水注聚驱动开发策略已实施多年，油藏采收率大幅提高。然而，注水注聚井油管腐蚀、井内污垢积聚以及聚合物垢卡等问题日益突出，导致注采量下降，严重影响油田的正常生产和经济效益。位于渤海油田绥中区块的36⁃1A井长期注水注聚，井下管柱腐蚀垢卡严重，防砂管柱内径较小而无法套铣，在前期应用“MPC（Mechanical Pipe Cutter）切割+震击倒扣打捞”工艺遭遇瓶颈后，通过应用“机械内切割+震击倒扣打捞交替+磨铣解卡”工艺，最终成功捞获井内全部中心管，并由此得出宝贵经验：针对井内积聚大量聚合物垢，首先应用小油管彻底通井冲洗，同时洗井液中添加合适的除垢剂；针对腐蚀、垢卡且不能套铣的中心管，在震击倒扣打捞手段无效后，应遵循切割为主、钻磨为辅的处理原则；钻磨作业期间，应遵循高转速、低钻压磨铣思路，避免产生大块铁屑，谨防卡钻。本文系统总结了打捞过程及技术要点，为今后渤海油田同类作业提供了指导性建议。
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机械工程

搅拌摩擦焊缝缺陷固相修复技术研究进展
黄永宪，陈磊，谢聿铭，孟祥晨
2019, 39 (2): 88-93. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2019.02.016
摘要 ( ) HTML ( ) PDF ( 5369KB ) ( ) 　　
　搅拌摩擦焊是一种高效环保的固相连接方法，具有温度低、塑性变形剧烈和接头质量高等特点，可有效解决熔焊在石油储存罐及管道焊接存在的问题。但是，其受焊接参数、工况及该方法固有模式的影响，搅拌摩擦焊存在焊接缺陷，降低接头服役寿命。总结了搅拌摩擦焊缝存在的两大类主要缺陷（贯穿型和区域型），包括特征和诱因，并重点综述了各种缺陷的高质修复技术，对接头性能改善、高效高质缺陷修复与工程化应用具有重要的指导意义。
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开槽管板机械胀与液压胀技术研究
王英，高磊，张莹莹
2019, 39 (2): 94-. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2019.02.017
摘要 ( ) HTML ( ) PDF ( 4265KB ) ( ) 　　
通过胀接工艺，采用机械胀管器、液压胀管机及液压式胀杆器对其进行开槽管板胀接实验，研究了不同槽宽下同种胀接的胀接性能，以及不同胀接在同种槽宽下的胀接性能，并通过对比确定了适宜的胀接技术。结果表明，实验方法合理，数据充实可靠，可为研究换热管与管板之间的连接、检查换热管与管板贴胀质量及管材的胀接性能、确定最佳的胀度、检验胀接部位的外观质量及接头的密封性能提供实验依据。
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