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2020, 40 (4): 0-.
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化学与化学工程

环境友好型石油石化污水油泥处理剂
陈宇, 杨江, 赵晓龙, 黎胜可
2020, 40 (4): 1-4. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.04.001
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为了更好地处理采油、集输以及炼油过程中产生的含油污泥，同时符合当前环境友好型化学品在石油石化工业发展的趋势，在污水处理领域使用环境友好且低毒无毒的化学试剂是十分重要的。介绍了一种新型油泥清洗剂，相比传统的清洗剂，新型油泥清洗剂采用了天然的化学品衍生物（环保型植物溶剂占主要成分），具有低毒、污染小、清洗效率高的特点，使用温度比现场使用温度降低5~10 ℃，可以进一步降低能耗。在复合清洗剂的协同作用下，清洗后油泥中残油率在2％左右，具有广泛和优良的应用前景。
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络合剂对加氢脱硫催化剂活性相影响的研究进展
王慎, 罗恒志, 冯旭浩, 刘丹, 桂建舟
2020, 40 (4): 6-10. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.04.002
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论述了油品加氢脱硫催化剂制备过程中络合剂的引入改变催化剂最终活性相的研究进展。介绍了常见络合剂以及其不同使用方法对催化剂性能提升的作用。系统阐述了络合剂对催化剂微观结构的影响，解释了络合剂的使用可以提升催化剂性能的原因。
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二氧化碳加氢制甲醇反应机理研究进展
王彦, 王晓月, 曹瑞文, 班红艳, 李聪明
2020, 40 (4): 11-20. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.04.003
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随着工业的迅速发展，化石燃料的使用给生态环境带来的负面影响越来越凸显。其中，CO2作为主要的温室气体对全球气候变化造成严重的危害。CO2选择性加氢制甲醇是解决温室效应、发展绿色能源和实现经济可持续发展的重要途径之一。Cu基催化剂以其优异的催化性能和低廉成本而被广泛应用于CO2加氢制甲醇反应研究中。Cu基催化剂化学性质和电子特性的高度可调性，往往使其反应机理具有差异性，进而展现出不同的催化性能。针对Cu基催化剂催化CO2选择性加氢制甲醇的反应机理进行综述，旨在通过对反应机理的深入认识，为高效稳定的Cu基催化剂设计提供理论指导。
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利用炼化废弃物协同臭氧处理炼化废水的技术策略展望
陈春茂, 曹越, 郝康宏, 王庆宏, 郭绍辉
2020, 40 (4): 21-27. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.04.004
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环境管理的严格化对炼化行业的废弃物和废水治理水平提出了更高的要求。通过综述近几年的技术进展发现，炼化废弃物处理处置方面缺乏高附加值的全组分资源化技术，同时在炼化废水“提标”处理的工程化上缺乏低成本高性能催化氧化技术的支撑。本综述通过对比分析炼化废弃物和臭氧催化剂组成，提出了以炼化废弃物为原料制备催化剂，催化臭氧“提标”处理难降解炼化废水的“以废治废”技术策略。该策略可为炼化行业“废弃物处置”和“废水排放提标”难题的联合解决提供理论指导，深化炼化行业的节能减排、清洁生产与循环经济。
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热力学模型和相平衡网络平台开发及应用
李进龙, 何昌春, 彭昌军, 刘洪来
2020, 40 (4): 28-35. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.04.005
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　在流程工业中，热力学模型和相平衡数据是工业过程设计、模拟、控制及优化必不可少的要件，其准确性和精度直接决定过程设计、建模及控制优化的优劣。鉴于此，基于统计缔合流体理论，构建和发展了一变阱宽方阱链流体分子热力学模型，并将其成功应用到常规流体、缔合流体、电解质溶液、离子液体、聚合物等体系纯组分的PVT、混合物的汽（气）液平衡、液液平衡、固液平衡以及蒸发焓、混合焓等热力学性质的描述。同时，将该状态方程与表面张力、黏度等模型结合，可满意地预测和计算混合物表面张力、黏度等传递性质。在计算不同热力学性质中，采用了同一套分子参数，分子参数可来源于实验数据、基团贡献法或溶剂化法。另一方面，理论模型检验和模型参数的获得常依赖正确的热力学实验数据，为便于模型构建、应用和数据查询，开发了流体相平衡网络平台（www.equilibria.cn），并系统阐述了流体相平衡概念、分类、应用，提供了相平衡数据查询系统与计算软件。以上模型和网络平台的开发，为流程工业的模型化、智能化提供了基础理论和数据支撑。
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石脑油中有机氯化物的形态鉴定及分子尺寸估算
曹坤, 武本成, 朱建华, 姚璐
2020, 40 (4): 35-40. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.04.006
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对两个石脑油样品中的有机氯化物进行形态鉴定及分子尺寸估算。配有电子捕获检测器的气相色谱分析结果表明，两个石脑油样品中的有机氯化物多为氯代芳烃，也含有少量氯代烯烃和氯代烷烃。石脑油Ⅰ中主要有机氯化物（>3 mg/L）按质量浓度由高到低分别为1,2⁃二氯苯、1,4⁃二氯苯、1,6⁃二氯己烷、1,1⁃二氯乙烯、2⁃氯乙基苯和1,2⁃二氯丙烷，而石脑油Ⅱ中的主要有机氯化物为1,2⁃二氯苯和1,4⁃二氯苯。利用软件确定了14种已鉴定出有机氯化物的三维尺寸，并进一步确定其最小横截面直径为0.4~1.0 nm。有机氯化物在石脑油重整预加氢过程中易转化为腐蚀性的氯化氢和氯化铵，故石脑油中高丰度的有机氯化物是导致该装置故障增多的一个重要原因，而与分子直径匹配的多孔吸附材料有利于有机氯化物的吸附脱除。
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衣康酸类水性自乳化聚酯合成及点击固化研究
高传慧, 汪曼秋, 刘雪涵, 边凯, 丁煜, 刘长锐, 彭锦程, 韩释剑
2020, 40 (4): 41-48. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.04.007
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以侧链带有碳碳双键的衣康酸（IA）、衣康酸磺酸钠（IsNa）、十一烯酸（UA）及1,4⁃丁二醇（BDO）为原料，通过酯化缩聚反应制备了结构可控衣康酸类水性聚（衣康酸类丁二醇⁃co⁃十一烯酸丁二醇）酯 （PBIINa⁃UA），该水性聚酯可通过紫外光引发的巯基⁃烯点击反应固化成膜。采用红外光谱仪、核磁共振仪、界面张力仪、电子万能拉力机等对固化膜的结构、界面张力、拉伸强度进行了分析。结果表明，合成的水性聚酯具有一定的自乳化性能，且基于巯基⁃烯点击反应固化所得漆膜相比于传统的热固化漆膜氧阻聚低。当PBIINa⁃UA中磺酸基团与双键物质的量比为1∶10、引发剂质量分数为1.5%时，得到的漆膜性能最佳
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材料科学与新能源

锂离子电池硅基负极材料表面和界面调控的研究进展
张莉, 赵学波
2020, 40 (4): 49-58. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.04.008
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在锂离子电池众多负极材料中，硅具有超高的理论比容量（4 200 mA·h/g）和较低的嵌锂电位（约为0.4 V vs Li/Li+），是制备高能量、高功率锂离子电池理想的负极材料。然而，在嵌/脱锂过程中，硅负极巨大的体积变化造成电极材料严重的结构破坏和快速的容量衰减。梳理了硅作为锂离子电池负极材料的储锂机制、结构演变、界面反应和动力学行为等方面的研究，总结了表面和界面改性在锂离子电池硅基负极材料中应用的最新进展，阐述内容主要包括硅电极的表面修饰、电解液的优化和黏结剂的开发等，并对硅负极材料表面和界面改性进行了展望。
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MOFs及其衍生物在锂硫电池正极中的应用
苏卫, 唐梓桓, 郑洋, 刘道胜, 霍开富
2020, 40 (4): 59-69. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.04.009
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锂硫电池因高比容量、高能量密度、低成本和环境友好等显著优点，有望成为取代锂离子电池的下一代高比能电池。然而，锂硫电池的实际应用严重受限于电极材料中存在的系列问题，如较低的离子/电子传导性、多硫化物的穿梭效应、充放电中较大的体积变化和锂负极的稳定性等。将硫与各类载体材料结合来提高活性材料的利用率和电池循环稳定性成为当前的研究热点。在已报道的各类载体材料中，具有丰富的孔道和开放活性位点的金属有机框架及其衍生物材料因其优异的结构特点引起了人们的广泛关注。总结了金属有机框架及其衍生物在提高硫正极循环稳定性中的应用进展，并对其在锂硫电池中的发展趋势进行了展望。
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原生生物质水热炭化制备碳材料及其应用
昝逸凡, 张彦飞, 赵新鹏, 孔令照
2020, 40 (4): 70-79. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.04.010
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作为地球上储量最丰富的可再生资源，生物质具有低成本、不会增加大气中CO2含量等优点，其应用已成为能源利用和环境保护领域的研究热点。原生生物质可经由水热炭化过程（Hydrothermal Carbonization，HTC）制备多种功能碳材料。对以原生生物质为原料通过HTC法制备具有广泛用途碳材料的研究进展进行了概述，并就现阶段基于HTC法制备的碳材料在气体液体吸附、磁性碳材料、电池材料等领域的应用进行了分析和展望。
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均相沉淀法制备Ni/Al⁃LDHs/rGO复合电极材料的电化学性能
黄任枢, 姚金环, 梁晓丽, 金秀影, 李延伟
2020, 40 (4): 80-86. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.04.011
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以Ni(NO3)2·6H2O、Al(NO3)3·9H2O、尿素以及氧化石墨烯（GO）为原料，利用简便的均相沉淀法合成了GO复合量（质量分数）分别为0、0.2%、0.5%、0.8%和1.0%的Ni/Al⁃LDHs/rGO复合电极材料。采用XRD、FT⁃IR、TGA和FESEM表征了材料的结构和表面形貌，利用循环伏安（CV）、交流阻抗（EIS）和充放电测试研究了Ni/Al⁃LDHs/rGO复合材料作为Ni⁃MH电池正极材料的电化学性能。结果表明，复合GO可以明显提高Ni/Al⁃LDHs的电化学性能，其中GO复合量为0.8%的Ni/Al⁃LDHs/rGO样品表现出最为优异的综合电化学性能，例如在2 000 mA/g电流密度下，其放电比容量（288 mA·h/g）比未复合GO的Ni/Al⁃LDH样品放电比容量（205 mA·h/g）高出40.5%。
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石油与天然气工程

国家管网公司旗下成品油管道运营模式探讨
宫敬, 于达
2020, 40 (4): 87-91. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.04.012
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2019年12月9日国家管网公司正式挂牌成立，这标志着我国的大型油气管网从石油、石化等企业中分离，开启独立运行的新阶段。成品油管道是油气管网的重要组成部分，与原油、天然气管网一同划入管网公司也将面临运营模式的重大转变。从成品油管道运营模式入手，分析不同模式成品油管道的差异，说明了我国成品油管道转型与适应性不足的问题，探讨了我国成品油管道的变革方法，并提出了相应的建议。
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基于吸附⁃水合法MIL⁃101(Cr)中甲烷储存特性研究
陈树军, 王艳芳, 付越, 刘永强, 王泽源
2020, 40 (4): 92-97. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.04.013
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为了在温和条件下提高多孔介质中甲烷的储量，基于吸附⁃水合法研究了MIL⁃101(Cr)中甲烷的储存特性。首先制备了MIL⁃101(Cr)材料，然后对材料进行了表征，最后在271.15 K、0～7.0 MPa及不同含水量下进行了甲烷吸附实验。合成的材料颗粒大小均一，晶粒尺寸为100～150 nm，几乎不含杂质，孔径主要分布在1.7～3.6 nm。吸附实验结果表明，MIL⁃101(Cr)在含水情况下对甲烷的吸附量更高，且随着含水量的增加，甲烷的吸附量增大；多孔介质中水合物成核所需压力比自由体系水合物成核所需压力高，且含水量越大，临界压力越高；实验所用的MOF材料在多次再生后仍具有较好的吸附能力。研究结果对提高天然气的储量具有一定的意义。
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页岩暂堵转向压裂水力裂缝扩展物模试验研究
侯冰, 木哈达斯·叶尔甫拉提, 付卫能, 谭鹏
2020, 40 (4): 98-104. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.04.014
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暂堵转向压裂是提高页岩储层重复压裂缝网改造效果的重要手段，然而该压裂工艺对页岩水力裂缝扩展规律的影响机理尚不明确。因此，基于室内真三轴压裂物模试验，研究页岩暂堵转向压裂裂缝起裂与扩展规律，分析地应力及注入速率等因素对水力裂缝延伸行为的影响，并通过油藏改造面积(SRA)定量表征暂堵转向压裂缝网改造效果。结果表明，暂堵剂可有效封堵初始裂缝，憋压促使水力裂缝发生缝内转向或激活原生天然裂缝系统，提高页岩缝网复杂程度；根据最终水力裂缝形态展，可划分为4种基本类型，包括台阶状缝、激活天然弱面的横切缝、简单多裂缝以及复杂多裂缝网络；不同地应力差异条件下暂堵机理及裂缝延伸规律不同，当水平应力差小于12 MPa时，暂堵剂通过封堵近井筒初始张开的原生层理或天然裂缝，诱导产生与天然裂缝斜交的二次裂缝，当应力差高于15 MPa时，近井筒天然弱面难以激活，暂堵剂通过封堵垂直井筒的初始横切裂缝，诱发形成平行多横切裂缝；增大注液排量可以提高多裂缝形成几率及裂缝沟通面积。
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机械工程

基于搅拌摩擦焊接固有模式的创新性技术
黄永宪， 马潇天， 王丽娟， 孟祥晨， 万龙
2020, 40 (4): 105-115. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.04.015
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搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW）涉及温度、力学、冶金及其相互作用，具有温度低、塑性变形剧烈、接头质量高等特点，为近二十多年来具有重大技术突破的绿色焊接技术。为了进一步拓宽其在制造领域的应用，需突破FSW固有模式的技术壁垒，同时探索异种材料高可靠及高质量连接方法。基于焊缝减薄、匙孔和缺陷近等强修复、背部支撑以及异种材料（异种金属及金属与聚合物等）高质量焊接等基本问题，总结了FSW创新性技术。FSW创新性技术对改善其接头成形、实现高可靠连接及拓展工程适用性具有重要的指导意义。
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环境条件对离心式喷嘴雾化性能的影响
刘爱虢, 于浩洋, 王栋, 刘凯, 陈雷
2020, 40 (4): 116-121. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.04.016
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以离心式压力雾化喷嘴为研究对象，对不同环境条件下喷嘴雾化特性的影响进行了数值模拟研究，获得了不同环境压力和环境温度对油膜厚度和雾化锥角等雾化特性参数的影响规律。利用FLUENT软件，在喷油压力4.0 MPa、燃油温度100 ℃的条件下，对环境压力由0.1 MPa升至3.0 MPa、环境温度由-50 ℃升至400 ℃过程中的燃油雾化特性进行了数值计算。结果表明，当环境压力一定时，环境温度增加，气体密度减小，燃油蒸发作用加剧，气相燃油比例增大，雾化效果增强；当环境温度一定时，环境压力增加，气体密度增大，油膜厚度增大，液相燃油比例增大，不利于燃油雾化。
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信息与控制工程

基于线性整数规划的主动配电网故障区段定位
万富康, 施展, 王占山
2020, 40 (4): 122-129. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.04.017
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针对分布式电源渗透率不断升高以及配电网规模日益庞大造成的主动配电网故障定位困难的问题，提出了一种新的故障定位方法。考虑到分布式电源渗透率不断升高的特点，将分布式电源以微电网形式接入到配电网中，建立了考虑微电网运行状态的开关函数，并在此基础上构建了适合故障区段定位的线性整数规划模型。提出了T型分级方法来解决故障定位耗时长的问题，其原理是选择主变电站和T型节点下游的若干首节点作为分界点，使配电网被分成多个区域，最后通过线性整数规划方法依次定位出故障所在区域及故障区段位置。仿真结果表明，所提方法能够快速准确地定位出故障区段，并具有很强的容错性。
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一种基于定标变积分时间的均匀校正算法
李周, 余毅, 何锋赟, 蔡立华
2020, 40 (4): 130-134. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.04.018
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在靶场光学测量领域，地基红外辐射特性测量系统不仅承担对目标辐射特性测量工作，而且还要实现目标跟踪成像和实况记录。然而，现有红外焦平面在制造工艺上的缺陷，以及红外辐射测量系统的光学系统自身热辐射的不均匀性，致使图像存在严重的非均匀性。基于传统的非均匀性校正方法在红外辐射特性测量系统应用的局限性，提出一种基于定标变积分时间的均匀校正算法。为证实校正效果，基于600 mm的中波红外辐射测量系统进行验证。实验结果表明， 2.5 ms和3.0 ms下的原始图像非均匀度从3.69%降低至0.22%，证实所提算法具有良好的校正效果，有工程应用意义。
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