以某石化公司糠醛抽出油为原料,采用复合溶剂二级抽提分离油品中多环芳烃(PCA),制备了芳香基绿色橡胶填充油;对比了三种复合溶剂的应用效果,考察了抽提温度、剂油质量比等操作条件对精制油的收率、PCA质量分数的影响;通过氧化铝吸附色谱法和红外光谱对样品进行了组成分析。结果表明,最佳操作条件为一级溶剂抽提温度70 ℃(剂油质量比5∶1)、二级溶剂抽提温度50 ℃(剂油质量比2∶1);在最佳操作条件下,精制油收率为32.34%,PCA质量分数为2.98%,芳碳率为18.65%,满足欧盟2005/69/EC指令要求;复合溶剂可显著提升溶剂的选择性和溶解性,高效脱除油品中的PCA,并保证较高的产品收率和芳碳率。
以高湿中药废渣为原料,利用其自身水分在高温环境下受热生成的水蒸气进行物理活化,制备了孔隙结构发达的生物炭;考察了中药渣含水率、活化温度和活化时间对生物炭性能的影响,并利用物理吸附仪、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜等对生物炭的性能进行了分析,获得了制备生物炭的最佳反应条件,同时对高湿中药废渣制备生物炭的活化机理进行了探讨;将制备的生物炭用于吸附Cu2+与Cd2+废水,探讨了其吸附动力学。结果表明,在活化温度为700 ℃、活化时间为60 min、中药废渣含水率为50%的条件下,制得的生物炭比表面积为309.29 m2/g,且以微孔为主,微孔孔容达0.116 8 cm3/g;生物炭对Cu2+与Cd2+的吸附动力学均符合准二级动力学方程,Cu2+与Cd2+的最佳吸附量分别为20.66、17.41 mg/g。
以金属?有机共价骨架材料MIL?53(Fe)为改性剂,将其与聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液共混,制备了PVDF/MIL?53(Fe)复合膜;采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT?IR)、扫描电子显微镜(SEM)和热重分析(TG)等表征手段对复合膜进行了分析;利用PVDF/MIL?53(Fe)复合膜对刚果红(CR)进行吸附,探讨了复合膜质量、CR初始质量浓度、接触时间和温度等因素对复合膜吸附量的影响,并通过等温吸附模型、吸附动力学模型和吸附热力学对其吸附机理进行了分析。结果表明,当复合膜质量为20 mg时,吸附效果最佳;当接触温度为313 K时,复合膜对CR的最大吸附量的理论值为71.9 mg/g;乙醇可有效脱附复合膜上的CR,经五次吸附?脱附循环后,复合膜仍保持良好的吸附性能;吸附等温过程符合Langmuir模型,动力学行为遵循准二级动力学方程;吸附过程为自发进行的吸热反应,且伴随体系无序度增加。
采用浸渍法制备了CuO负载碱改性椰壳活性炭(KOH?C/CuO)的新型吸附材料,通过扫描电子显微镜(SEM)、比表面积测试(BET)、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段表征材料表面物理化学特性,并进行了苯吸附性能测试;考察了KOH浓度、改性时间、CuO负载量及吸附温度对材料苯吸附性能的影响,并对样品的吸附性能进行了综合评价。结果表明,在KOH浓度为0.5 mol/L,改性时间为4 h、CuO负载量(质量分数)为3%、吸附温度为25 ℃时,改性样品0.50KOH?C?4/CuO?3的吸附性能最优,其苯吸附量达235.3 mg/g,较未改性样品提升118.88 mg/g。
钻遇裂缝性泥页岩地层时极易发生井壁失稳现象。通过岩石力学实验探究了泥页岩在钻井液浸泡下的力学性质弱化规律;在综合考虑应力、压力、温度、溶质质量分数和天然裂缝变形的影响下,建立了热?流?固?化多场耦合条件下的裂缝性泥页岩井壁稳定模型,分析了该地层多场耦合响应特征、井壁失稳机理和主控因素;基于井壁失稳特征,建立了不同岩石强度下裂缝性泥页岩地层安全钻进密度窗口图版。结果表明,随着浸泡时间的延长,泥页岩的强度和弹性参数均呈指数型劣化;考虑天然裂缝发育时,井周各物理场呈非均匀分布特征,导致坍塌破坏区域和拉伸破坏区域向裂缝尖端扩展;增加水平地应力差和流体压力差会扩大拉伸破坏区域和坍塌破坏区域,增加溶质质量分数差有利于降低破坏风险,提高钻井液温度对坍塌破坏影响不大,但能显著降低拉伸破坏风险。研究结果可为裂缝性泥页地层钻井设计提供理论支撑。
在油气田生产和集输过程中,水套炉盘管作为天然气加热系统的关键设备,承担着重要的热能供应与保障作用。然而,水套炉盘管内部的细小颗粒易引发冲蚀损伤,且该过程难以提前预测。因此,了解影响水套炉盘管冲蚀的因素并建立有效的预测模型至关重要。采用计算流体动力学(CFD)数值模拟并结合敏感性分析方法,研究了温度、压力、气体流速、颗粒直径、弯管直径和曲率半径等因素对水套炉盘管冲蚀的影响。结果表明,气体流速、颗粒直径、弯管直径和曲率半径是影响冲蚀的主要因素。建立的综合冲蚀预测模型,为水套炉盘管的维护和安全管理提供了科学依据,具有工程实践意义。
拱顶罐作为油品存储的重要设施,其蒸发损失控制需基于蒸发损失机制的研究。建立拱顶罐动态吸收热通量的用户自定义函数(UDF)模型,运用FLUENT 19.0软件,系统研究了太阳辐射强度、储油高度和油品贮存时间对罐内油气扩散的影响。结果表明,罐内气体温度分布不均匀,纵向呈“上高下低”分布,且罐内气体平均温度随着储油高度的增加而降低;罐内油气质量分数在同水平高度分布均匀,柴油表面的油气质量分数最大,其数值与储油高度和贮存时间均呈正相关;罐内气体最大压力在一天内先升高后降低,且随液位高度升高而增大。研究结果为储罐的蒸发损失量化评估及油气回收系统的设计优化提供了理论依据。
为突破传统的印刷电路板式换热器(PCHE)传热效率的瓶颈,建立翼型PCHE物理模型,数值模拟了超临界CO2在该模型中的对流换热,分析了不同质量流量和入口温度下超临界CO2的换热规律,并通过改变通道的水力直径,进一步研究了水力直径对其换热的影响。结果表明,增大冷流体的质量流量和提高入口温度,均可提高换热性能;改变通道的水力直径后,弦长为6 mm和8 mm的PCHE的换热能力均随着雷诺数的增大而增大,雷诺数为19 500~26 000,弦长为6 mm和8 mm的PCHE均具有相近的换热性能;当雷诺数为26 000~50 000时,弦长为8 mm的PCHE的综合性能比弦长为6 mm的PCHE高2.55%。研究结果为翼型PCHE的结构设计提供了理论依据。
在刀具表面构造折线凹槽、纵向凹槽和45°斜向凹槽微织构等三种微织构,深入研究了铜镍合金切削加工时刀具的表面微织构对刀具切削性能的影响;通过控制单一变量法,分析了织构宽度、织构深度、织构间距和切削刃边距对切削性能的影响规律,确定了纵向凹槽微织构的最优织构参数范围,并通过正交实验确定了最优织构参数。结果表明,与无织构刀具相比,纵向凹槽微织构刀具可有效降低主切削力和切削温度;最优织构宽度为85 μm,织构间距为40 μm,织构深度为30 μm,切削刃边距为40 μm;采用最优的微织构刀具加工铜镍合金,平均主切削力减小了23.07%,最高切削温度的平均值降低了22.46%,平均等效应力减小了19.53%,说明能有效降低工件的残余应力,提升切削性能。
采用同步法建立间歇过程生产调度和控制的集成框架模型。在调度部分,基于状态设备网络(SEN)和特定单元事件点连续建模法建立生产调度模型;调度和控制的集成模型属于混合整数动态优化问题,求解复杂且计算量大,为了解决在线计算负担重的问题,采用显式模型预测控制(EMPC)进行离线求解;使用MPT工具箱解决EMPC动态问题;引入二进制变量,将求解得到的显式控制解转换为显式线性约束,并将其添加到调度模型中共同约束目标;通过算例分析,对优化结果与纯调度模型进行了对比分析,验证了集成模型的经济性。
石化产业是我国重要的支柱产业,关乎产业链供应链安全稳定、绿色低碳发展、民生福祉改善。因此,通过匹配2012—2021年的宏观城市数字化数据与微观石化企业数据,实证分析了数字化对石化企业绿色全要素生产率的影响,并研究了数字化提升石化企业绿色全要素生产率的机制。结果表明,数字化可显著提升石化企业绿色全要素生产率;对于东部地区、数字化水平较高地区,以及规模较小、国有产权的石化企业,数字化对其绿色全要素生产率的提升作用较大;数字化提升石化企业绿色全要素生产率的机制为增强区域创新,促进企业绿色创新和推动企业数字化转型。提出了石化企业应积极拥抱数字化、制定差异化发展策略和发挥国有企业引领作用等建议,旨在为我国石化企业提升绿色全要素生产率提供借鉴和参考。