在全球能源转型与“双碳”目标驱动下,含碳能源清洁高效利用已成为能源领域的研究核心,其中碳捕集成本低、能源转化效率高、污染物排放少的化学链气化技术,为含碳能源向高值合成气转化提供了重要路径。本文聚焦化学链气化工艺在含碳能源制合成气领域的应用,综述了其相关研究进展并与常规气化工艺进行对比,同时总结了化学链气化与载氧体反应机理。结果表明,与常规气化工艺相比,化学链气化制合成气工艺具有独特优势,煤化学链气化碳转化率高达83.79%,石油焦化学链气化产物中的H2与CO体积比约为常规气化工艺的5倍,且可实现CO2的捕集;生物质化学链气化可在较低温度下进行,无需气体分离即可制备高纯度H2。
PtSn/Al2O3催化剂的活性相对丙烷脱氢催化剂的活性和稳定性有较大的影响。针对催化剂活性组分Pt易迁移、团聚,难以保持高度分散等问题,通过改变活性组分Pt的前驱体来调控催化剂的活性相,考察了其对丙烷脱氢性能的影响;采用TEM、H2?TPR、TG和Raman等手段,对催化剂活性相和抗积炭性能进行了表征分析。结果表明,在丙烷转化率相近的条件下,丙烯的选择性从86.96%提升至93.92%,同时副产物甲烷的生成量显著降低;以八乙基卟啉铂为前驱体制备的催化剂,其活性相尺寸较小且分散性较佳;以八乙基卟啉铂作为前驱体,可增强Pt与载体之间的相互作用力,显著提高活性相的稳定性,有效改善催化剂的抗结焦性能,使积碳量明显降低。
通过乙二醇(EG)与八水合氧氯化锆(ZOC)的简单加热混合,成功制备了ZOC基低共熔溶剂(DES);采用FT?IR和1H NMR对DES的结构进行了系统表征,证实其成功合成;利用旋转式黏度计测定了该溶剂的黏度;构建以双氧水为氧化剂、DES为萃取剂和催化剂的萃取?氧化耦合脱硫体系,系统考察了DES组成、反应温度、氧硫物质的量比、剂油质量比及硫化物类型对脱硫率的影响。结果表明,在最优条件下(ZOC与EG物质的量比为1∶24,反应温度为50 ℃,剂油质量比为1∶5,氧硫物质的量比为8),该体系对二苯并噻吩(DBT)、4,6?二甲基二苯并噻吩(4,6?DMDBT)和苯并噻吩(BT)模拟油的脱硫率分别达到99.8%、94.0%和69.8%。值得注意的是,该DES经5次循环使用后,脱硫率仍保持94.9%,展现出优异的重复使用性能。通过实验数据分析,进一步探讨了该体系的反应机理,揭示了DES在硫化物氧化及萃取过程中的协同作用机制。
管式加热炉是炼油化工装置的关键供热单元和能耗大户。改善燃料的燃烧效果,提高加热炉的热效率,对炼油化工装置的节能减排具有一定的现实意义。以航空煤油加氢精制装置的管式加热炉为研究对象,采用计算流体动力学(CFD)模拟方法,基于标准k?ε湍流模型、组分输运燃烧模型以及P?1辐射模型,通过改变助燃空气中氧体积分数,分析了氧体积分数对现有加热炉的辐射室温度、炉管表面平均温度以及燃烧器炉嘴温度分布的影响。结果表明,当氧体积分数在18.55%~26.00%的范围内变化时,氧体积分数对炉内温度场和燃烧效率有显著影响,现有的加热炉辐射室、炉管和火嘴能完全满足富氧燃烧的需要。
半导体掺杂是构建杂质能级、减小带隙,进而促进半导体材料光电催化性能的有效方法。设计了一种金属掺杂半导体材料的制备方法,将过渡金属Co与金属有机框架(MOF)MIL?125的阴离子配体通过配位作用相结合,采用热解工艺制备Co掺杂TiO2材料,并对其光催化性能进行了研究。结果表明,Co掺杂后的TiO2展现出更高的光电流密度(9.87 μA/cm2),是未掺杂TiO2的3.8倍;降解反应速率常数从掺杂前的0.041 min?1提升至掺杂后的0.063 min?1;引入的Co物种不仅拓宽了TiO2的可见光吸收范围,而且在其晶格中诱导形成新的杂质能级,进而促进了光生电子的有效迁移,并有效抑制了光生电子?空穴对的复合。
运用量子化学计算和波函数分析方法,从理论上研究了三角形大环金(I)?联苯配合物异构体(MPP)的电子结构和光化学性质,探究了其线性与非线性光谱的物理机制;通过最高已占轨道(HOMO)?最低未占轨道(LUMO)分子轨道分析,以及态密度(DOS)、单光子吸收光谱(OPA)、静态及280 nm的共振拉曼光谱等线性光谱进行表征,揭示了MPP的电子激发特性与分子振动对线性光谱的调控规律;基于电荷差分密度图(CDD)和跃迁密度矩阵(TDM)的可视化方法研究了MPP的电子激发特性,明确了电荷转移和局域激发现象对光学响应的影响;通过计算分子(超)极化率表征MPP的非线性光谱核心物理特征,研究了其非线性光学响应规律。结果表明,MPP 线性光谱在280 nm 处存在强吸收峰,且分子振动模式对拉曼光谱特征具有显著的调控作用;在非线性光学方面则具有显著的非线性各向异性特征,并且(超)极化率随波长的增加而减小。
在全球能源结构转型的背景下,电脉冲压裂技术已成为非常规油气储层绿色开发的重要手段。该技术通过高压脉冲放电产生可控冲击波,实现储层多尺度裂缝网络的构建与高效破岩。聚焦电脉冲压裂破岩机理与数值模拟研究,系统分析了电脉冲放电的原理及其能量转换过程;建立放电冲击波与TNT爆炸冲击波的等效模型,揭示了电脉冲冲击波在砂岩与页岩储层中通过剪切、空化及拉伸作用的致裂机制,并量化了冲击波随传播距离衰减的致裂效果差异;基于Autodyn平台构建TNT爆炸模型,并对砂岩与页岩的损伤进行了监测。结果表明,岩性参数对冲击波能量衰减路径与损伤模式具有显著控制作用;砂岩储层需优先优化脉冲能量以激发多向裂缝网络,而页岩储层则需要通过作用距离的调控实现主裂缝的定向扩展。
内烯烃磺酸盐作为一种新型驱油用表面活性剂,近年来备受油田现场关注,随着三次采油技术在高温高盐油藏的应用,表面活性剂的耐温抗盐性问题也伴随而来。采用旋转滴法考察了Na+、Ca2+的离子强度对支链化程度不同的两种内烯烃磺酸盐(A?18、I?20)降低油水界面张力的影响。结果表明,内烯烃磺酸盐表面活性剂普遍具有较好的抗盐性,疏水烷基支链化可以增加表面活性剂的界面活性,原油中的活性组分可以与表面活性剂分子在界面上混合吸附,是主导界面性能的重要因素;离子强度的升高可以削弱分子间静电斥力,增加界面上表面活性剂的吸附量;相较于Na+,Ca2+具备更好的分子集合能力,高质量分数下会进一步降低油水界面张力。
埋地输油管道保温层破损会显著改变管周土壤温度场的分布,进而影响管道的热力性能和运行安全。基于多物理场耦合传热理论,构建了埋地输油管道三维稳态传热模型,定量分析了不同土壤介质(黏土、壤土、砂等)条件下管道的温降特性和管周土壤温度场的演化规律;采用ANSYS Fluent 2022软件对模型进行求解,求解过程中考虑了水分侵入效应。结果表明,在砂土地段,埋地输油管道保温层全部破损的临界段数为15段(单段长度100 m),对应的临界破损距离为1.5 km;依据此临界距离设置初始段监测点,80 km管道共需设置56个温度监测点;各监测点温度沿管道轴向呈非线性下降趋势,其中第28个监测点(管道42.0 km处)的出口温度首次降至析蜡临界温度(45 ℃)。研究提出的“临界距离分段监测法”可实现砂土地段埋地管道保温层破损状态的精准监测,为埋地管道的安全运行提供技术支撑。
针对液化天然气冷能利用、燃气轮机烟气余热回收问题及烟气中二氧化碳液化的需求,提出了一种新型冷热电联供系统;分析了分流比(x)、压缩机入口压力(p25)以及混合工质中四氟化碳的质量分数(w)对系统的热效率、?效率、净输出功及平均单位成本的影响,并基于遗传算法进行了多目标优化。结果表明,减小x、增大w有利于提高系统的热效率、?效率、净输出功,降低平均单位成本;最佳p25范围为8.0~9.0 MPa;在最优工况下,系统的热效率、?效率、平均单位成本分别为67.62%、56.98%、22.11 $/GJ。
起重机制动下滑量检测在实际工程应用中面临诸多挑战,主要受限于现有检测设备的测量精度、现场操作的复杂程度以及高昂的设备成本等因素。提出了利用惯性传感器采集起重机制动过程的加速度和角速度信息并进行姿态解算,结合二次积分算法获得制动下滑量的方法。首先,建立起重机的拉格朗日动力学模型,分析制动下滑量与设备环境之间的耦合关系;其次,设计数据采集装置,阐述检测步骤,并通过数据同步传输提高信号可靠性;最后,对数据处理方法展开研究,设计完整的数据处理流程,对复杂积分算法进行比对分析,并验证方法的实践可行性。结果表明,通过该检测方法可避免因制动性能不足导致重物坠落等严重事故的发生,具有综合性能优越、可行性强的优点,且具备较好的市场前景。
医学图像分割是计算机视觉领域的关键技术,尤其是在处理计算机断层扫描(CT)和心脏磁共振成像(MRI)多模态医学影像时能提供关键诊断信息,但现有技术在模态协同建模、结构边界精准表达以及多尺度语义信息的有效整合上仍存在明显不足。为应对这些挑战,提出了改进传统MicFormer架构的MicFormer?HMD。设计了混合门控模块,通过参数化卷积与门控函数实现跨模态交互前的动态特征选择,具备自适应抑制噪声的优势并能增强判别性特征表达;设计了多分支特征融合模块,采用多分支的空洞卷积结构和双重注意力校准机制,提升了模型对多尺度上下文信息的捕捉和融合能力;采用了动态蛇形卷积,其可变形卷积核能自适应贴合心脏解剖结构的复杂形态,增强了几何感知能力。该MicFormer?HMD架构在心脏图像分割任务中展现出显著优势,特别是在保持薄壁组织连续性和复杂血管连通性方面表现突出。