研究制定适用于海上油气开采行业的碳排放配额分配方法,对全国统一碳市场的建立及油气开采行业配额分配方案的确定具有重要参考价值。通过分析海上油气开采行业的碳排放特点,研究了现有碳排放配额分配方法对于该行业的适用性,提出了适用于海上油气开采行业的碳排放配额分配方法:在碳市场初期,可暂时采用历史强度下降法进行配额分配,当积累到一定量的数据基础后,再逐渐转为基准线法;基准线法是碳市场配额分配方法的发展趋势,海上油气田开采行业应设置单独的行业基准线;鉴于海上油/气田资源特点、开采方式和处理工艺的不同,基准值建议分为海上油田、气田和高含二氧化碳气田3个类型分别设定,并引入修正系数;结合技术的不断进步,适时对基准线进行修正和调整。
通过水热法制备了Ce/Zr摩尔比分别为1:19、1:9、2:8、3:7的铈锆复合物,利用微型高压反应釜考察了在160℃、3.5 MPa下4种催化剂对CO2和甲醇直接合成碳酸二甲酯(DMC)的催化性能,并利用XRD、N2吸附-脱附、FT-IR、NH3-TPD和CO2-TPD对其进行表征。结果表明,Ce的加入没有改变单斜ZrO2的晶相,Ce/Zr摩尔比为2:8(Ce0.2ZrO2)时表现出优异的催化性能,这与表面具有较多的酸碱位数量和较大的孔体积有关。此外,采用密度泛函理论(DFT)的计算构建了单斜ZrO2(111)和CeO2(110)晶面,在单斜ZrO2上加入Ce可以提高表面的酸性,进而改变其催化性能。
以磷渣(PS)为主要原料,配合矿渣(BFS)和氢氧化钙(LM)制备磷渣基胶凝材料。在m(PS):m(BFS):m(LM)=70:20:4的条件下,采用正交实验研究复合化学激发剂(CA)复合配比对磷渣基胶凝材料力学性能的影响,同时采用XRD、SEM/EDS和TG/DTG等手段分析材料的物相组成及微观形貌。正交实验结果表明,CA对材料力学性能影响的强弱顺序为:水玻璃 > Na2SO4 > NaCl > NaOH,最佳质量分数配比为0.15% NaOH、0.2% NaCl、0.5% Na2SO4、0.3%水玻璃;该配比下材料抗压强度达最大值为66.9 MPa,与未添加CA的空白样相比强度增长50%以上。XRD、SEM/EDS和TG/DTG分析表明,磷渣基胶凝材料主要水化产物为C-S-H和C-A-S-H,添加CA可提高体系水化反应程度及增加C-S-H和C-A-S-H生成量,进而提高材料强度。
以赤藻糖醇为相变材料基液,分别添加不同质量分数的C和ZnO,通过两步法制备赤藻糖醇基相变材料,并分析了超声和纳米颗粒对赤藻糖醇基相变材料稳定性的影响。结果表明,纳米流体稳定性随着超声功率的增大先增强后变弱,C/赤藻糖醇纳米流体稳定性最大改善1.81%,ZnO/赤藻糖醇纳米流体稳定性最大改善19.21%;C/赤藻糖醇纳米流体的稳定性随着超声时间的增大先增强后变弱,最大可改善1.67%,超声时间对于ZnO/赤藻糖醇纳米流体的稳定性改善有着抑制作用。功率/时间-浓度-总体吸光度关系曲线均符合四次多项式形式。在融化后期,较高浓度的纳米颗粒会抑制融化的进程。
利用聚丙烯酰胺对Al2O3-USY复合载体进行扩孔处理,通过等体积浸渍制得NiMo/Al2O3-USY系列催化剂,在200 mL固定床上考察了催化剂孔径分布对中低煤焦油脱硫性能的影响,并结合XRD、氮气吸附、NH3-TPD和H2-TPR对催化剂理化性质进行分析。结果表明,添加聚丙烯酰胺能明显增加催化剂的平均孔径,使活性组分在载体上分布更加均匀,促进了活性组分与Al2O3的相互作用,降低催化剂的还原性能,使转化率下降。在温度为395℃、压力为8 MPa、空速为0.6 h-1、氢油比为800的条件下评价催化剂的脱硫性能,结果发现增加催化剂的平均孔径有利于降低大分子含硫化合物的空间位阻,降低产品中柴油馏分硫的质量分数,不能明显降低汽油馏分硫的质量分数,中低温煤焦油脱硫催化剂的平均孔径应控制在5.30 nm以上。
以水热法合成碱式碳酸镍前驱体,通过焙烧制备高比表面积的球形氧化镍,探索了合成过程中碱式碳酸镍晶型、粒径、形貌的调控规律,研究了前驱体热性能及其焙烧机制,并测定了球形氧化镍的孔径和比表面积。结果表明,球形碱式碳酸镍合成的工艺参数为:T=100℃、t=10 h、pH=8、n[Ni(NO3)2]:n[CO(NH2)2]=1:2,加入共溶剂有助于调控其形貌和分散程度,在乙醇体积分数为50%的溶液中,合成的球形碱式碳酸镍结构规整,呈均匀的球形结构,粒径为5 μm。热重实验结果表明,碱式碳酸镍500℃分解完全,其优化焙烧参数为:焙烧温度为500℃、焙烧时间为1 h,此时得到的NiO呈立方晶相,为分散均匀的球状,粒径为5 μm,其比表面积和孔径分别为81.92 m2/g和30.18 nm,在孔径保持基本不变的情况下,比普通氧化镍比表面积增大了1倍,孔容提高了2.5倍。
采用水热合成法制备了MCM-41介孔分子筛,并利用3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)对其进行改性获得NH2-MCM-41分子筛。利用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、氮气吸附-脱附测试、能量色散X射线荧光光谱仪和X-射线粉末衍射仪对NH2-MCM-41分子筛进行了表征。结果表明,氨基的修饰过程对MCM-41分子筛结构没有显著影响。以Cr(Ⅵ)为探针离子,研究了NH2-MCM-41分子筛对Cr(Ⅵ)的吸附性能,考察了NH2-MCM-41分子筛用量、吸附时间、pH和溶液初始浓度对吸附效果的影响。结果表明,与MCM-41分子筛对比,NH2-MCM-41分子筛对Cr(Ⅵ)具有更高的吸附性能。NH2-MCM-41对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。该吸附剂具有良好的再生性能,重复使用5次,其吸附性能保持相对稳定。
以玉米淀粉和聚乙烯醇(PVA)为原料,碳酸氢钠和偶氮二甲酰胺(ADC)为发泡剂,甲醛为交联剂,采用烘培发泡法经缩醛化反应固化成型制备可生物降解复合发泡材料。探究了复合发泡材料的合成条件对材料性能的影响;考察了淀粉与PVA质量比、甲醛用量及发泡剂用量对材料的吸水倍率、回弹率以及密度的影响;测试了PVA醇解度、发泡剂种类对材料耐热性能及泡孔形态的影响;对比了PVA醇解度、不同发泡剂对材料的吸水率及性能的影响;探究了淀粉添加量对材料降解率的影响。结果表明,当m(玉米淀粉):m(PVA17-99)=1:1、甲醛质量分数为12%、发泡剂质量分数为1.5%时,所得材料的吸水率为3.84倍,样品密度为0.330 7 g/cm3,回弹率为100%,样品呈现空间网状结构,孔泡分布均匀致密;PVA 17-88与PVA 17-99相比吸水率更好;ADC与NaHCO3相比所制得的材料密度更小,耐热温度偏低;当m(玉米淀粉):m(PVA17-99)=1:1时,材料降解性能较好,失重率达到39%左右。
采用等体积浸渍法制备了一系列CuO改性的HY分子筛催化剂,通过XRD、N2吸附-脱附、NH3-TPD、Py-IR等手段对改性HY分子筛进行结构表征。结果表明,金属活性组分的引入能够有效地调变分子筛的酸性。在温度为100℃、反应时间4 h条件下,考察了不同CuO负载量的CuO/HY对芳烃和苯甲醇的催化性能。结果表明,最优负载量催化剂为2% CuO/HY,在甲苯和苯甲醇的Friedel-Crafts苄基化反应中具有良好的催化活性。在反应温度为100℃、反应时间为15 min的条件下,苯甲醇的转化率和二苯甲烷(DPM)选择性均达到100%,其性能远远优于HY分子筛本身的催化性能。
将过硫酸铵液相高级氧化法应用于烟气中NO的深度净化,以过硫酸铵-NO为实验体系,鼓泡反应器为气液反应装置,考察了净化液温度、Fe2+-EDTA浓度和过硫酸铵浓度等对净化率的影响。结果表明,NO净化率随温度、Fe2+-EDTA浓度和过硫酸铵浓度的增大而增大,随pH增大而减小。Fe2+-EDTA为活化剂时,可使液相内Fe2+质量浓度保持在0.003~0.004 mg/L,保证了对过硫酸铵长时间、高效活化。在最佳操作参数下,净化率达69.8%。通过添加自由基抑制剂探索了2种自由基对净化率的贡献率,硫酸根自由基·SO4-的贡献率为46.4%,羟基自由基·OH的贡献率为30.8%,过硫酸铵液相高级氧化法净化NO主要是通过产生·SO4-达到净化的目的。
利用纯天然绿茶提取物茶多酚(TP)对氧化石墨烯(GO)进行表面接枝修饰,制备了TP修饰的石墨烯(TPG),采用机械共混和热固化成型等方法制备了TPG/高分子复合材料。通过XRD、FT-IR、TGA和XPS对TPG进行结构及性能表征;利用万能材料试验机、场发射扫描电镜(SEM)、热重与热膨胀仪研究了复合材料的力学性能、拉伸断面形貌和热稳定性能。结果表明,TP分子成功地通过酚羟基接枝到GO表面的含氧官能团上,当TPG质量分数为1.0%时,TPG/环氧树脂复合材料的热分解温度提高了22.2℃;当TPG质量分数为0.5%时,TPG/环氧树脂复合材料的拉伸强度达到59.85 MPa,提高了13.5%;当TPG质量分数为1.0%时,羧基丁腈橡胶(XNBR)的玻璃化转变温度从-20.8℃上升到-16.5℃;当TPG质量分数为2.0%时,TPG/XNBR复合材料的拉伸强度从8.10 MPa提升到12.75 MPa,增加了57.4%。
塔河油田稠油集输多采用加热输送方式,传统水套加热炉加热传热过程效率欠佳,造成不必要的能源消耗,为此,将传热性能优良的纳米流体引入到原油加热输送系统中。结果表明,纳米颗粒均匀悬浮于基液之中,且不发生颗粒的团聚,充分利用纳米颗粒的微尺度效应特征,提高了纳米流体在原油加热系统中传热性能。同时,从分散剂浓度、分散剂种类、超声功率、超声时间及颗粒添加量方面对纳米流体稳定性影响进行了定量研究,氧化铝纳米流体分散剂的类型宜选用0.06% SHP分散剂,二氧化硅和二氧化钛纳米流体宜选用0.125% CTAB;超声功率在375~450 W之间时,颗粒的分散性最优;超声时间增长,超声能量足以抵抗颗粒团聚的静电吸引力,颗粒的分散效果得到改善;颗粒质量分数不得超过0.75%。塔河油田原油输送系统使用纳米流体,热能利用率提高了16.8%。
采用十八烷基三氯硅烷(OTS)在石英砂表面形成单分子自组装膜(SAM)的技术制备了支撑剂疏水石英砂DH-1,该支撑剂具有良好的疏水能力,优于常规抑水砂PX-1和空白石英砂。同时,开展了不同支撑剂在去离子水、煤油、某油田采出原油及返排水等介质中的渗透率实验,结果表明,疏水石英砂DH-1对返排水的渗透率显著低于常规抑水砂和空白石英砂,疏水石英砂DH-1对原油的渗透率略低于空白砂。疏水石英砂DH-1在20℃/2 MPa、60℃/8 MPa条件下的NRFF值分别为2.33和2.16,抑水性能优良,受储层环境的影响小。支撑剂短期导流能力实验结果表明,在相同闭合压力的条件下,疏水石英砂DH-1在煤油介质中的导流能力最大,疏水石英砂DH-1在煤油中的导流能力优于去离子水介质的导流能力。疏水石英砂DH-1在69 MPa的破碎率仅为24.2%,单颗粒抗压强度为352 MPa。
以ZnO、Bi(NO3)3·5H2O、KI为原料,聚乙二醇400为溶剂,利用溶剂热法制备了ZnO-BiOI复合催化剂。通过XRD、SEM、EDX、BET和DRS对产物的结构、形貌、元素组成、比表面积及光学性质进行了表征。以联苯胺水溶液为降解对象,对复合催化剂的光催化性能及循环利用性能进行了研究。结果表明,制备过程中,当ZnO与Bi(NO3)3·5H2O的质量比为3:100时,ZnO-BiOI复合催化剂为纳米微球状且结构均匀,平均粒径为2~3 μm;可见光照反应40 min时,联苯胺的降解率可达到90%以上,具有较高的光催化活性,这可归因于该样品的高结晶度、大比表面积与窄禁带宽度。循环使用3次后,联苯胺的降解率仍为75%,且降解过程符合一级动力学特征。
以金属Zn为中心离子、MOF6晶体为前驱体制得纳米多孔碳纤维(PCNF)材料,分析了碳化温度对MOF6为前驱体制备多孔碳材料作为锂电池正极材料性能的影响。结果表明,所有试样孔径尺寸都介于1~30 nm范围内。PCNF-800与PCNF-900材料经BET测试表明具有较小的比表面积与BJH总孔体积和较大的吸附平均孔径。当碳化温度上升后,试样基体内孔径降低,在材料中形成微孔。在C-Co/CP的截面形成条形分布的多层碳纤维,碳纸两侧都形成了具有紧密排列结构的C-Co。PCNF-1000材料具有明显低于其他PCNF材料的循环稳定性,在1100℃下制得的PCNF-1100材料可以作为锂电池正极材料的最佳选择。
采用两步法合成了[MPSIm][HSO4]、[EPSIm][HSO4]、[BPSIm][HSO4]、[HPSIm][HSO4]、[MPSIm][H2PO4]和[MPSIm][pTS]6种Brønsted酸性离子液体,分别考察了其在酯化合成2,6-萘二甲酸二甲酯(2,6-NDC)过程中的催化性能。结果表明,[MPSIm][HSO4]的催化活性最高;当采用[MPSIm][HSO4]催化剂时,在反应温度为137℃、反应时间为4 h、醇酸质量比为7.5:1和催化剂质量为甲醇质量2%的条件下,2,6-NDA的转化率达到99.1%,2,6-NDC的收率达到92.9%,且催化剂循环使用10次,[MPSIm][HSO4]的催化活性并没有显著下降。与传统硫酸催化剂相比,[MPSIm][HSO4]显著降低了甲醇醚化的副反应。
以苯甲胺、环氧氯丙烷、1-溴代十二烷、喹啉为原料,通过开环反应和季铵化反应合成了1-(3-(苄基氨基)-2-羟丙基)喹啉-1-氯化铵(BZ-1-KL)以及1-(3-(苄基(十二烷基)氨基)-2-羟丙基)喹啉-1-氯化铵(BZ-N-KL)2种季铵盐型缓蚀剂。利用红外光谱对产物进行了结构表征,并通过静态挂片失重法和电化学分析法对其缓蚀效果进行评价。当温度为60℃、BZ-1-KL和BZ-N-KL质量分数为1.0%时,对P110的缓蚀率分别为93.10%、93.51%,且均符合Langmuir单分子层等温吸附。量子化学计算结果表明,2种缓蚀剂的能隙差较小,主要通过苯环、喹啉等与铁形成稳定的配位键达到缓蚀效果。
以重整抽余油为原料,采用实验与工业模拟相结合的方法对其加工生产99%异己烷、95%正己烷、95%正庚烷溶剂油进行了研究。实验优化了加氢脱烯烃脱芳烃操作条件,对加氢产品精馏得到了符合指标要求的产品;采用Aspen Plus软件设计了5种精馏过程并以全年总投资费用(TAC)最低为目标进行模拟优化。结果表明,在温度150℃、压力1.0 MPa、氢油体积比350:1、液时空速2.0 h-1时,加氢产品烯烃及芳烃质量分数最低;优化后精馏过程全年总投资费用(TAC)为750.2万美元/a。该流程中的异己烷塔采用热泵精馏技术,可使该塔的能耗降低40.89%,TAC减少32.14%。
立足于甲醇制丙烯(MTP)工业装置,设计搭建了催化剂装填量为2 t的多段冷激式固定床侧线装置。侧线反应器从工业生产装置引入反应物料,受管线和反应器散热的影响,催化剂床层温度偏低,增加电加热器做热量补偿。催化剂产物分布与反应器入口物料配比密切相关,在侧线反应器内填装与工业装置相同批次的标准催化剂(MTPROP-1)对反应器进行了标定,结果表明,2个反应器内催化剂的丙烯、氢气、低碳烷烃选择性及单周期运行寿命相当。研制的催化剂在侧线装置进行了2 600 h的长周期性能评价,丙烯选择性变化趋势与标准催化剂一致,且数据相当。催化剂经过2次再生,再生性能良好。随着催化剂运行时间的延长,晶体结构没有发生变化,催化剂酸强度和酸量逐步下降,催化剂的介孔容及外表面积也呈下降趋势。