摘要：随着可再生能源发电技术的迅速发展,利用绿电供能生产高值化学品和燃料成为大规模储能和推进清洁低碳发展的重要途径,有望为促进国家能源结构转型和实现“双碳”目标提供全新解决方案.利用电流流经催化剂产生的焦耳热对化学反应直接供热,具有强化传热和提高性能等诸多优势,其在重整、脱氢、降解等能源和环境催化领域开始有报道,是化工、物理和材料等领域交叉融合的新方向,正在成为国际科学研究前沿,但对焦耳热作用机制、相匹配催化剂设计及化学品可控合成等理解仍存在不足.为进一步深化认识并推进相关领域的深入研究,本文尝试提出“焦耳热催化”概念,阐释其基本原理、科学内涵及作用机制.在此基础上,探讨焦耳热催化的应用场景及未来发展的机遇与挑战.

摘要：炭烟颗粒和NO_(x)作为柴油机尾气的主要污染物严重危害了人体健康与环境.因此,炭烟与NO_(x)的催化净化得到了广泛关注.本文设计制备了具有独特孔结构的三维有序大孔(3DOM)ZSM-5分子筛催化剂,并将其作为载体,制备了一系列3DOM ZSM-5担载MO_(δ)(M=Mn,Fe,Co,Ce,Pr,W)的催化剂.所制备催化剂均具有独特的多级孔结构,有利于炭烟与NO_(x)等小分子的捕捉与传质,可进一步增强催化剂的催化性能.其中,MnO_(δ)/3DOM ZSM-5催化剂具有最佳的同时消除炭烟与NO_(x)的催化性能,其炭烟燃烧的峰值温度最低(453℃),80%以上NO转化率的初始温度最低(184℃)且温度窗口较宽(184~362℃).该催化剂优异的催化性能与其良好的氧化还原性能、丰富的酸位点、充足的活性氧以及丰富的多级孔结构有关.动力学测试结果表明,MnO_(δ)/3DOM ZSM-5催化剂具有最高的本征活性.根据催化剂的活性测试和原位漫反射红外光谱(in situ DRIFTS)结果,推断了该催化剂在不同温度下的反应机理.在低温(300℃)主要以炭烟燃烧为主,包括活性氧机理和NO_(2)辅助机理.

摘要：基于胶束增稠和静电屏蔽作用,以1.4%的十八烷基三甲基溴化铵(OTAB)和0.6%的椰油酰胺丙基甜菜碱(CBA)复配作为主剂,0.7%水杨酸钠和0.5%氯化钾作为反离子助剂,0.05%疏水纳米二氧化硅作为增强剂,构建了压裂-采油一体化压裂液体系。该体系由蠕虫状胶束构成的三维网络空间结构组成,在80℃、170 s^(-1)下表观黏度为57 mPa·s,剪切3000 s后,表观黏度保留率大于95%;80℃下携砂沉降速率为0.24 mm/s,滤失系数为1.6×10^(-4)m/min^(1/2),具有良好的压裂特性。岩心驱替实验表明,体系破胶液岩心伤害<10%,提高采收率效果达到16.1%。一体化压裂液体系为高效开发非常规油藏提供了一个潜在可行的技术方案。

摘要：由于生活和工业生产的含油废水、污水不断增多,海上原油泄漏事故频繁发生,处理污染水体的油水混合物迫在眉睫。膜分离技术可实现工业级别的油水分离要求,现已成为油水分离领域的研究热点。以十八烷基三氯硅烷(OTS)作为表面改性剂,在建立两层海藻酸钠(SA)涂层的亲水聚酰胺微滤膜上进行界面聚合改性反应,从而制备亲水-疏水双面Janus膜。通过AFM、接触角、XPS等进行膜表面形貌、化学结构表征,并将膜应用于油水分离截留实验。结果表明:SA涂层具有较强锁水性,可促进表面改性均匀。OTS表面改性达到接触角大于150°超疏水标准,改性膜对不同油水乳液截留率达到99%以上。

摘要：为强化气液离心分离过程,实现在大直径分离器内的气液旋流高效分离,设计构思了一套多旋臂气液旋流分离设备,为气液分离大型化设计提供了一种新思路。在纯气流条件及不同的旋流臂喷出气速下对该分离设备进出口静压差进行了测量,实验结果表明,旋流分离设备静压差在整个运行过程中较为稳定,有较强的可预测性,无量纲标准偏差维持在2%以内,总压降与旋流臂出口气速呈现出良好的平方关系。进一步将总压降分解为入口及旋臂摩擦损失、分离器空间内摩擦损失和出口管路摩擦损失三个部分进行详细测量,获得了各部分压降与旋流臂出口速度头的定量关联模型,发现分离器空间内摩擦阻力损失在总压降中占比最大。GLVS总压降主要受旋流臂出口气速影响,加入液相后对压降影响很小。该旋流分离设备的阻力系数与普通旋风分离器相当,根据四组不同结构尺寸的旋流头得到了阻力系数与旋流头关键设计参数的关联式,为进一步结构优化提供了参考。

摘要：Au/3DOM（three-dimensionally ordered macroporous） Al2O3 and Au/CeO2/3DOM Al2O3 were prepared using a reduction-deposition method and characterized using scanning electron microscopy,N2 adsorption-desorption,X-ray diffraction,transmission electron microscopy,ultraviolet-visible spectroscopy,temperature-programmed hydrogen reduction,and X-ray photoelectron *** nanoparticles of similar sizes were well dispersed and supported on the inner walls of uniform *** norminal Au loading is 2%.Al-Ce-O solid solution in CeO2/3DOM Al2O3 catalysts can be formed due to the incorporation of Al^3＋ ions into the ceria lattice,which causes the creation of extrinsic oxygen *** extrinsic oxygen vacancies improved the oxygen-transport *** strong metal-support interactions between Au and CeO2 increased the amount of active oxygen on the Au nanoparticle surfaces,and this promoted soot *** activities of the Au-based catalysts were higher than those of the supports（Al2O3 or CeO2/3DOM Al2O3） at low ***/CeO2/3DOM Al2O3 had the highest catalytic activity for soot combustion,with T（10）,T（50）,and T（90） values of 273,364,and 412℃,respectively.

摘要：高效待生剂分配器对改善催化裂化再生效果具有显著的影响。设计并建造了一套能够评价待生剂分配器性能的冷模实验装置,检验了依据现有工业设计方法制造的船型和管式分配器模型以及无分配器时的颗粒横向分配性能,对比了3种再生器待生剂入口结构性能的优劣,并找出了它们存在的缺陷。结果表明,在大型工业装置中,管式分配器是唯一能够显著改善颗粒横向分配均匀性的待生剂分配器,但它必须消耗大量的输送风,会因此增加装置能耗,并对待生管路的颗粒输送能力产生不利影响;船型分配器对颗粒横向分配均匀性的改善作用十分有限,尤其是在大型工业装置中。对于所有待生剂入口结构,增加输送风量能够显著改善颗粒横向分配的均匀性,增加松动风量也能改善船型和管式分配器的性能,但总体上效果不如增加输送风显著,而增大催化剂循环量后,3种待生剂入口结构的颗粒横向分配均匀性均有一定程度的恶化。由于受管内气-固相流型转变的影响,管式分配器存在一个临界输送气速,在此临界气速以上,颗粒横向分配均匀性可以显著改善。上述研究结果可为工业待生剂分配器的优化设计以及新型高效待生剂分配器的开发提供借鉴。

摘要：水合物技术应用于低沸点气体混合物分离的优势在于其可在0℃左右操作,因此可极大地降低制冷所消耗的能量。由于此分离方法尚处在理论研究阶段,还不能实现工业化,因此对操作流程模拟计算的研究很有必要。采用非平衡级法(速率法)对水合塔-吸收塔串联操作流程进行了模拟计算,其中涉及水合物生成动力学模型、水合物分解动力学模型以及混合气体在乳液相的吸收传质动力学模型。探讨了两个串联分离塔操作参数,如温度、压力等,对分离效率的影响,所得结果对水合物技术分离低沸点气体混合物流程的设计有重要意义,同时也可为以后的工业化奠定一定的理论基础。

摘要：为达到一种新型重油加工工艺中低密度颗粒高效分离的要求,根据离心分离和重力沉降分离的原理,设计了一种新型阵列旋转喷射分布器,通过阵列射流,在喷雾造粒的同时,形成旋转流场,将低密度的固体颗粒与气相溶剂高效分离。建立了一套新型喷雾造粒分离塔实验装置,并优化了产生阵列射流的分布器的结构和位置,详细研究了不同条件下装置的分离性能。研究结果表明,具有环形阵列排布的新型分布器结构,能够产生可控制的旋转流场,对于密度为0.1～0.3g·cm-3的细小颗粒具有很好的分离效果,其分离效率可以达到95%,最高可达99%。

摘要：针对某油页岩流化干馏反应器,设计一种新型'1+2'两级旋风分离器,将其与原设计的'1+1'两级旋风分离器进行冷态对比试验。结果表明:用于分离油页岩颗粒的旋风分离器的分离效率对入口气速的变化不敏感,且分离效率要比通常估计的低;分离效率随入口截面比的增大、排气管直径比的减小而升高,且变化显著;新型'1+2'两级方案的分离效率高于'1+1'型的,且颗粒带出率降低超过40%,分离效率高于99.94%,页岩粉夹带量比原来减少了2/3,新型'1+2'两级方案的整体性能基本满足油页岩流化干馏生产工艺的要求。