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多晶X射线衍射Rietveld方法在石油炼制与化工催化剂研究中的应用

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石油学报（石油加工） 2024年第5期40卷 1397-1408页

作者：付颖忻睦迪黄南贵邱丽美徐广通中石化石油化工科学研究院有限公司北京100083

在石油化工领域,多晶X射线衍射Rietveld方法(简称Rietveld方法)是一种有效且应用广泛地研究催化剂晶体结构的分析方法。简要介绍了Rietveld方法的基本原理、判据及常用的软件,并结合实例重点从催化剂定量相分析和分子筛骨架外阳离子的定... 详细信息

在石油化工领域,多晶X射线衍射Rietveld方法(简称Rietveld方法)是一种有效且应用广泛地研究催化剂晶体结构的分析方法。简要介绍了Rietveld方法的基本原理、判据及常用的软件,并结合实例重点从催化剂定量相分析和分子筛骨架外阳离子的定位2方面综述了近年来Rietveld方法在石油炼制与化工催化剂研究领域中的应用,总结了利用Rietveld方法进行定量相分析和测定晶体结构的步骤、注意事项及适用范围,最后对Rietveld方法在与电子衍射、计算化学和原位表征相结合以及软硬件技术升级等方面的发展前景进行了展望。

关键词：多晶X射线衍射 Rietveld方法石油化工催化剂分子筛定量相分析阳离子定位

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喷气燃料烃类组成与性质构效关系研究进展

石油学报（石油加工） 2024年第1期40卷 258-265页

作者：蔡璐舒亦桥陶志平赵杰伏朝林中石化石油化工科学研究院有限公司北京100083

通过喷气燃料分子水平研究和表征,掌握喷气燃料烃类组成,进而与理化性质进行构效联系,对喷气燃料性质预测、快评技术研发和高性能喷气燃料设计等具有重要指导作用。综述了喷气燃料的燃烧性、挥发性、低温流动性、安定性、润滑性、导电... 详细信息

通过喷气燃料分子水平研究和表征,掌握喷气燃料烃类组成,进而与理化性质进行构效联系,对喷气燃料性质预测、快评技术研发和高性能喷气燃料设计等具有重要指导作用。综述了喷气燃料的燃烧性、挥发性、低温流动性、安定性、润滑性、导电性、洁净性和燃料烃类组成与常规理化性质的定性关联规律,归纳了具有代表性的定量关系模型。总结了燃料的化学组成分析手段,认为全二维气相色谱应用于喷气燃料烃族及碳数分布等分子水平表征更准确。展望了预测模型的开发方向,指出相比于现有多元线性回归(MLR)、加权平均(WA)、偏最小二乘(PLS)、修正加权平均(MWA)、支持向量机(SVM)等建模方法,人工神经网络(ANN)是未来定量关系模型的研究重点。

关键词：喷气燃料烃类组成理化性质数学模型

质子交换膜燃料电池梯度化膜电极的模型构建与设计

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石油学报（石油加工） 2024年第2期40卷 493-500页

作者：王厚朋程涛彭茜张家康顾贤睿龚雪卉杨雪林伟中石化石油化工科学研究院有限公司北京100083

通过实验和理论计算的方法定量研究膜电极内部传质等规律,并在此基础上提出梯度化膜电极的定量设计策略。建立了膜电极的极化曲线方程,基于试验与方程回归,得到了膜电极性能特征参数,此参数可以直观地反映出膜电极的电化学性能、内阻和... 详细信息

通过实验和理论计算的方法定量研究膜电极内部传质等规律,并在此基础上提出梯度化膜电极的定量设计策略。建立了膜电极的极化曲线方程,基于试验与方程回归,得到了膜电极性能特征参数,此参数可以直观地反映出膜电极的电化学性能、内阻和传质性能,为膜电极的优化提供直观依据。构建膜电极的三维空间模型,并进行数值模拟计算,得到了氧气在膜电极内部的分布。基于实验数据和理论计算结果,提出梯度化膜电极的定量设计策略。

关键词：质子交换膜燃料电池梯度化膜电极铂催化剂氧还原反应交换电流密度极限电流密度内阻

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油脂加氢处理催化剂活性影响因素研究进展

石油学报（石油加工） 2024年第5期40卷 1287-1299页

作者：韩坤习远兵丁石葛泮珠中石化石油化工科学研究院有限公司北京100083

随着中国“碳达峰”和“碳中和”战略的提出,可再生能源的占比要求逐渐提升。以废弃油脂为原料生产开发的生物质燃料不仅具有大幅降低碳排放的效果,而且具备大规模连续化生产的特点,因而受到广泛关注。而废弃油脂中氧含量较高,难以满足... 详细信息

随着中国“碳达峰”和“碳中和”战略的提出,可再生能源的占比要求逐渐提升。以废弃油脂为原料生产开发的生物质燃料不仅具有大幅降低碳排放的效果,而且具备大规模连续化生产的特点,因而受到广泛关注。而废弃油脂中氧含量较高,难以满足作为燃料的热值高、稳定性好的要求,因此要进行加氢处理过程脱氧。在工业上常用硫化态加氢脱氧催化剂,催化剂的活性和稳定性等问题受到重点关注。综述了对废弃油脂组成、硫化态加氢脱氧催化剂结构、活性位点的认识,总结了加氢脱氧过程中影响催化剂活性的不同因素、失活原因及提高催化剂活性和稳定性的方法。对于氧硫交换反应,宜采用添加硫化剂(H_(2)S)的方法,以保持催化剂上硫化态催化剂活性中心的数量;对于积炭反应,宜采用提高氢分压助力积炭前驱物加氢以及降低脱氧温度以避免含氧化合物生成积炭的方法;对于载体水合作用,宜采用水热处理改善载体表面性质以及添加金属阳离子助剂增强其抑制水合能力的方法;对于产物分子H2O和CO的影响,宜采用负载Ni等金属助剂的方法来减少CO对活性中心竞争吸附和H2O对活性中心的影响。提出了硫化态加氢脱氧催化剂未来的发展方向,旨在为提高硫化态加氢脱氧催化剂活性稳定性并为推动生物质燃料的开发利用提供理论依据。

关键词：含氧化合物加氢脱氧催化剂活性活性位点失活

基于复杂因果关系模型的特征选择新方法及其在蜡油加氢工业装置上的应用

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石油学报（石油加工） 2024年第3期40卷 580-590页

作者：田旺秦康吴昊李明丰谢煜张璠玢梁家林中石化石油化工科学研究院有限公司北京100083

复杂因果关系模型的特征选择方法是当前人工智能领域的难点问题,开发新的特征选择方法对于因果关系模型的发展意义重大。以蜡油加氢工业装置为研究对象,针对模型涉及输入原料性质、操作参数等自变量特征和输出因变量特征精制蜡油硫含量... 详细信息

复杂因果关系模型的特征选择方法是当前人工智能领域的难点问题,开发新的特征选择方法对于因果关系模型的发展意义重大。以蜡油加氢工业装置为研究对象,针对模型涉及输入原料性质、操作参数等自变量特征和输出因变量特征精制蜡油硫含量之间复杂的因果关系,综合考虑输入变量两两之间的关系和输入变量与输出变量之间的关系筛选出合适的特征。首先,分别求出自变量特征之间和自变量与因变量之间的相关关系;其次,设计阈值和判别函数,将自变量、因变量结合起来,综合考虑两类变量之间的关系,最终将蜡油原料馏程中的初馏点筛选出来并剔除。相比传统的相关性特征选择方法,新筛选特征模型预测精制蜡油硫质量分数的平均绝对误差(MAE)减少62.97μg/g,平均相对误差(MRE)减少2.02百分点,决定系数R 2增加0.395,充分说明了新特征筛选方法对复杂因果关系模型的有效性。

关键词：蜡油加氢硫含量因果关系相关关系特征选择

基于密度泛函理论的2-乙基蒽醌在Pd催化剂上的加氢机理

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石油学报（石油加工） 2024年第2期40卷 501-509页

作者：叶蔚甄任强曲亚坤王春璐中石化石油化工科学研究院有限公司北京100083

采用密度泛函理论方法研究了2-乙基蒽醌(eAQ)和H_(2)分子在Pd(111)催化剂上的吸附行为。结果表明,eAQ平行吸附在Pd(111)表面,金属Pd转移了部分电子给eAQ;H_(2)分子在Pd(111)面上发生了解离吸附,且解离能垒较低,表明金属Pd具有较强的H_(2... 详细信息

采用密度泛函理论方法研究了2-乙基蒽醌(eAQ)和H_(2)分子在Pd(111)催化剂上的吸附行为。结果表明,eAQ平行吸附在Pd(111)表面,金属Pd转移了部分电子给eAQ;H_(2)分子在Pd(111)面上发生了解离吸附,且解离能垒较低,表明金属Pd具有较强的H_(2)催化解离能力。在此基础上,根据eAQ的Fukui(0)指数和前线轨道等电子结构性质分析,研究了eAQ加氢机理,提出了eAQ加氢生成2-乙基蒽氢醌(eAQH_(2))的2条可能的反应路径,路径1是H自由基先进攻离乙基近的羰基O原子,路径2是H自由基先进攻离乙基远的羰基O原子。研究发现,Pd催化剂催化蒽醌加氢选择性较高的原因,一是与eAQ自身电子结构性质相关,二是生成副产物的反应能垒远高于主反应。

关键词： Pd催化剂 2-乙基蒽醌吸附前线轨道蒽醌加氢机理密度泛函理论反应能垒

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激光诱导击穿光谱技术预测煤的黏温特性

石油学报（石油加工） 2024年第3期40卷 827-832页

作者：许育鹏汪天也王树青中石化石油化工科学研究院有限公司北京100083

快速准确测定煤的黏温特性对气化炉操作具有重要意义,通常采取将煤烧灰测定其临界黏度温度的方法来确定煤的黏温特性。激光诱导击穿光谱(LIBS)与化学计量方法结合在煤炭分析方面有许多独特优势。收集41个代表性煤样,基于DL/T 660—2007... 详细信息

快速准确测定煤的黏温特性对气化炉操作具有重要意义,通常采取将煤烧灰测定其临界黏度温度的方法来确定煤的黏温特性。激光诱导击穿光谱(LIBS)与化学计量方法结合在煤炭分析方面有许多独特优势。收集41个代表性煤样,基于DL/T 660—2007标准方法,测定相应煤灰的临界黏度温度,将其与煤样的LIBS谱图关联,利用化学计量学方法建立预测煤灰临界黏度温度的LIBS分析模型。模型交互验证结果表明,LIBS方法与实验室标准方法之间具有良好的一致性,基于偏最小二乘回归(PLSR)、人工神经网络(ANN)和支持向量机回归(SVR)建立的分析模型对临界黏度温度的预测标准偏差分别为63、57、56℃,单个煤样的测试时间不超过5 min,满足工业现场快速分析的需求。

关键词：激光诱导击穿光谱煤化学计量学临界黏度温度黏温特性

低水体系合成X型分子筛及其硅/铝比与碱度的定量关系

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石油学报（石油加工） 2024年第2期40卷 305-316页

作者：张坚高宁宁钟进王辉国中石化石油化工科学研究院有限公司北京100083

采用不同含水量(n(H_(2)O)/n(SiO_(2)))和碱度(n(M_(2)O)/n(H_(2)O),M为K和Na)的钾-钠体系水热合成X型分子筛,采用X射线荧光光谱、X射线衍射、扫描电镜、^(29)Si魔角旋转固体核磁和^(27)Al魔角旋转固体核磁等手段对X型分子筛进行表征,并... 详细信息

采用不同含水量(n(H_(2)O)/n(SiO_(2)))和碱度(n(M_(2)O)/n(H_(2)O),M为K和Na)的钾-钠体系水热合成X型分子筛,采用X射线荧光光谱、X射线衍射、扫描电镜、^(29)Si魔角旋转固体核磁和^(27)Al魔角旋转固体核磁等手段对X型分子筛进行表征,并对Ba^(2+)交换X型分子筛进行混合碳八芳烃静态吸附评价。结果表明:当合成体系n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))为2.8时,随着n(H_(2)O)/n(SiO_(2))从21增加到60,获得纯相X型分子筛的n(M_(2)O)/n(SiO_(2))范围从1.3逐渐增大至3.1。保持合成体系n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))不变,X型分子筛n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))与单一影响因素n(M_(2)O)/n(H_(2)O)线性相关,相关性系数R2为0.90。当合成体系n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))和n(M_(2)O)/n(H_(2)O)相同时,n(H_(2)O)/n(SiO_(2))分别为40和60制备的X型分子筛的粒径、非骨架铝物种、孔体积无明显差别。相比而言,低水体系所得X型分子筛的晶体结构中Si(4Al)物种占比更高,对二甲苯相对于乙苯吸附选择性更高,为3.19;对二甲苯相对于邻二甲苯和间二甲苯吸附选择性稍低,分别为3.25和6.84。

关键词： FAU拓扑结构 X型分子筛吸附分离对二甲苯低含水量

气藏型储气库多周期注采工况下受损盖层密封能力评价方法及演化特征

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天然气地球科学 2024年

作者：朱思南曾大乾张广权贾跃玮杨小松王丹丹中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院

为探索气藏型储气库强注强采作用下盖层局部完整性破坏之后，储气库继续运行的安全风险和应对策略，建立了受损盖层动态密封性实验评价方法。利用我国东部（S）、西部（D）两座气藏型储气库盖层岩样，模拟储气库运行有效应力并开展实验... 详细信息

为探索气藏型储气库强注强采作用下盖层局部完整性破坏之后，储气库继续运行的安全风险和应对策略，建立了受损盖层动态密封性实验评价方法。利用我国东部（S）、西部（D）两座气藏型储气库盖层岩样，模拟储气库运行有效应力并开展实验研究，揭示了循环注采条件下盖层岩石损伤前、后密封能力演化规律，综合评估了受损盖层储气库的最优注气压力。研究发现：（1）深层盖层岩样在发生压剪破坏后，形成断裂损伤，密封能力相对于初始状态下降。富含脆性矿物的岩样，密封能力下降幅度较大，但在拟地层应力作用下依然存在密封能力。（2）盖层岩样完整性破坏前、后，储气库多周期注采疲劳效应导致盖层岩样密封能力小幅度增强；（3）S和D储气库盖层的毛细管封闭失效风险均高于拉张破坏风险。以上结论表明，储气库注采运行过程中，盖层密封能力为非恒定值，并在多周期注采和力学损伤条件下持续发生动态改变。基于密封性演化机理认识，通过盖层密封能力节点分析可判定并优化注采运行压力，为延长储气库安全运行的生命周期提供技术手段。

关键词：气藏型储气库盖层损伤动态密封性上限压力多周期注采原位仿真