在全球“脱碳”进程加速的背景下，产品碳足迹将成为衡量企业及产品环境责任的关键指标。石油化工行业作为我国减碳的重点领域和国民经济的支柱性产业，其碳足迹评价工作不仅是推动行业绿色转型及应对国际贸易新壁垒的必要准备，也是促进行业实现“碳达峰”“碳中和”目标的重要途径。首先从与碳足迹相关的核心概念出发，通过系统辨析生命周期评价方法、生命周期碳足迹评价方法以及石化行业碳盘查评价框架等内容厘清了目前碳足迹评价方法的发展脉络。然后进一步分析了碳足迹相关国际标准体系及主流工具的特点，为石化行业重点产品建立国际互认的碳足迹核算标准和数据库提供参考。最后总结了石化行业碳足迹评价的典型应用案例和瓶颈问题，为未来领域的进一步发展完善指明方向。

甲基铝氧烷（MAO）是多种烯烃聚合体系的重要助催化剂，但其生产难度大、经济性差，并且在脂肪烃溶剂中溶解度低、稳定性差，因此，通过对MAO改性克服上述问题具有重要研究价值。针对MAO改性的主要技术路线，综述了水解法、非水解法及其他改性策略，并重点介绍基于3D打印技术的改性甲基铝氧烷（MMAO）流动化学反应器设计和合成方法。该MMAO连续流合成平台包括异丁基铝氧烷（IBAO）合成模块、IBAO与三甲基铝（TMA）快速络合模块以及异丁基改性产品iBu-MMAO合成模块，通过有效降低固体堵塞和热失控的风险，实现安全、稳定、连续合成MMAO，收率最高可达80%，且该产品与市售产品的助催化活性相当。在此基础上，综述了MMAO的分析与检测手段，及其系列产品在聚合体系中的应用，为MMAO的合成及应用提供理论支持与技术指导。

流化床技术在工业中应用广泛，其中天然铀转化、直接还原炼铁、化学链燃烧等工业过程中使用的是颗粒密度在4.0 g/cm³以上的重质颗粒，而传统化工、能源行业广泛使用的则是密度较小的轻质流化床颗粒。综述了重质颗粒流态化技术在工业中的应用情况，梳理了目前重质颗粒流态化基础的研究进展。已有的实验测量和数值模拟研究均表明重质颗粒的流态化行为与低密度颗粒存在显著差异，且针对低密度颗粒的一些研究规律并不能完全适用于重质颗粒流化床。当前，对重质颗粒的流态化基础研究尚不充分，特别是在流域转变、传热传质特性、颗粒混合分级特性、反应过程强化技术等研究方面，与传统低密度颗粒流态化的基础研究相比，存在巨大的基础研究空白。最后结合相关工业过程的需要，重点讨论了近期应重点补充的重质颗粒流态化基础研究的内容。

微通道内液液非均相体系传质行为的研究对明确传质机理，进一步提高传质效率，促进微通道装置在连续流动化学合成、生物医学和溶剂萃取等领域的工业化应用十分重要。介绍了用于微通道内传质研究的指标参数及其影响因素，总结归纳了微通道内液液体系传质研究的技术方法及其相关原理，包括探究两相流动行为、相内传质和相间传质的模拟方法，评价微通道装置整体传质性能的离线实验方法与实时检测微通道内流体速度场和浓度场的在线实验方法，并对未来用于微通道内液液体系传质研究的模拟和实验方法的发展方向提出建议。

工业烟道气是全球碳排放的主要来源之一，也是碳捕集技术的重点应用领域。综述了工业烟道气碳捕集领域中的膜技术放大研究进展。首先，介绍了CO₂/N₂分离膜的工作原理。其次，总结了化石能源发电厂、水泥厂、钢铁厂烟道气的来源与成分，并分析了在这些烟道气碳捕集过程中膜分离技术所面临的挑战。然后，对烟道气碳捕集膜的放大生产、烟道气碳捕集膜组件研究、工业烟道气碳捕集膜放大测试进行现状介绍和问题分析。最后，展望了膜技术在工业烟道气碳捕集中的发展方向，包括实现CO₂分离混合基质膜放大、针对钢铁厂烟道气的CO分离膜的开发以及膜组件的优化。旨在为学者们提供工业烟气碳捕捉膜放大的最新研究进展和未来方向。

回收并提升退役聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的应用价值，对于减少资源浪费和环境污染具有重要意义。综述了退役PET的回收处理技术及高值化再利用的研究进展，概述了包括填埋、焚烧、热解、生物酶降解在内的回收方法，并深入探讨了化学回收及光、电、氢解等催化回收技术，重点聚焦了退役PET向再生PET、共聚酯、小分子化学品、复合材料及其他材料等高值产品的转化路径。通过采用解聚-再聚合一体化工艺，可有效减少退役PET解聚过程中的产物分离步骤，在降低成本的同时，实现了产品升级。随着退役PET分拣除杂等预处理与解聚效率的提升、闭环回收系统的构建、增效添加剂的研发及高效生物解聚技术的开拓，将极大推动退役PET高值化再利用的工业化进程。

煤直接液化产物分子组成复杂，探究产物的详细分子组成对煤制油工艺的优化具有重要意义。建立了煤液化油及其加氢过程产物的全二维气相色谱-飞行时间质谱/氢火焰离子化检测器（GC×GC-TOF MS/FID）分子层次的组成和结构定性定量表征方法，揭示了煤液化加氢反应规律。GC×GC-TOF MS液化油分子组成表征技术通过分子极性在二维上的差异初步解决了一维色谱中多个化合物因保留时间相近共逸出的问题。煤液化油加氢后环烷烃含量增加，芳烃含量减少。在循环溶剂中主要通过三环、四环芳烃分子不同程度的氢化分子起到溶氢供氢的作用。另外，针对煤直接液化石脑油和柴油也建立了GC×GC-TOF MS/FID烃族组成表征，与直馏加氢汽柴油的族组成含量相比，煤直接液化产物中含有较多的环烷烃化合物。

在高入口含气率下，混输泵的增压性能剧烈恶化，对化工生产过程的安全稳定运行构成威胁。采用surging test和mapping test两种测试方法，全方位探讨了多运行参数对三级混流式混输泵整体与级间气液两相增压特性的影响。研究结果表明，随着液相流量的提升，增压性能曲线由三个增压级性能逐级恶化导致的波纹状下降趋势逐渐消失。多级混输泵增压性能的显著恶化主要归因于首个增压级性能的剧烈下滑。提高液相流量能有效减轻气体积聚，其对增压性能的正面促进作用显著超过了流动分离带来的负面影响，因而增压随液相流量变化曲线呈现骤升趋势。提高入口压力有助于缓解气团聚集对增压性能的负面影响。

桨叶是气液搅拌釜最重要的部件之一，其结构和组合形式会显著影响气液分散和传质性能。结合冷模实验和CFD-PBM数值模拟，获取了气液搅拌釜多层桨叶之间的相互作用关系，以及较优的桨叶组合形式。研究结果表明，径向桨作为底桨对气相分散和气泡破碎影响最大，中层轴流桨对底桨的剪切应力影响较小，而顶层轴流桨产生的轴向汇流会减弱中层桨的剪切应力。多层桨的排列组合方式会影响各个桨叶的功率消耗，其中顶层桨对中层桨的功耗影响最显著。HEDT作为底层桨功耗低且气相分散效果好，KYA作为中层桨能强化轴向汇流、减小局部涡流以及进一步破碎气泡，PBT作为顶层桨功耗低且能扩大循环流结构。因此，HEDT+KYA+PBT桨叶组合能平衡功率消耗、气相滞留和气液传质，具有最高的单位功耗气含率和平均容积传质系数，是较优的桨叶组合。研究结果可以为气液搅拌反应釜多层桨叶的设计和优化提供理论指导。

研究了改进的缩口T型微通道和毛细管嵌入阶梯式T型微通道内双水相液滴的制备，基于液滴尺寸对这两种微通道进行了比较。结果表明，其流型为喷射-弹状流和喷射-滴落流，流型的转变受到两相流率控制。而在毛细管嵌入阶梯式T型微通道内，液滴的生成范围和稳定程度明显优于缩口T型微通道。在两个微通道内液滴生成尺寸的变化规律是相似的，均随着连续相流率的增大而减小，随着分散相流率的增大而增大，但毛细管嵌入阶梯式T型微通道内生成的液滴尺寸相较于缩口T型微通道更小。建立了液滴尺寸的预测模型，对两种微通道均具有良好的预测效果。

电解水制氢是引领未来绿色能源发展的重要途径。压滤式水电解槽是常用的工业制氢装置，其中电解液分布的均匀性对提高电解效率和延长电极寿命至关重要。然而，传统的乳突板内流场分布均匀性差，导致电解效率变低，甚至出现局部温度过高，从而引发电极烧蚀等安全问题。为改善这一现象，提出“中心密，两侧疏”的凹凸单元分布策略，以改善极板内部的碱液流场分布。首先，搭建乳突板可视化实验平台，研究碱液停留时间分布，并用于数学模型验证。进而模拟了四组不同结构乳突板的单相流特性，并耦合颗粒追踪算法定量表征流动死区。结果表明，新的凹凸单元分布策略能使电解液在电解槽内的流场更加均匀，减少碱液的返混现象，降低流动死区的产生。此外，该方法还提高了系统的操作弹性，使其能够适应更广泛的流量条件。

使用气体输送系统进行实验过程中时常会出现实际流量发生偏差的现象，并且不同入口压力和系统压差下其偏差值大小不同，一定情况下会影响实验结果的准确性，可通过误差预测对实验结果进行修正。以氮气输送系统为例，通过改变入口压力、压差和流量大小与范围并测量实际流量，进行误差分析和预测。研究结果表明，系统压差对流量控制的影响较小，而入口压力的增大需要配合背压阀的使用从而提高系统的精度，因此可以增加入口压力使偏差值更小。同时，根据理论推导和实验结果提出了普适的误差值与流量值的预测模型，可准确预测实际流量，为气体输送系统的误差分析与精准控制提供了新思路。

明确水平井温度分布规律对于利用井温数据解释天然气产量至关重要。利用水平段多相参数测试实验装置，发现水平段温度分布特征与孔眼进气量、含水率以及相邻孔眼的温降密切相关，并分别建立了基于温差的流量及含水率预测关联式。实验结果表明，气体流入量越大，孔眼下方温度越低，而含水率增大会减弱气体通过孔眼时的温降，气体的节流温降效应在体积含水率达9%时消失。当多孔同时进气时，下游温降受上游温降影响显著，并随相邻孔眼间进气比增大而呈线性增强趋势，说明在纯产气阶段，利用温度数据计算射孔段产量时需要考虑射孔段间的温降干扰。但当下游孔眼流入气液两相时，随含水率的升高，上游温降对下游温降的影响逐渐降低。

为了解决热化学硫碘循环和硫化氢化学反应循环制氢的关键技术问题，提出使用ANSYS-FLUENT对Bunsen反应产物（HI/H₂SO₄/H₂O/甲苯液-液两相混合物）在微通道内的流动混合特性进行数值模拟研究。系统分析了微通道内两相混合与入口方式、入口流速、两相流速比的关系，探讨了微通道内加入障碍物后对两相混合的强化作用。结果表明，当两相以上下分层方式进入通道时，混合效果更佳；提高流速可以显著增大两相流的混合程度，但是通道压力损失随之增加；两相流速比为1∶1、流速为0.035 m/s时，混合程度达到最大值88.72%，同时压力损失相对较小；在通道内部设置障碍物可以形成周期性的涡流，有效缩短两相混合时间，强化两相混合。与半圆形障碍物相比，矩形障碍物可以更有效地促进两相混合，但是压力损失更大。

气体扩散层（GDL）多孔介质由多孔传输层（PTL）和微孔层（MPL）两个结构差异显著的组件构成，PTL/MPL界面对电池的性能有不可忽视的影响。为了深入研究机械应力对PTL/MPL界面传输特性的影响，首先利用X射线断层扫描表征商用GDL，重构出界面三维微尺度结构。随后使用有限元方法模拟界面在不同机械压缩比下的应力、应变和微结构参数分布。最后利用孔尺度模型获得机械压缩比与各向异性有效传输特性的关系。研究表明，40%的机械压缩比导致界面上的孔隙率减小了41%，平均孔径下降了近62%。此外，平面内方向的曲度增加了61%，气体扩散率降低了57%，传导率增加了1倍；厚度方向上曲度增加了1倍，气体扩散率降低了67%，有效传导率增加了3倍。

以磷酸为刻蚀剂选择性刻蚀Si₃N₄和SiO₂堆叠结构中的Si₃N₄，是3D NAND闪存芯片制造过程中最关键的步骤之一。随着3D NAND存储单元堆叠层数的不断升高，扩散限制越来越严重，刻蚀产物偏硅酸浓度梯度不断加大，致使刻蚀工艺面临刻蚀选择性低、氧化物回沾等问题。针对上述3D NAND湿法刻蚀问题，结合表征和动力学实验，获得了有无偏硅酸影响的磷酸刻蚀Si₃N₄和SiO₂动力学模型。结果显示Si₃N₄刻蚀过程是水和磷酸等含氧亲核试剂对Si原子的亲核攻击过程，磷酸刻蚀Si₃N₄和SiO₂的反应活化能分别为60.71 kJ·mol^-1和66.90 kJ·mol^-1，亲核试剂破坏Si—O键所需能量高于Si—N键。包含偏硅酸影响的Si₃N₄和SiO₂刻蚀动力学显示偏硅酸浓度越高Si₃N₄和SiO₂的刻蚀速率越小，并且SiO₂刻蚀速率对偏硅酸浓度的变化更敏感。本工作的研究结果可为3D NAND磷酸湿法刻蚀工艺的设计优化提供一定的基础数据和理论认识。

草酸二甲酯（DMO）选择性加氢制乙醇酸甲酯（MG）过程中由于目标产物为串联加氢反应的中间产物，催化剂颗粒尺度以及床层尺度的传递过程对于催化性能具有显著影响，因此颗粒催化剂的结构设计对于其工业应用极为重要。首先通过实验获取了Ag/SiO₂催化DMO加氢制MG的动力学方程，在此基础上构建了床层-颗粒双尺度耦合的二维反应器模型，从床层尺度与颗粒尺度描述DMO加氢过程的传递与反应过程，考察了颗粒催化剂内活性组分的宏观分布对其在单管反应器内催化性能的影响。模拟计算结果表明，采用均匀型催化剂的反应器中存在着严重的MG过度加氢问题，采用蛋壳型催化剂则能够有效抑制过度加氢产物乙二醇的生成，提升MG的收率，且能够减少活性组分用量，显著提高DMO加氢制MG工艺的经济效益。研究结果可为DMO加氢制MG工业催化剂的结构设计和制备提供基础知识和指导。

首先通过中试实验获得大庆原油制低碳烯烃的反应规律及优选反应域；然后基于智慧炼化技术进行了分子动力学建模，模型包括原料组成、反应机理制定、反应网络生成、动力学及反应器型式。通过全局优化算法训练实验数据得到动力学参数，模型在馏分产率、气体产率、液体产品烃族组成等方面的计算值和实验值基本一致。利用模型剖析了优选实验条件下原油制低碳烯烃的分子转化路径，定量对比了理论上关键裂解主反应及副反应对低碳烯烃产率的影响，探索了消除副反应后理想情况下的产物分布情况。模型计算发现影响低碳烯烃生成的三个最关键裂解主反应路径为：烯烃中间裂解、烯烃裂解生成丙烯、丁烯及烷烃中间裂解反应；三种影响低碳烯烃产率的主要副反应为：氢转移、烯烃环化及烯烃叠合反应。利用模型对最优化实验点进行计算，模拟优化在消除所有副反应后，乙烯、丙烯及丁烯产率分别提升3.91、10.88及10.51个百分点，总低碳烯烃产率相对提高约45.5%（质量分数）。

石脑油中烯烃/烷烃的分离是石油化工过程原料优化和产品精制的需求，液液萃取是烯烃/烷烃分离的重要途径。以1-己烯/正己烷为模型化合物，探讨了铝铜双金属离子液体选择性萃取烯烃的可行性。结果表明，铝铜双金属离子液体对1-己烯/正己烷具有较好的分离性能，在剂油质量比为2、萃取温度10℃的条件下，1-己烯萃取选择性为6.33，优于常规咪唑型离子液体和传统有机溶剂。此外，铝铜双金属离子液体具有良好的重复使用性能。通过同步辐射X射线吸收精细结构光谱（XAFS）和密度泛函理论（DFT）揭示了双金属离子液体阴离子结构。利用量子化学计算手段对离子液体与1-己烯、正己烷相互作用进行计算分析，解释了双金属离子液体选择性分离1-己烯的原理。

超临界乙烯和高压聚乙烯混合物的减压分离过程涉及超临界乙烯与多分散性聚乙烯的复杂两相流动和相变传质过程，现有模型不仅缺少有效的数据验证，而且并不具备准确预测多分散性聚乙烯蜡分子量分布的能力。因此，首先对高压聚乙烯及其聚乙烯蜡的分子链结构进行表征分析，然后根据分离机理提出了一种预测高压分离器气相出口聚乙烯蜡流量及其分子量分布的建模策略，最后研究了操作条件对聚乙烯蜡产量的影响。研究方法和结果不仅可为高压聚乙烯分离过程的操作优化和产品含蜡量的定向调控提供理论指导，而且可以拓展到其他溶液法工艺的聚合物分离过程，具有重要的意义。

三氟化氮在集成电路制造的刻蚀和清洗工艺中起到关键作用，其产品纯度和纯度稳定性要求高，精馏过程能耗大。以三氟化氮精馏过程的节能和可控性为研究对象系统研究了三氟化氮精馏过程的分离序列、热集成和过程控制：在工业现有的顺式分离序列流程基础上提出反式分离序列流程、热集成顺式分离序列流程和热集成反式分离序列流程，模拟计算结果表明热集成反式分离序列流程为较优流程，在年处理量为120000 kmol的情况下与顺式分离序列流程相比年度总成本降低了96.4万元；对顺式分离序列流程和热集成反式分离序列流程进行了动态控制结构研究，结果表明提出的控制结构对进料流量和组成的干扰具有良好的控制性能。研究结果可为工业化的三氟化氮精馏过程的节能和控制提供参考。

氨的分离和回收在工业中有着广泛应用，但传统的氨分离方法往往伴随着较高的能耗。变压吸附技术作为一种低能耗、设备简单、操作灵活的气体分离方式，在气体分离领域有着广泛的应用。目前，对于变压吸附氨分离工艺缺乏详细的分析研究。基于此，以简化的合成氨反应器尾气为研究对象，以实验室自制的高硅铝比分子筛HS-1为吸附剂，测定了NH₃、N₂和H₂三种气体在该吸附剂上的吸附数据，为仿真模拟提供了相关参数。提出了一种两塔真空变压吸附工艺，采用数值模拟的方法研究了针对合成氨反应器尾气的氨分离变压吸附工艺，研究了不同操作条件下工艺分离的性能，探究了操作参数对工艺性能的影响。模拟结果表明，在吸附压力5 bar（1 bar=10⁵ Pa），吸附时间250 s，进料量1.2 mol·min^-1的条件下，该工艺分离得到的NH₃纯度可达89.30%，回收率可达94.67%，分离能耗为38.02 kJ·mol^-1。

环己烯是重要的化工原料，苯部分加氢法是生产环己烯的重要途径，其加氢产物中存在未转化的苯和副产物环己烷，精馏分离过程能耗巨大。以苯/环己烷/环己烯精馏过程的节能为研究对象，采用Aspen Plus模拟进行了工业四塔萃取精馏流程（FC）和三塔萃取精馏流程（TC）的优化设计和经济性对比，并确定TC流程为较优流程。在TC流程基础上，提出了热集成流程（TH）、热泵辅助热集成流程（THP）、隔壁塔-苯塔流程（EC1）、环己烷塔-隔壁塔流程（EC2）、热泵辅助隔壁塔-苯塔流程（EHP1）和热泵辅助环己烷塔-隔壁塔流程（EHP2）。结果表明，与三塔萃取精馏流程相比，改进流程相比于TC流程在TAC、能耗和CO₂排放量上均有不同程度的降低，其中EHP2流程的年度总成本、能耗和CO₂排放量分别降低了21.1%、32.6%和31.7%，是最佳的流程。

碳捕获、利用与封存是应对全球气候变化的关键技术，而火电厂烟气是工业碳排放主要来源之一。变压吸附是常用的烟气捕碳工艺之一，已有的研究表明常规真空变压吸附难以获得满足指标的二氧化碳产品，双回流变压吸附可获得两种高纯度和回收率的产品，但生产能力较低。对此，基于文献数据对组成为N₂/CO₂=85%/15%的烟气进行了二级耦合工艺的模拟，探究了进料位置，吸附时长，空塔气速和轻、重回流量对工艺的影响。结果表明，吸附压力为一级200 kPa，二级105 kPa，解吸压力为一级30 kPa，二级2 kPa，进料位置距塔底与塔高比0.4，吸附时长90 s，空塔气速0.07 m/s，轻回流量5.5×10^-3 mol/s，重回流量1.1×10^-2 mol/s时，能得到96.42%的CO₂和99.93%的N₂，回收率96.22%和99.47%。此外，与文献对比，提出的二级工艺具有高生产能力和较低能耗。

间歇精馏是一种重要的化工分离技术，在处理小批量、多组分生产中具有显著优势。为提高间歇精馏性能，研究者提出了多种间歇精馏过程强化结构，如中间储罐间歇精馏塔（MVBDC）、隔板间歇精馏塔（DWBDC）等。本文建立了传统间歇精馏塔（BDC）、MVBDC、DWBDC三种典型结构的动态仿真模型，搭建了控制系统，并通过贝叶斯优化算法对三种间歇精馏的操作变量进行了严格优化，通过分析严格优化后的结果对比了三种精馏过程结构的优劣。结果表明，DWBDC具有最短的操作时间和最好的经济效益，是一种优越的间歇精馏过程强化结构。

在复杂工业生产过程中，为提高产品质量和生产效率，建立准确的工业运行状态性能等级评估模型十分重要。近年来，深度学习技术在这个领域中取得了一些进展。然而，实际工业生产过程中经常遇到数据样本不平衡情况，现有的深度学习性能评估方法在有限的少数样本中挖掘有价值的特征信息能力不佳，从而导致性能评估准确度低。为此，设计了一种双变分自编码器权重特征自适应融合的生成对抗网络（generative adversarial network based on weighted adaptive feature fusion network of double variational autoencoder，DVAE-WAFFN-GAN），对较少类别样本进行增强，提高了性能评估的准确度。该方法将VAE和GAN网络进行结合，首先用稀少类数据去预训练卷积变分自编码器（CNN-VAE）和长短时记忆变分自编码器（LSTM-VAE）提取真实数据的时空特征信息。训练生成网络时，随机噪声先输入到预训练的两个解码器中，解码器输出真实样本编码后的特征向量，再利用注意力机制设计权重自适应特征融合网络（WAFFN）对两个变分自编码器解码器输出的特征向量赋予不同权重进行融合，利用融合后的特征向量代替原始GAN中的随机噪声去生成数据，从而提高生成器生成数据的质量，提高性能评估的准确率。最后将该方法在样本不平衡的工业数据集上进行仿真实验。

将两性离子甲基丙烯酸磺酸甜菜碱(SBMA)与丙烯酸(AAc)单体共聚，并引入气相SiO₂纳米粒子，将化学交联与物理交联相结合，制备了P(SBMA-co-AAc)/SiO₂复合水凝胶。添加SiO₂粒子有效降低了水凝胶在水及海水中的相对溶胀度，显著提升了水凝胶的强度和模量，在海水中的拉伸强度和杨氏模量可达662 kPa和429 kPa，压缩模量达225 kPa，同时具有高断裂伸长率。水凝胶涂层减阻效果优异，高滑动速率下，表现出低摩擦因数，在1 N的载重下与玻璃表面的摩擦因数可低至0.004。复合水凝胶还表现出优异的抗蛋白吸附和抗菌性能，在马口铁片表面也具有优异的黏结性能。P(SBMA-co-AAc)/SiO₂复合水凝胶涂层制备工艺简单、成本较低，可为防污减阻水凝胶涂层的应用提供参考。

有机超强碱质子离子液体作为一种绿色溶剂，在CO₂捕集领域展现出独特优势。选择由1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯（DBU）和N-叔丁基二乙醇胺（NtBuDEA）反应生成的有机超强碱双阳离子质子型离子液体[DBUH]₂[NtBuDEA]为吸收剂，通过密度泛函理论和分子动力学模拟分析其与CO₂之间的微观结构、作用机理及吸收过程。研究发现，阴离子[NtBuDEA]^2-的烷基氧负离子在CO₂吸收过程中发挥关键作用，与CO₂发生化学键合作用，生成烷基碳酸盐[NtBuDEACOO]^2-。CO₂分子从气相扩散到吸收剂表面并在气/液界面处聚集，其吸收量在达到最大值后围绕平均值波动。温度和压力是影响CO₂吸收的关键因素，降低吸收温度和提高CO₂分压有利于CO₂的捕集。水的存在虽降低了吸收剂与CO₂的相互作用能，却提高了CO₂的传输性能。

加氢处理是劣质重油提质升级的重要工艺，但是沥青质超分子的存在严重影响了加氢改质的效果。因此，针对沥青质超分子三个主要层级结构（分子单元、纳米聚集体和团簇），提高其加氢解缔效率至关重要。本研究考察了原油直接加氢的反应性能及沥青质超分子层级结构的变化规律，旨在为提高石油中沥青质超分子解缔效率提供新的解决方案。结果表明，与重油加氢相比，原油直接加氢表现出更优异的改质性能，其中非烃化合物的脱除率超过70%，而沥青质的脱除率则超过80%。在原油加氢过程中，沥青质的表观结构尺寸从原先的2~4 μm降低到2 μm以下，且颗粒尺寸变得更加均匀。沥青质超分子的层级结构也发生了显著变化，超分子团簇的尺寸相比加氢前减少了50%以上，沥青质超分子中90%的非晶纳米聚集体被转化，而难以转化的似晶纳米聚集体的转化率也超过了70%。原油加氢处理降低了分子单元之间的空间屏蔽效应，使其形成了更紧密的次级结构。本研究探索了原油直接加氢改质的新方法，以提高沥青质超分子解缔性能，促进劣质原油的高效利用。

氢能是目前最具前景的清洁能源之一，通过可再生能源电解水制氢可以实现绿氢生产，但氢气的高效储存和运输难度较大。氨是高效的储氢材料，但合成氨所需高温高压的反应条件致使过程能耗较高，因此发展可再生能源电解水制氢-低温低压合成氨工艺对于能源绿色转型和企业低碳发展具有重要意义。基于Aspen Plus流程模拟软件，设计开发了可再生能源电解水制氢-低温低压合成氨工艺流程，并结合合成氨工业示范企业的生产条件，合理设计万吨级合成氨示范生产工艺。采用光伏发电联合电网为碱性电解水制氢装置供电，在85℃、1.6 MPa下生产1000 m³/h（标准工况）纯度为99.999%的氢气。为了满足万吨级合成氨需求，进一步结合示范企业现有氮气和氢氮混合气共同进料，在400℃、7 MPa下反应生成氨，经氨冷分离得到纯度为99.9%的液氨产品。此外，对耗能较高的合成氨工艺进行四次换热设计，节省能耗。本研究为可再生能源电解水制氢-低温低压合成氨的工业示范提供参考。

氨气燃烧面临着氮氧化物排放高、燃烧稳定性差等问题，而分级燃烧概念是解决上述问题的途径之一，但其中复杂的燃烧特性尚不明确。为此，对一个自主设计的轴向空气分级氨气-甲烷湍流燃烧装置开展了详细的实验测量和大涡模拟研究。以氨/甲烷的混合物为燃料，首级当量比保持为1.2，总当量比在0.4~0.9变化，通过实验测量获得一氧化氮（NO）随总当量比的变化特性，采用大涡模拟结合动态火焰增厚模型对3个燃烧状态进行计算分析，计算结果与实验数据吻合良好。研究表明：随着总当量比的减小，NO排放呈增加的趋势；燃烧室内存在两种燃烧模式，上游是金黄色的含氨燃气富燃预混火焰，下游则是淡蓝色的氢气-空气扩散火焰为主；一级燃烧室中，NO排放主要受OH影响，而二级燃烧室中NO生成受OH影响变小。

石油沥青具有价格低廉、芳香性高、易缩聚等优点，是制备高附加性硬炭负极材料的理想前体。然而，直接碳化沥青的过程中芳香烃和烷烃易发生缩聚和重排，使其石墨化程度高、层间距小、缺陷位点少，导致储钠性能差。因此，提出在沥青预氧化过程中引入NaCl助氧剂，促进沥青的氧化交联反应，抑制沥青分子结构重排，降低硬炭的石墨化度，增大层间距，引入丰富的CO基团和闭孔结构，进而提升沥青基硬炭负极的储钠性能。在30 和300 mA·g^-1下沥青基硬炭负极的比容量高达285.0和145.0 mAh·g^-1，首次库仑效率为96.3%。同时，在30 mA·g^-1下的平台容量为173.2 mAh·g^-1，占总容量的61.4%。此外，该负极在0.1 A·g^-1下循环200圈的容量保持率高达93.94%，表现出优异的循环稳定性能。

利用可再生资源制备新型生物基聚合物可减少对化石资源的依赖，是缓解能源与环境危机的有效手段。以2,5-呋喃二甲酸（FDCA）、丁二酸（SA）和1,4-丁二醇为共聚单体，钛酸四丁酯为催化剂，通过一锅法熔融缩聚制备了不同FDCA和SA比例的系列全生物基聚2,5-呋喃二甲酸-丁二酸-丁二醇酯（PBSF），探究了PBSF共聚酯的化学结构与组成对其热行为、结晶行为、热稳定性、力学性能、气体阻隔性能和亲水性等的影响。结果表明，随FDCA含量的增加，共聚酯的玻璃化转变温度从-23.6℃升高至38.6℃，杨氏模量先减小后增加，断裂伸长率先增加后减小，氧气阻隔性能先降低再升高，亲水性先增加后降低。当FDCA和SA比例接近时（44∶56），共聚酯表现出典型的热塑性弹性体特征。

采用超临界CO₂辅助制备生物可降解聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）/聚乳酸（PLA）形状记忆发泡材料，研究了PLA含量对PBAT/PLA复合材料中CO₂溶解扩散行为、熔融结晶、流变行为及发泡行为的影响，考察了PLA含量对PBAT/PLA发泡材料的形状记忆性能和力学性能的影响。结果表明，PBAT有利于PLA分子链段局部运动，促进了PLA的冷结晶过程；在低频剪切作用下，随着PLA含量的增加，PBAT/PLA的复数黏度增加；PLA降低了CO₂在PBAT/PLA复合材料中的解吸扩散系数，提高了发泡材料的刚性，起到稳定泡孔形貌和抗收缩的作用；PLA质量分数20%时，复合材料获得最大稳定发泡倍率20.5倍，PBAT/PLA发泡材料（发泡倍率7.5）形状固定率为86.8%，形状恢复率为94.3%，综合性能最佳。PLA有利于提高PBAT/PLA发泡材料的形状固定率，但不利于其形状恢复率。同时，PLA质量分数低于20%时，PLA的引入提高了PBAT/PLA发泡材料的拉伸/压缩模量和强度。

具有梯度结构的发泡材料因创新结构设计和潜在多功能性受广泛研究。本工作以热塑性聚氨酯（TPU）为研究对象，通过一次升温发泡与二次卸压发泡制备了具有梯度泡孔结构的高倍率TPU发泡材料，并且探究了发泡条件影响机制。微观形貌表征显示，当发泡时间较短时，因基体中存在的温度梯度，可制得两侧孔径大、中间孔径小的梯度发泡材料，延长发泡时间则因温差降低制备出均匀发泡材料。力学性能测试结果表明，相较于均匀发泡材料，梯度发泡材料能量损失系数略高，但两者的相对差值随着发泡倍率的增高而降低，且具有更高的回弹率和更低的硬度，展现出高发泡倍率下优异的缓冲性能和回弹性。这为优化TPU发泡材料制备工艺提供了理论基础和实践指导，对TPU实现高性能、轻量化发展具有重要作用。