H2S对石灰石循环煅烧/碳酸化法吸收CO2的影响

为了研究石灰石煅烧/碳酸化循环法捕集CO2过程中H2S对吸收剂性能的影响,利用固定床反应器进行了煅烧石灰石吸收H2S的试验,研究了H2S流量、体积分数和反应温度3个因素与穿透时间和CaO转化率之间的关系,确定了600℃是石灰石煅烧/碳酸化法实现硫碳共脱的理想反应温度。在600℃时,考察了CaO同时脱除CO2和H2S的多次循环反应特性,结果表明:CaO对H2S有良好的脱除效果,而吸收CO2的能力则随循环次数增加不断下降。研究了煅烧气氛(氮气或空气)对CaO循环反应特性的影响,对比试验结果发现:H2S的存在使得空气煅烧条件下20次循环反应后CaO吸收CO2转化率比氮气煅烧时的转化率下降了41.3%。研究分析表明:空气煅烧时,CaS会与O2反应生成CaSO4,堵塞颗粒内部孔隙,使得CaO循环转化率迅速下降。     

电石渣循环煅烧/碳酸化捕集CO_2的动力学分析

用STA409同步热分析仪进行80目、150目和250目电石渣循环煅烧/碳酸化捕集CO_2试验,重点研究循环时间、循环次数、反应温度等因素对电石渣循环碳酸化转化率的影响。通过对比分析钙基吸收剂双参数模型和单参数简化公式与电石渣循环碳酸化转化率衰减规律的差异性,获得适合电石渣的双参数模型拟合参数。对电石渣碳酸化反应两个阶段分别用缩核模型、随机成核和随后生长的Avrami-Erofeev方程进行动力学参数计算,结果表明:快速化学反应控制阶段活化能远低于慢速扩散控制阶段,前202 s碳酸化反应程度比重较大;在快速化学反应控制阶段,电石渣碳酸化反应存在动力学补偿效应;在慢速扩散控制阶段,粒径对碳酸化反应影响不明显。     

CO-超临界水条件下硅灰石矿化隔离CO2实验

对CO-超临界水制氢条件下硅灰石直接矿物碳酸化隔离制氢过程中产生的CO2进行了实验研究,考察了温度、压力及硅灰石的加入等对反应的影响.结果表明:硅灰石可以在CO-超临界水条件下对反应过程中生成的CO2进行矿物碳酸化固定.温度和CO初压的增加,可以促进H2产率的提高,同时也可以增加硅灰石的矿化效率;硅灰石的加入,对CO与超临界水反应也有一定的促进作用.在4MPa CO初压,420℃和10g硅灰石样品的条件下,产物气体中H2体积分数最高,为12.2%;在6MPa CO初压,400℃和10g硅灰石样品的条件下得到29.9%的矿石最高矿化效率.     

咸水层CO2不同捕获机理封存量计算方法及应用范围

通过分析咸水层CO₂地质封存过程中不同捕获机理,探究不同CO₂捕获机理下的封存量计算方法,在CO₂咸水层地质封存工程或数值模拟调研分析的基础上,探讨咸水层CO₂不同捕获机理封存量计算方法的应用范围。综合分析表明,容积法可应用于地质评价阶段的不同尺度地质单元的CO₂构造捕获封存量计算,代表了评价单元的最大封存潜力,在选取合理的工程、经济等参数基础上,可进行更高潜力级别封存量的计算;长时间尺度的CO₂束缚气捕获、溶解捕获、矿物捕获3种计算方法,应用范围为场地级或灌注级的某一时间点或时间段的实际封存量计算,只有依据封存工程或封存场地建立地质模型,并进行长时间尺度的数值模拟才能获得。     

以白云石为原料煅烧金属镁的工艺研究

本文以白云石为原料煅烧金属镁的工艺研究,旨在克服现存工艺方法中的镁还原效率低、能耗大、生产周期长和污染严重的问题。该工艺方法包括破碎白云石、真空低温轻煅与二氧化碳回收利用、冷却并回收热量、混合配料球磨、混合料制团、真空高温热还原和取镁块及炉渣利用。真空低温轻煅是利用连续式真空煅烧炉将经过破碎的白云石在煅烧温度为500~1000℃和炉内压力为10000~60000Pa的条件下轻煅1~3h,白云石中的MgCO3与CaCO3依次分解,得到二氧化碳与氧化镁和氧化钙的混合物。在炉内流动并加热白云石的二氧化碳被回收利用。     

醋酸调质钙基吸收剂的循环碳酸化特性

提出了采用醋酸溶液调质石灰石和白云石的方法来提高它们在循环煅烧-碳酸化过反应过程中吸收CO2的能力.在不同反应条件下分别研究了石灰石和白云石的醋酸化产物醋酸钙和醋酸钙镁在循环煅烧-碳酸化过程中的碳酸化转化率.结果表明:碳酸化温度在600～700℃时,醋酸钙和醋酸钙镁的转化率分别明显高于石灰石和白云石,经过15次循环和20次循环后其碳酸化转化率分别可达0.54和0.6.当煅烧温度从920℃增加到1 050℃时,醋酸钙和醋酸钙镁转化率和抗烧结性能明显优于石灰石和白云石.随着碳酸化气氛中CO2浓度的增加,醋酸钙和醋酸钙镁转化率的增量小于石灰石和白云石.存在最佳的粒径范围使醋酸钙和醋酸钙镁的碳酸化能力最大.虽然醋酸钙镁的碳酸化转化率高于醋酸钙,但单位质量煅烧后的醋酸钙的CO2吸收量大于醋酸钙镁.     

石墨相氮化碳光催化还原CO2研究进展

半导体光催化可以利用太阳能驱动CO₂光催化还原制备碳氢燃料,成为研究热点.石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有制备简便和可见光响应性能的优点,是CO₂还原的热门光催化材料。但是它具有缺陷多、比表面积小和光生载流子易复合等缺点,光催化CO₂还原性能不高.为此,介绍了高CO₂还原活性的g-C₃N₄研究进展,内容包括：(1)g-C₃N₄研究基础(分子结构、制备方法与电子能带结构);(2)高活性g-C₃N₄的分子设计策略(缺陷调控、元素掺杂、表面等离子体处理、单原子催化和异质结构建等),重点讨论了改性方式对g-C₃N₄的光吸收、光电性能和CO₂还原产物选择性的影响.最后建议未来聚焦结晶氮化碳的修饰改性研究,强调利用原位和瞬态表征技术指导高CO₂还原活性...     

CO2催化加氢制乙醇研究进展

燃料乙醇是可再生的清洁燃料,具有替代汽油的应用前景.以CO2气体为碳源并通过催化加氢制燃料乙醇具有环境保护和节约能源的现实意义.主要介绍了CO2催化加氢的反应机理以及催化剂活性组分、前驱物、助剂及载体对催化活性、产物选择性的影响,同时介绍了反应条件对催化过程的影响.     

循环煅烧/碳酸化反应中CaO微观结构变迁特性

对CaO在循环反应中的碳酸化特性和微观结构变迁特性进行了研究.研究表明,CaO在700 ℃碳酸化时能取得最佳的CO2捕捉性能,高煅烧温度不利于CaO的碳酸化.随着循环次数的增加,CaO的孔隙由粗糙、具有网状连接和多孔的结构逐渐向平滑、孔间连接较差和较少孔的结构转变.CaO比表面积和比孔容均随循环次数增加而减小.前10次循环反应使CaO比表面积衰减迅速,此后变化缓慢.随着循环次数的增加,CaO的孔容和孔表面积分布均变差,CaO平均孔径逐渐增大.每次循环中,CaO中孔(2～50 nm)的孔表面积大于大孔(大于50 nm)的孔表面积.CaO碳酸化转化率随其比表面积和比孔容增加而增大,但当超过比表面积和比孔容的临界值后其转化率则可能减小.     

六种微藻固定CO2实验研究

为筛选具有较高固碳率的微藻,以6种淡水微藻为研究对象,利用SE培养基,在光照强度4 000 lux、温度25℃、光照周期12∶12的实验条件下,进行为期7d的微藻固碳实验。结果表明:CO2对微藻生长有较大的影响,阿氏颤藻(Oscillatoria agardhii)、水网藻(Hydrodictyon reticulatum)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)生长情况较好,但小颤藻(Oscillatoria tenuis)生长受抑制;6种微藻固碳率有显著差异,其中斜生栅藻的固碳率最高,达到了76.00%,斜生栅藻CO2固定速率和生物量分别为0.225 g/(L.d)和0.837 g/L。     

O2/CO2气氛下乙烷可燃极限的实验研究和计算

可燃极限是表征燃烧特性的重要参数之一.本文以5L圆柱形反应器为基础,搭建了可燃极限实验系统,对O₂/CO₂气氛下乙烷的可燃极限进行研究,并与空气气氛下乙烷的可燃极限进行了对比.结果表明,高浓度的CO₂降低了可燃气的可燃上限,提高了可燃气的可燃下限,分析了高浓度CO₂对可燃极限的影响机理.根据热理论,推导出C₂H₆/O₂/CO₂可燃极限的计算方法,将实验值与计算值进行比较,平均绝对偏差在2.2%以内,两者吻合较好.     

注CO2前置段塞+N2顶替提高采收率机理

SJ油田为一低渗透油藏,天然能量低。受CO2气源不足以及油井管柱抗腐蚀能力差的限制,持续的CO2-EOR不适合SJ油田的实际情况。鉴于此,一个改进的对策是用N2推动的CO2前置段塞驱代替持续的CO2驱油。本文根据SJ油田先导试验区的流体特征,对比了连续注入CO2驱油和N2推动的CO2前置段塞混相驱油的效果和机理。在注CO2、N2细管驱替效率及最小混相压力实验测试基础上,通过注CO2、N2与地层原油多级接触混相驱机理相态模拟,长细管前置CO2混相驱替+后续N2段塞顶替驱替机理一维数值模拟研究,分析了前置CO2段塞+后续N2顶替驱油时原油与注入气的互溶情况、气驱界面张力变化规律、气驱过程中C2—C6的中间烃组分在油气两相中的分布、气驱过程中油气两相的黏度以及密度变化。结果表明SJ油田实施前置CO2段塞+后续N2顶替驱油时,后续的N2与前置的CO2段塞不会出现严重的扩散弥散,注气前缘仍能保持CO2的富集并实现稳定的混相驱油即在注气总量相同的情况下,N2推动的CO2前置段塞驱可以获得与持续的CO2驱相同的驱油效果;同时减少了CO2的注入量,从而可减缓CO2长期注入对油井管柱产生的腐蚀。所得认识对CO2驱提高采收率技术的改进和发展具有一定的启发作用。     

超临界CO2直接合成碳酸二甲酯

考察了在高压反应釜中,以镁为催化剂,甲醇与CO2直接合成碳酸二甲酯的工艺过程。通过单因素试验和正交试验的研究,结果表明:合成碳酸二甲酯各因素的影响顺序为反应温度>反应时间>反应压力,最佳合成条件为反应温度180℃,反应时间7h,反应压力7.5MPa。     

纳米SiO2强化CO2地质封存页岩盖层封堵能力机制试验

页岩为CO₂盐水层地质封存常见盖层岩石类型,强化盖层封堵能力有利于提高CO₂地质埋存量和安全性。为探究随CO₂混注纳米SiO₂(SNPs)强化盖层封堵能力的有效性和可行性,对CO₂地质封存页岩盖层样品开展原地条件下的超临界CO₂酸蚀反应试验,基础组为页岩样品-地层水、对照组为页岩样品-地层水+超临界CO₂、优化组为页岩样品-地层水+SNPs+超临界CO₂,并采用核磁共振测试、场发射扫描电镜可视化观测、X射线衍射测试和岩石力学试验,探究CO₂酸蚀反应前后的页岩孔隙结构、表面形貌、矿物成分及力学性质特征。结果表明：优化组的大孔孔隙分量及孔隙度和渗透率增大幅度低于对照组;与对照组相比,优化组黏土矿物与碳酸盐岩矿物相对含量损失少,表明随CO₂混注SNPs可使岩样内部酸蚀作用减弱;SNPs在岩石端面吸附聚集或进入岩心孔喉,可使优化组页岩样品力学性能损伤程度降低;随CO_2...     

页岩纳米孔内超临界CO2、CH4传输行为实验研究

了解超临界CO₂、CH₄在页岩纳米孔内传输行为,是研究页岩储层超临界CO₂注入能力、注入后时空分布以及提高页岩气藏采收率的基础。选用渗透率小于100 nD的龙马溪组富有机质页岩基块岩样,利用岩芯流动实验装置,通过监测岩芯入/出口端气体压力与混合气体（CO₂、CH₄）浓度变化,对比了页岩纳米孔内超临界CO₂、CH₄传输能力,分析了传输能力差异的原因。结果表明：页岩纳米孔内超临界CO₂压力传递速率明显小于CH₄,实验结束后岩样入口端二元混合气体组分中CH₄百分含量显著降低,证实页岩纳米孔内超临界CO₂传输能力显著低于CH₄,主要原因是超临界CO₂吸附能力更强、扩散-渗流能力更小以及超高密度特性表现出的非混相、活塞式驱替行为。基于以上认识,选择某些压裂段注入超临界CO₂,而其他压裂段作为生产段,比单井"吞吐"方式（即注入-焖井-开井生产）更有利于驱替置换页岩纳米孔内游离态甲烷。     

液液两相吸收剂吸收CO2的实验研究

液液两相吸收剂具有大幅度降低CO2捕集能耗的潜力。该文在前期实验筛选的基础上,选择了两种具有液液两相特征的吸收剂,DMBA(N,N-二甲基丁胺)和TEA(三乙基胺),分析了其分层后的CO2负载量;在自建的快速筛选实验台上,将两相吸收剂的吸收、解吸性能与传统的单乙醇胺(MEA)吸收剂进行了对比;并研究了不同吸收剂摩尔浓度变化对吸收剂性能的影响。结果显示:相比于MEA,所选用的两相吸收剂具有更高的循环负载量、循环吸收容量和循环效率,但其吸收速率较低。     

电荷与应变协同调控g-C9N7膜对CO2吸附和渗透特性的研究

为了有效捕获和分离CO₂,提出了一种电荷与应变协同调控的气体捕获和渗透的新方法,该方法具有可逆性和动力学可控的优点。采用分子动力学(MD)模拟和基于第一性原理密度泛函理论(DFT)计算,分析了不同电荷密度和拉伸应变控制下的多孔g-C₉N₇纳米片对CO₂捕获和渗透的影响规律。通过电荷调控策略,CO₂分子渗透率高达5.94×107 GPU(即0.019 899 mol/(s·Pa·m2))。另外,CO₂渗透率随拉伸应变率的增加而增大,拉伸应变率为7.5%的g-C₉N₇薄膜的最大渗透率为3.61×107 GPU(即0.012 094 mol/(s ·Pa ·m2))。在此基础上,采用负电荷与应变工程相结合的方法研究二者的协同效应,在负电荷为1 e、拉伸应变率为3.0%的条件下,CO₂渗透率达到3.18×107 GPU(即0.001 065 mol/(s ·Pa ·m2))。此时CO₂渗透率是仅施加1 e时CO₂渗透率的9倍,是仅添加3.0%应变率时CO₂渗透率的8倍。研究结果为开发具有CO₂捕获和分离高度可控的高性能材料提供了理论指导。     

超临界CO2对无烟煤孔隙结构影响的实验研究

通过实验室自主研发的超临界CO_2高压加压装置,对临涣矿区的无烟煤进行处理,获得对比煤样。采用压汞法测试了超临界CO_2处理前后煤孔隙的变化情况,获得了处理前后无烟煤孔隙结构的关键参数;同时对进退汞曲线进行分析,进而研究了孔径分布的变化规律。研究结果表明:超临界CO_2处理后的无烟煤在微孔阶段(3~10 nm)多峰现象明显减少,孔隙分布更加连续,大孔阶段(≥1 000 nm)的进汞量明显高于处理前的曲线,大孔和可见孔数量增多。无烟煤的孔隙度和总孔容在处理后增幅达到0.2336%和6.4%;超临界CO_2在一定程度上促进了无烟煤的渗流孔的发育,抑制了吸附孔的发育。     

空气和O2/CO2气氛下煤粉着火特性试验研究

利用金属网反应器研究了大同烟煤在空气气氛和O2/CO2气氛不同氧气体积分数下的着火特性,并利用热重分析仪分析了2种气氛下煤焦的反应性.试验发现:在相同氧气体积分数下,O2/CO2气氛的煤粉着火温度较O2/N2气氛的高,O2/CO2(φO2=21%,φCO2=79%)气氛下大同烟煤着火温度较空气气氛提高了35.7℃,在O2/CO2气氛下出现着火延迟;在O2/CO2气氛下φO2=30%时,大同烟煤与空气气氛具有比较接近的着火温度;在N2和CO2气氛下制得的煤焦,在相同氧气体积分数2种气氛下的表观活化能差异明显,煤焦反应性是影响煤粉着火温度在O2/CO2气氛下出现延迟的重要原因.     

煅烧温度对ZrO2-TiO2光催化剂结构和性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成了不同锆掺杂量的TiO₂催化剂,考察了煅烧温度对催化剂结构和性能的影响.结果表明,在Zr/Ti=0.2,焙烧温度550℃,焙烧时间3 h的条件下,制备的550℃-20%ZrO₂-TiO₂催化活性最好.以头孢曲松钠模拟制药废水,当头孢曲松钠浓度20 mg/L,催化剂浓度为1.0 g/L,300 W氙灯照射180 min后,该催化剂对头孢曲松钠的降解率为61.5%.