中美二氧化碳排放控制技术研讨

<正>自2001年首届中美CO_2排放控制技术研讨会召开以来,CO_2排放控制越来越受到各国广泛重视和关注。近年来,中美双方关于二氧化碳控制减排有过多次协定以及技术交流,在此基础上,全球将持续关注中美双方在全球继续使用化石燃料的情况下对CO_2排放控制技术起到的领导作用。由美国能源部、中国科技部、中国教育部三方合作主办,由中国     

铁配合物光催化还原二氧化碳研究进展

燃烧化石燃料所释放的大量二氧化碳(CO_2)引起了越来越严重的气候变暖问题。将CO_2转化为高附加值的化学品或液体燃料,是解决环境污染、气候变暖、能源危机等问题的最理想方式之一。介绍近年来基于铁配合物分子催化剂的光催化二氧化碳还原研究进展。对铁分子催化剂的结构特点、催化选择性以及催化活性进行了比较,并对铁分子催化剂光催化还原二氧化碳的研究进行了展望。     

“双碳”背景下传统化石能源脱碳制氢增值化利用技术

碳达峰和碳中和战略目标对全球经济与社会发展意义非凡。能源动力行业是中国二氧化碳排放大户，也是构建新型能源系统与产业革命的主战场。日趋成熟的碳捕集、利用和封存(carbon capture, utilization and storage,CCUS)技术因高成本、高能耗面临产业界的强大阻力，转变能源结构至关重要，然而中国的资源禀赋和能源现状决定未来一段时间仍将继续依赖传统化石燃料。该文分析了催化裂解技术、碳材料和氢气利用、燃氢发电等多项前沿技术的可行性，提出了一个实现化石燃料高效清洁利用的革命性技术路线，以期高效、低排放、低成本地制备氢气和高附加值的碳材料，实现基于燃氢轮机的零排放发电。该技术路线有望解决相关能源动力企业的碳排放技术与经济难题，助力“双碳”目标实现。     

Fischer-TroPsch柴油与正丁醇混合燃料的非常规排放特性

为了分析F-T柴油及其与正丁醇混合燃料对柴油机非常规排放特性的影响,以0~#柴油、F-T柴油及F-T柴油正丁醇混合油为燃料,在增压中冷四缸柴油机上进行了外特性试验;并利用FTIR多组分气体测试仪检测柴油机的甲醛、1,3-丁二烯、二氧化碳(CO_2)、一氧化二氮(N_2O)和甲醇等非常规排放特性。分析结果表明:与柴油相比F-T柴油及其混合燃料可以降低甲醛、1,3-丁二烯、CO_2和N_2O四种非常规排放,甲醇排放略有升高未超过3.11×10~(-6)(ppm),随着正丁醇掺混比例的增加甲醛、1,3-丁二烯、CO_2、N_2O降低的幅度增大,甲醇排放降低。F-T柴油及其混合燃料可以降低柴油机的非常规排放,是煤基和生物质燃料组成的新型替代燃料。     

合成燃料优化及提升发动机效率的实验与仿真研究

减少二氧化碳排放,放特别是减少汽油发动机的二氧化碳排放是目前正在急剧上升的一项要求。从能源的生命周期考虑,能源载体即化石燃料是产生二氧化碳排放问题的根本原因。采用从可再生能源中提炼出的合成燃料（eFuel）,可使汽油发动机接近或达到二氧化碳排放的碳中和要求,因此配置eFuel的成分和性质至关重要,因为它将影响汽油发动机的工作过程和效率。eFuel的成分变化会显著影响汽油发动机的喷射、混合气形成、燃烧,以及后氧化和排气后处理等过程,因此,Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG和FKFS合作开展了一系列相关研究,将不同的eFuel在单缸发动机试验台和喷雾试验台上进行了测试,并将其结果用于标定三维流体的仿真模型。同时,对eFuel的组成、混合气形成及燃烧特性进行深入分析,旨在提高汽油发动机效率,同时改善碳排放效果。除了进行单缸发动机测试外,还对汽油发动机配置进行虚拟优化,即通过替代燃料与发动机优化的相结合来提升汽油发动机的效率。     

二苯基脯氨醇的合成工艺研究

找到一条环境友好、步骤简单的二苯基脯氨醇的合成路线。以脯氨酸为原料,先后与三光气、三乙胺反应,最后与苯基溴化镁反应,得目的产物。确定了合成二苯基脯氨醇的最佳工艺条件,为二苯基脯氨醇的工业化生产奠定实验基础。     

丙烷与二氧化碳耦合制丙烯的热力学模拟研究

采用HSC Chemistry 6.0热力学计算软件对丙烷与二氧化碳耦合制丙烯体系的热力学行为进行了模拟,得到了主副反应在标准大气压、温度400～1 000 K时的焓变、熵变、吉布斯自由能和平衡常数,并考察了C_3H_8和CO_2的摩尔比以及反应温度对丙烷与二氧化碳耦合制丙烯的影响.模拟结果表明,C_3H_8与CO_2的耦合反应主要由丙烷脱氢反应决定,常压条件下,当C_3H_8和CO_2的摩尔比大于3,反应温度不低于800 K时,丙烯的产率达到30.0%以上.     

煤制烯烃技术经济性能和生命周期评价

传统的烯烃生产严重依赖石油。世界石油储量越来越少,价格持续上涨,烯烃供求矛盾在中国为代表的发展中国家中尤为突出,发展非石油路线烯烃生产技术迫在眉睫。中国是一个富煤、贫油、少气的国家,煤制烯烃技术有望成为烯烃生产的一项重要的替代路线。煤炭路线具有较大的成本优势。然而,煤制烯烃工艺路线的能耗、水耗、CO_2排放分别是石油路线的2倍、3倍和4倍;煤制烯烃投资高于石油制烯烃的投资,60万t煤制烯烃装置的单位烯烃投资是150万t石油制烯烃装置的3倍。煤制烯烃工艺技术和公用工程都还有很大的技术改进和集成优化的空间,装置规模有待进一步提高。甲醇制烯烃尽管投资低和CO_2排放小,但其产品成本高且受原料市场价格波动影响很大。增加了CCS的煤制烯烃路线可大幅降低CO_2排放,且其对能效和经济性能影响不大。当CO_2捕集率为80%时,其CO_2减排成本为150 RMB/t,与当前碳税基本持平。两者相比,具有CCS的煤制烯烃的产品成本低和抵御风险能力强。针对煤制烯烃路线高能耗高排放的问题,开发应用天然气/焦炉气联供煤制烯烃过程,有望推进富碳原料和富氢原料元素互补和能量集成的过程创新,实现CO_2减排,同时提高能量利用效率。升级现有的煤粉碎与除尘设备,可减少PM环境治理成本,提高其生命周期经济性能。     

煤与甲烷联合转化过程模拟与分析

为了减少CO_2排放,优化化工过程,节约资源,提高煤种碳元素的利用率,本文以Aspen Plus软件为平台,对甲烷与煤联合转化过程进行了流程模拟与系统分析.结果表明:合成气中的H_2/CO由原来的0.71提高到1.08,碳元素的利用率由原来的73%提高到87.2%;变换单元的变换率由64%下降到48%;降低了变换单元的负荷;生产每吨的甲醇,这个新的联合转化过程比水煤浆气化制甲醇CO_2排放量减少68.3%.     

低温甲醇净化合成氨原料气过程气液相平衡的研究(一)

当代合成氨工业发展的新工艺技术之一,是低温甲醇净化原料气。对于这个工艺设计所需的汽液相平衡数据,系林德公司的专利,未曾公开。这方面的数据,国内尚属空白。本文针对这个工艺流程中的 H_2S 解吸过程,研究了 CO_2—H_2S—CH_3OH 三元物系的气液相平衡,考虑到汽液两相的非理想性,应用Virial—Wison 方程建立了模型,以文献提供的二元实验数据为依据,求取了各二元对的 Wilson 参数,计算了 CO_2—H_2S—CH_3OH 三元物系在不同温度、压力下的汽液相平衡数据,为 H_2S 解吸过程的操作和设备设计提供了依据,并在 DJS—6机上,对 H_2S 解吸塔后的水冷器和氨冷器的汽液分离过程进行了计算,且将计算结果与林德公司的设计数据进行了比较。     

爆炸泵浦CO_2气动激光器

本文介绍了爆炸泵浦CO_2气动激光器的工作原理及实验装置;研究了以一氧化碳为燃料的CO_2-N_2-H_2O激光体系中CO_2含量、H_2O含量和爆炸球滞止压力等对激光能量输出的影响;测得了光脉冲的时间为17毫秒;还进行了乙炔(C_2H_2)、甲烷(CH_4)、环氧乙烷(C_2H_4O)等燃料的出光试验,均分别获得了几焦耳至几十焦耳能量的10.6μ的CO_2脉冲激光输出。     

二氧化碳巧变能源

<正>用二氧化碳给电池充电?这个想法很棒,地球上的二氧化碳很多呀!不久前,美国科研团队研制出一种装置,利用化石燃料发电厂排放的二氧化碳与环境空气中二氧化碳的浓度差发电,可给电池充电。该装置叫"流动单元"。     

减排二氧化碳发展低碳经济首先要重视节约使用化石能源

分析了能源消费和经济发展的规律,可再生能源的特点、大量开发利用存在的技术瓶颈和减排二氧化碳的效果,认为我国能源消费总量正处在持续增长期,未来40年内可再生能源不可能成为我国的主要能源,化石能源仍将是我国能源的主体,提出减排二氧化碳、发展低碳经济,要首先重视节约使用化石能源。归纳了我国化石能源开发利用取得的成就和存在的问题,提出了节约使用化石能源的对策,一是确定比较合理的GDP增长速度,建立化石能源消费总量控制指标体系;二是建立化石能源加工利用过程全寿命周期能效及二氧化碳排放的评价方法,通过不断优化提高化石能源利用效率;三是从我国化石能源资源状况出发,研究建立符合国情的低碳现代化生活消费模式;四是充分利用财政税收政策和行政手段鼓励和强制节能;五是加强节约使用化石能源的技术、材料、产品的研究开发和推广应用;六是加大资金投入,实现化石能源的优化利用和节约使用。     

如何避免全球变暖--请看科学家们设想的一些解决方案

一般认为二氧化碳(CO_2)是造成全球变暖的罪魁祸首,由于地球大气层中CO_2浓度的不断上升, 由此产生的“温室效应”直接导致了气候变暖。最近 40万年中,地球大气层中CO_2的浓度一直保持在 180～280ppm之间,但从19世纪人类开始使用矿物燃料以来,CO_2浓度开始不断提高,短短100多年就上升到了今天的380ppm。由于今后相当长时期内人类还将继续使用矿物燃料,专家们预计CO_2 浓度到2050年会高达500ppm,到本世纪末甚至     

加速碳中和的能源载体和动力总成技术

由于“巴黎协定”和中国碳中和的气候保护目标及对能源独立的追求，需要加速对节能减排和二氧化碳中和的技术研究与开发。目前，在汽车动力系统的节能减排与碳中和方面，主要有3种发展概念：电池驱动；燃料电池驱动；基于二氧化碳中和的内燃机可持续合成燃料驱动。根据能源使用的生命周期，将效率因素简化归纳为决策因素，在时间上无法反映出减少二氧化碳排放及减少化石能源的需求。与必要的能源供应相比，可再生能源的区域可用性有限，因此须以成本效益优势的方式来解决化石能源大规模替代的技术与基础建设问题。除了直接使用可再生电力外，绿色氢气和衍生的合成燃料可以大大加快化石能源的替代。短期内，合成燃料可以实施到全球的现有车辆上（约12亿辆），并持续增加混合汽油、柴油或天然气的混合比例，直到化石能源完全被绿色的氢气、合成燃料或电力所取代。介绍了氢气动力系统（H₂内燃机和燃料电池动力系统）与合成燃料相关的技术解决方案。     

迷迭香熊果酸的提取与结构鉴定

采用“醇提凝析法”提取迷迭香中主要成分, 并通过理化性质及红外、质谱和核磁共振光谱研究确证迷迭香的主要成分为熊果酸. 设计了一条从迭迷香中提取熊果酸的工艺路线, 该工艺路线方法简单易行, 合理实用, 产品纯度高, 安全性好, 为其规模化生产提供了技术条件     

C_(301)铜基催化剂上CO、CO_2和H_2合成甲醇反应模式的研究

目前,由CO、CO_2和H_3合成甲醇反应的模式尚未能得出一致的观点。分歧主要在于合成过程中CO_2的作用。至七十年代中期,看法较为一致的模式为近年来,苏联学者采用动力学实验法和同位索示踪原子法对苏产CHM-1铜基催化剂进行研究,提出了另一种模式因而,为阐明甲醇合成反应模式,就必须阐明究竟甲醇是由CO、还是由CO_2 直接生成的。这不仅对于甲醇合成过程的优化,而且也对含CO_2工业废气的综合利用都是有意义的。本文在对国产C_(301)(Cu,ZnO和Al_2O_3组成)铜基催化剂进行动力学考察的基础上,研究CO_2在合成甲醇反应过程中的作用。实验压力5MP3,温度218—260℃,接触时间0.16—3.5秒,分别对仅含CO_2或CO和含CO、CO_2三种起始反应混合物气体进行了合成甲醇反应动力学行为的实验测定。结果表明:反应是一复杂的过程。对于含CO_2、H_2、Ar的混合物,由CO_2可以直接合成甲醇, 对含CO、H_2和Ar的混合物,甲醇由CO直接合成;而对既含CO_2又含CO 的混合物,甲醇同时由CO和CO_2合成。     

功能化多孔芳香骨架中CO_2/N_2吸附与分离特性的分子模拟研究

碳捕获与封存技术是一种较有前景的策略,用来缓解大气中CO_2的过度排放问题,进而使得化石燃料可以持续使用.基于这种策略,涌现了大量具有高CO_2吸附与分离能力的吸附剂材料.多孔芳香骨架材料是比表面积和孔隙度较高的多孔有机聚合物材料之一,其中具有类金刚石结构的PAFs_303呈现出较好的热力学稳定性.因此我们采用巨正则蒙特卡罗模拟计算探究功能化对多孔芳香骨架材料PAFs_303结构中CO_2/N_2吸附与分离性能的影响.研究结果表明:在低压下,官能团修饰可以有效地提高CO_2/N_2的吸附能力,尤其是303_DHF;高压下,由于孔隙结构的差异, PAFs_303表现出最好的气体吸附能力.对于单组分吸附来说,温度的增加不利于气体吸附.同时官能团的引入有效地提高了气体的选择吸附比(CO_2 vs N_2),且选择性顺序遵循:303_DHF303_NH_2303_OHPAF_303.吸附热和径向分布函数证实了功能化可以有效地提高CO_2/N_2与骨架的相互作用.综上所述,本文强调了功能化效应对CO_2/N_2吸附与分离性的影响,同时也为碳捕获与封存技术中吸附剂材料的设计与筛选提供了理论指导.     

大力发展农村沼气适应经济发展新常态

正沼气是有机物在厌氧条件下生成的生物质新能源燃料。沼气是一种混合气体,一般含甲烷(CH_4)60%左右,含二氧化碳(CO_2)40%左右,此外还含有少量的氮(N_2)、氢(H_2)、一氧化碳(CO)、氨气(NH_3)和硫化氢(H_2S)等。实践证明,自从我国农村开展沼气工程建设以来,利用秸秆、禽畜粪便、生活污水办沼气,已经取得了很大的经济效益和社会效益。然而,虽然我国农村沼气的使用和发展经历了相对较长的时间,但面对农村日新月异的改革以及经     

生物质能源开发——Ⅲ.甘蔗渣的湿式裂解气化

对文题内容研究表明,Na_2CO_3对生物质的湿式裂解是良好的催化剂。Ni-Mo催化剂有利于甲烷生成,Ni-Mo和Na_2CO_3混合催化剂效果最好。可使气体转化率达55%以上。生物质的湿式裂解气化可得气体、液体和焦三种产品。其中气体产品主要含CO_2、CO、H_2、CH_4和少量的C_mH_n。脱(?)CO_2后可得热值为12500～16700kJ/m~3左右的中热值煤气。对液体产品的组分用荧光光谱法进行了分析,发现有菲、(?)醌等几十种物质。湿式裂解气化的最佳反应时间为150min、反应温度380℃以上。若以液体产品为主,则反应时间为80min较佳,反应温度相对降低。讨论了不同催化剂及Na_2CO_3用量对甘蔗渣湿式裂解气化的影响。