CO_(2)/N_(2)置换-降压强化开采天然气水合物

将天然气水合物中的CH_(4)置换为CO_(2)水合物是未来能源生产和温室气体控制的一种创新方法,但通常条件下CO_(2)对水合物中CH_(4)的置换效率较低,因此采用混合气联合降压强化置换的开采方法被提出。模拟(海底静水压力)在三轴应力约束状态下,通过注入固定比例[n(CO_(2))∶n(N_(2))=4∶1]的置换气体,研究降压强化置换过程中储层气相组分、CH_(4)开采率与CO_(2)封存率的变化。结果表明:CO_(2)+N_(2)联合降压强化置换法大幅度提高CH_(4)水合物置换效率,CH_(4)置换率相较于传统置换法的15.2%提升至35.22%,其中N_(2)直接贡献率占8.66%。通过降压强化,显著增强分解后期阶段气体扩散效果,提高CH_(4)开采率与CO_(2)封存率,对提高水合物转换开采具有良好的应用前景。

双井周期注CO_(2)联合降压法开采天然气水合物分析

相较于单纯地封存CO_(2),CO_(2)置换法开采天然气水合物(以下简称水合物)能够满足水合物资源开采和碳封存的双重需求。为确保安全高效开发水合物的同时提高CO_(2)封存率,按照双井周期注入CO_(2)联合降压法开采水合物的思路,以中国南海典型水合物藏为研究对象,建立了矿藏尺度水合物注采热—流—固—化四场耦合数值模型,并开展了连续、间歇、循环3类注入开采方案和单井降压开采方案的对比分析,然后模拟分析注CO_(2)辅助水合物降压开采的增产效果,最后对比了不同注入方案的CO_(2)回收和封存情况,探索了水合物法碳封存的可行性。研究结果表明:(1)邻井CO_(2)的注入有助于降低产水量并缓解降压开采引起的地质沉降;(2)间歇注入较循环注入可促进储层中CO_(2)水合物生成,扩大注入井附近的高温区域,有利于生产井附近水合物的分解;(3)连续注入方式有利于分解气体的产出,但双井注采模式降低了甲烷水合物分解程度;(4)双井注采的CO_(2)注入分为快速注入阶段、反转阶段和缓慢注入阶段,其中双井间歇注入方案的CO_(2)注入效率最高。结论认为,双井间歇注入CO_(2)复合降压法能够在安全、高效开采水合物的同时具有相对可观的碳封存效果,是一种实现水合物商业化开采和助力双碳目标实现的潜在方法,研究成果对于天然气水合物开发及CO_(2)地质封存具有理论指导意义。

天然气轻烃回收工艺中CO_(2)冻堵防治技术研究

为降低轻烃回收工艺中CO_(2)冻堵造成的风险,提高RSV工艺对原料气中CO_(2)含量的适应程度。在梳理CO_(2)固体形成规律的基础上,通过固系物追踪验证析出固体的物流和设备,通过敏感性分析研究了不同工艺参数对冻堵裕量的影响,并针对性地提出不同序列的阶段性解冻措施。结果表明,脱甲烷塔塔顶气和干气过冷回流是容易发生CO_(2)冻堵的物流,脱甲烷第2块塔板的冻堵风险最大;脱甲烷塔塔压、低温分离器温度是影响CO_(2)冻堵裕量的最敏感因素;原料气中CO_(2)含量不同,对应的解冻措施也不同,可通过增加塔压、降低低温分离器温度等措施来控制CO_(2)固体析出;在相同乙烷收率的前提下,改进后的RSVF工艺较RSV工艺,不仅冻堵裕量有所增加,而且总能耗也有所降低。

南海富CO_(2)天然气分类利用技术

南海丰富的天然气资源普遍具有CO_(2)含量高(20%~80%)的特点,现有工艺只适宜于加工CO_(2)含量相对较低的天然气资源,且过程中均有大量CO_(2)排放,碳资源利用率较低,在一定程度上限制了南海大气田的大规模开发利用。本文介绍了南海富CO_(2)天然气脱碳后商用及尿素和甲醇等化工利用两方面的现状,基于南海天然气的组成特点,提出了按CO_(2)含量小于20%、20%~30%、大于30%的3种区间,分别采用脱碳+海洋封存、CO_(2)捕集+化工利用、CH4-CO_(2)干重整+费托合成方案的分类利用新思路,并介绍了CH4-CO_(2)干重整、CO_(2)捕集、CO_(2)海洋封存、CO_(2)矿化、CO_(2)化工利用等南海富CO_(2)天然气分类利用核心技术以及中国海油在这5类核心技术方面的研究进展。本文研究有助于推动富CO_(2)天然气的精准、高效利用及富CO_(2)天然气利用产业链的延伸。

弱碱性吸收剂碳捕集及CO_(2)富液生物再生性能

碳捕集转化一体化工艺能利用CO_(2)转化过程同步实现CO_(2)富液再生,有望降低碳捕集转化整体成本。为评价生物甲烷化与碳捕集耦合的可行性,首先,在填料塔中考察了以4.2 g/L NaHCO_(3)、6 g/L Na_(2)CO_(3)、微生物营养液配制的弱碱性吸收剂(pH=10)对模拟烟气中CO_(2)的吸收性能;其次,在厌氧瓶内利用生物甲烷化过程对CO_(2)富液开展5个周期的循环再生试验。结果表明,填料塔气体流量≤1.0 L/min时,随液体流量增加,所有试验组CO_(2)去除率逐渐上升并能稳定在80%以上,该填料塔液体流量宜≤0.9 L/min;不同气体流量(0.4~1.2 L/min)下填料塔体积总传质系数基本稳定在17~19 mol/(h·kPa·m^(3));CO_(2)吸收导致吸收液中NaHCO_(3)增加、Na_(2)CO_(3)减少,二者变量比值在1.2~1.9。气体流量为0.6 L/min、液体流量为0.7 L/min时,在维持80%以上CO_(2)去除率的前提下,该弱碱性吸收剂可循环使用6次,此时活性组分CO_(3)^(2-)利用率达89.5%,形成的CO_(2)富液中总无机碳量为0.127 mol/L,pH为8.82,能为生物甲烷化微生物提供适宜的生长环境。CO_(2)富液循环生物再生试验表明,每次再生后的吸收剂CO_(2)吸收量基本稳定在69.6~78.6 mmol/L,且再生期间CH 4产生过程具有良好的重复性;再生试验后,Firmicutes、Actinobacteriota等耐碱性门水平细菌得到一定富集;氢营养型产甲烷菌在再生前后古菌属中占比均接近99%,但再生试验期间弱碱性环境导致Methanobrevibacter相对丰度降低了19.5%,unclassified_f_Methanobacteriaceae增加了18.7%。初步证实了碳捕集耦合生物甲烷化工艺的可行性。

CO_(2)和H_(2)O气化反应对富氧气氛煤热解和焦炭燃烧影响进展

富氧燃烧技术作为一种具有广阔前景的燃煤电站CO_(2)减排技术,对实现可持续发展的能源目标具有重要意义。由于CO_(2)和H_(2)O物理性质和气化反应的影响,煤在富氧气氛中的转化过程可能明显异于空气气氛。通过分析已有文献发现,CO_(2)对煤热解过程中挥发分的析出率和焦炭的物理结构和化学性质有一定影响,但较少学者关注CO_(2)和H_(2)O混合气体物性的作用。在煤或焦炭燃烧过程中,CO_(2)的高比热和低氧扩散速率对燃烧反应有明显抑制作用,但可能是由于H_(2)O浓度差异的原因,目前对CO_(2)和H_(2)O混合气体物性在燃烧过程中的影响机制还有争议,尤其是缺少加压下的数据。对于气化反应的影响,目前研究表明,CO_(2)单气化和CO_(2)/H_(2)O共气化提高了煤热解时挥发分轻质气体的产率,但焦炭产率却有所降低,而压力增加强化了这一影响。此外,气化作用下的煤焦可能由于表面积增加而提高了反应活性,其表面官能团结构也因气化而发生改变。关于煤或焦炭燃烧反应,目前普遍认为CO_(2)气化在温度较高和氧气浓度较低时可促进燃料碳消耗,H_(2)O的加入则进一步加速了这一过程。随着环境压力的升高,CO_(2)气化反应在燃料碳消耗中占比逐渐增大,但对于加压下CO_(2)/H_(2)O共气化的影响鲜有涉及。本研究总结了富氧气氛中CO_(2)和H_(2)O气化作用下的煤热解和焦炭燃烧行为,为今后富氧燃烧技术的发展提供了理论参考。

拉萨地块西部碰撞后富钾火山作用CO_(2)释放规模初探

估算地质历史时期火山活动的CO_(2)释放量对于理解地球深部碳释放及其气候环境效应具有重要意义。本文聚焦青藏高原拉萨地块西部的碰撞后富钾火山作用,以雄巴、赛利普、布嘎寺和麦嘎4个地区的富钾火山岩为例,开展了橄榄石、辉石等斑晶矿物中熔体包裹体的CO_(2)含量与脱气特征研究,结合火山岩体积和年龄等参数,估算了拉萨地块碰撞后富钾火山活动的CO_(2)释放量。结果表明,研究区火山岩熔体包裹体气泡中的CO_(2)含量约为0.61%~5.38%,雄巴、赛利普、布嘎寺和麦嘎火山岩的CO_(2)年释放量分别为(5.1±0.9)×10^(-5)Pg/yr、(1.3±0.6)×10^(-5)Pg/yr、(2.5±0.5)×10^(-4)Pg/yr和(1.5±0.2)×10^(-7)Pg/yr,共计约(3.2±0.6)×10^(-4)Pg/yr。粗略推算结果表明,拉萨地块碰撞后富钾火山作用的CO_(2)总释放规模约为0.006±0.001Pg/yr,与大陆碰撞带深部碳释放通量模型的计算结果相一致。本文的研究结果为地质历史时期印度-亚洲大陆碰撞导致的深部碳释放模拟提供了初步的实测数据参考。未来仍需在获取更多数据的基础上优化研究结果,以减小碰撞后火山作用的岩浆成分、规模、时空分布不均等导致的不确定性。

煤粉富氧燃烧CO_(2)富集特性与NO_(x)生成量模拟预测研究

分析了富氧下的煤粉燃烧特性、CO_(2)富集特性和NO_(x)生成特性,并模拟了CO_(2)富集和NO_(x)生成量的协同控制趋势。结果表明:与空气燃烧相比,富氧燃烧条件下CO_(2)富集分布与NO_(x)体积分数分布是负协同效应;不同O_(2)/CO_(2)体积分数比的富氧下,随着O_(2)体积分数的增加,炉膛出口的CO_(2)体积分数和NO_(x)体积分数都先上升到最大值后稍微下降,呈正协同效应,但出现拐点的O_(2)体积分数不同;CO_(2)富集到一定程度时,能有效抑制NO_(x)的生成量;在富氧条件下,可实现炉膛出口的高CO_(2)富集与低NO_(x)生成量的协同控制技术。

天然气地下储气库CO_(2)作垫层气研究现状

针对天然气地下储气库垫层气的相关研究,从CO_(2)和CH_(4)的热力学性质对比以及相关混气实验,综述了CO_(2)作垫层气的可行性。从静态因素和动态因素两个方面,详细综述了CO_(2)作垫层气与工作气混合的影响因素,包括储层孔隙度、渗透率、温度、压力、CO_(2)垫层气比例等。论述了“CO_(2)-地层水-岩石”相互作用对储层结构和稳定性的影响。研究可为CO_(2)作天然气地下储气库垫层气的注采动态变化规律分析以及提高储气库天然气采收率提供理论借鉴。

CO_(2)乳液置换开采天然气水合物研究进展

CO_(2)置换开采及封存的碳汇是降低我国南海水合物产业化开采成本的重要路径,不仅能保障粤港澳大湾区经济建设所需的能源供给,而且能降低大湾区过量的碳排放,与气态、液态CO_(2)相比,注入CO_(2)乳液置换效率更高。综述CO_(2)乳液在置换开采甲烷水合物中的应用,以及乳液的稳定性问题,讨论CO_(2)乳液开采南海水合物的优势及难点,并对下一步CO_(2)乳液法置换开采南海水合物进行分析,为未来天然气水合物开采及同步碳封存提供参考和建议。

液化天然气中CO_(2)的溶解度计算新方法

液化天然气技术是深远海天然气利用最为可行的技术方案,其中带压液化天然气(PLNG)技术可显著提升LNG中CO_(2)的溶解度,但利用相平衡实验获得CO_(2)溶解度的方法较为复杂,且理论方法难以在宽温区范围内保证CO_(2)溶解度计算的准确度。为了能快速计算具有高准确度的液化天然气中CO_(2)的溶解度,提出了分温区拟合二元交互作用系数的方法,应用HYSYS软件和理论自编程法分别对CH_(4)—CO_(2)二元系和CH_(4)—CO_(2)—N_(2)/C_(2)H_(6)三元系溶液中CO_(2)的溶解度进行计算。研究结果表明:(1)采用HYSYS软件和理论自编程法分别计算的CO_(2)在二元系溶液和三元系溶液中的溶解度,与实验数据的平均相对误差均小于8%;(2)使用拟合的二元交互系数后,HYSYS软件计算CO_(2)在液态CH_(4)中的溶解度数据与实验值的平均相对误差从6.63%降到1.69%,且HYSYS软件和理论自编程法计算三元系溶液中CO_(2)的溶解度准确性均得到了提高。结论认为,通过使用分温区拟合二元交互作用系数,HYSYS软件和理论自编程法可快速计算高准确度的CO_(2)溶解度数据,该新方法为天然气液化工艺流程的设计提供了理论指导和技术支撑。

含CO_(2)湿天然气长输管道内腐蚀原因及其防控措施

针对某含CO_(2)湿天然气长输管道的内腐蚀问题,通过管道运行工况调研、腐蚀形貌观察及腐蚀产物成分分析,明确了该管道的内腐蚀原因,并提出了该类天然气管道的内腐蚀防控措施。结果表明:由于管道的天然气露点控制不严格,在环境气温较低而输送气体温度相对较高时,管道内壁可能出现冷凝水液膜或液滴,冷凝水沉降造成某些低洼位置的管段出现积水,CO_(2)溶于液态水形成较强腐蚀性的碳酸,从而发生CO_(2)腐蚀;同时,在管道水压试验过程中,未对试压水进行除氧和杀菌处理,在水压试验结束后,又未及时清理和干燥管道,会导致管道在投产前就存在积水,从而造成溶解氧腐蚀和细菌腐蚀。

高含CO_(2) 天然气的综合开发利用综述

分析我国高含二氧化碳天然气分布情况,随后介绍高含二氧化碳天然气的利用方式。其中,高含二氧化碳天然气制甲醇具备经济和环保优势。这有利于促进南海探明天然气资源转化,进一步加快南海天然气勘探开发,延长已开发气田服务年限;有利于促进我国甲醇产业结构和布局优化合理;有利于资源合理利用和减少碳排放,助力实现“碳达峰、碳中和”愿景。

二氧化碳置换法开采天然气水合物研究进展

应用CO_(2)置换法开采天然气水合物被认为是一种极具潜力的提高CH_(4)采收率和CO_(2)埋存率的技术。论述了CO_(2)及其混合气置换法开采天然气水合物的机理,梳理了CO_(2)混N_(2)/H_(2)及地热辅助CO_(2)提高水合物中CH_(4)采收率的技术进展。研究表明:①应用纯CO_(2)置换开采天然气水合物时,CH_(4)的采收率较低,而将CO_(2)与N_(2)、H_(2)以不同比例混合后注入天然气水合物藏中进行CH_(4)开采,能够有效提高CH_(4)的采收率。②CO_(2)与N_(2)或H_(2)混合注入水合物层时,多种气体分子在竞争吸附作用下降低了CH_(4)分子与水合物分子笼之间的范德华力,同时降低了混合气中CO_(2)的分压,导致水合物相平衡曲线上移,抑制了置换过程中CO_(2)水合物的生成速率,减轻了包裹作用的不利影响,从而提高CH_(4)采收率。③CO_(2)混合N_(2)注入开采水合物时,N_(2)的混入虽然能够减轻包裹作用的影响,但新形成的N_(2)水合物会堵塞CO_(2)进入水合物分子笼的通道,因此提高CH_(4)采收率效果有限。④在水合物层条件下H_(2)并不会形成新的水合物,而且混入少量的H_(2)又会与N_(2)发生吸附竞争,从而抑制N_(2)水合物的形成,故将低浓度的H_(2)气混入CO_(2)与N_(2)的混合气中能够进一步提高对水合物中CH_(4)的置换率,从而提高CH_(4)的采收率。因此,混入H_(2)被认为是提高CO_(2)置换开发水合物效果的重要途径。⑤混合气周期注气方式可明显提高水合物中CH_(4)的采收率和CO_(2)水合物藏封存率。⑥应用地热辅助CO_(2)开采水合物的方法也能够降低新形成水合物的包裹作用,同时实现CO_(2)在地热层和水合物层的两次埋存,在提高CH_(4)采收率的同时,大大提高CO_(2)在地层中的埋存率。

点阵CO_(2)激光联合富血小板血浆治疗萎缩性痤疮瘢痕的系统评价

目的:萎缩性瘢痕是痤疮最常见的并发症,对患者的心理及生活质量造成很大影响。点阵CO_(2)激光联合富血小板血浆展示了良好的治疗前景。文章拟采用Meta分析方法评价点阵CO_(2)激光联合富血小板血浆治疗萎缩性痤疮瘢痕的有效性及安全性。方法:计算机检索截至2022年9月的The Cochrane Library、PubMed、Web of Science、EMbase、中国知网(CNKI)、万方数据库、维普中文科技期刊全文数据库、中国生物医学文献数据库中关于点阵CO_(2)激光联合富血小板血浆治疗萎缩性痤疮瘢痕的临床试验,手工检索补全资料。经2名研究人员筛选出纳入的研究并进行文献质量评价,最后对纳入研究采用Revman 5.3软件进行Meta分析,不能Meta分析的资料采用描述性分析。结果:共纳入13个研究,包括642例患者。Meta分析结果显示:①点阵CO_(2)激光联合富血小板血浆组治疗萎缩性痤疮瘢痕总有效率高于点阵CO_(2)激光组(OR=3.95,95%CI=2.23-7.00,P<0.00001);②点阵CO_(2)激光联合富血小板血浆组患者满意度高于点阵CO_(2)激光组(OR=4.19,95%CI=1.05-16.76,P=0.04);③点阵CO_(2)激光联合富血小板血浆组术后红斑、水肿时间均短于点阵CO_(2)激光组(MD=-0.98,95%CI=-1.19至-0.77,P<0.00001;MD=-0.92,95%CI=-1.36至-0.48,P<0.0001),色素沉着发生率低于点阵CO_(2)激光组(OR=0.21,95%CI=0.06-0.70,P=0.01);④点阵CO_(2)激光联合富血小板血浆组术后愈合时间及停工时间均短于点阵CO_(2)激光组(MD=-2.79,95%CI=-3.28至-2.30,P<0.00001;MD=-2.68,95%CI=-3.15至-2.21,P<0.00001)。结论:目前证据显示点阵CO_(2)激光联合富血小板血浆治疗萎缩性痤疮瘢痕效果优于单独使用点阵CO_(2)激光,且术后愈合更快,红斑、水肿及色素沉着等不良反应更少。

基于富氧燃烧的CO_(2)液化提纯工艺优化分析

针对烟气S/N/Hg一体化压缩净化工艺,对典型的富氧燃烧CO_(2)烟气的液化提纯工艺进行分析并提出了新工艺,通过建构CO_(2)液化提纯系统模型,对新工艺在各运行工况下的相关物质、能量流动进行了模拟,并结合(火用)分析对工艺参数进行了优化研究。结果表明:当净化后烟气中CO_(2)体积分数为76.6%,压力为3 MPa时,可得到体积分数为99.99%的CO_(2)液体产品,CO_(2)收率可达90%,此时压缩液化提纯系统最低单位能耗为158(kW·h)/t。

蝴蝶兰叶片对CO_(2)加富的生理响应

分析蝴蝶兰叶片对加富CO_(2)的生理响应,摸索CO_(2)施肥在蝴蝶兰温室大棚中的应用,为有效提高蝴蝶兰温室大棚栽培效率提供理论和技术支持。以蝴蝶兰大辣椒的2.5寸杯苗为材料,开展CO_(2)加富试验,以CO_(2)施放时间(2个水平)及CO_(2)浓度(4个水平)为考察因素,按随机区组试验共设8个处理,在加富CO_(2)处理后第1、3、8、18和30 d取样,分析加富CO_(2)对蝴蝶兰叶片渗透调节物质含量和抗氧化酶活性的影响。结果表明:不论是在AM8:00~11:00还是在PM19:00~23:00加富CO_(2)浓度400、600和800μmol·mol^(-1),蝴蝶兰叶片的MDA含量、可溶性蛋白含量、总酚含量、SOD活性、POD活性和CAT活性均在第18 d后呈现出下降趋势;而加富CO_(2)浓度1 000μmol·mol^(-1)蝴蝶兰叶片的可溶性蛋白含量、POD活性和CAT活性到第30 d仍呈现出上升趋势。研究显示蝴蝶兰叶片在加富CO_(2)浓度为800μmol·mol^(-1)以下时,18 d后就开始适应加富CO_(2)的环境条件。

富含CO_(2)天然气净化技术现状及研究方向

随着社会的发展,富含CO_(2)天然气净化技术也面临着极大的挑战,如天然气气质问题等。根据中国与其他发达国家富含CO_(2)天然气脱除CO_(2)技术的发展现状,对净化技术中的弊端作出了剖析,目前,活化甲基二乙醇胺法的吸收剂循环量大,变压吸附法等工艺也不成熟,在此背景下,提出了活化剂等技术的研究方向,希望可应用到富含CO_(2)天然气净化技术中,进而带动我国对富含CO_(2)天然气的开发使用。

人工神经网络预测高含CO_2天然气的含水量

提出了一种基于人工神经网络模型预测高含CO_2天然气的含水量的新方法。网络输入变量CO_2摩尔分数、温度、压力,网络的输出为高含CO_2天然气的含水量。该人工神经网络模型能够估算温度在20.0～200.0℃,压力在0.1～70.0 MPa,CO_2摩尔分数高达70%天然气中水蒸汽的含量。对比文中建立的人工神经网络模型和目前常用的3种预测高含CO_2天然气的含水量的经验模型,结果表明,人工神经网络的平均相对误差值最小,为1.275%,3种经验模型在CO_2含量较高时,预测精度较低。这就表明,人工神经网络模型在预测高含CO_2天然气含水量时,比3种常用的经验模型更具有优势。

单原子Ni、N共掺杂碳材料基催化剂电还原CO_(2)制CO研究进展

单原子Ni、N共掺杂碳材料基催化剂(Ni-N-C)电催化CO_(2)制CO,因其在较大的电流密度和较大的过电势下仍具有超高的CO选择性,引起了广泛关注。本文综述了Ni-N-C电催化CO_(2)制CO研究进展,包括氮掺杂碳材料基催化剂和Ni-N-C电催化CO_(2)制CO。总结了氮掺杂碳材料基催化剂中不同形态N的催化活性,目前为止,N在该类催化剂电化学还原CO_(2)中的确切作用没有达成共识。此外,还总结了Ni-N-C的催化性能、催化机理及催化性能改性方法,探讨了与Ni配位的N原子和缺陷位对催化活性的影响规律,分析了各类碳载体的优缺点。Ni-N-C电化学还原CO_(2)制CO研究已取得一定的进展,如电流密度可达工业级要求,但是其实现大规模工业化应用还需解决一些关键问题,如开发高活性和高稳定性Ni-N-C的定向制备技术;研发制备简易温和、成本低廉、具有抗腐蚀性、耐高温的先进碳载体材料。