成型方法对Ni-CaO双功能材料CO_(2)吸附与催化转化一体化性能的影响

CO_(2)捕集-转化一体化工艺是实现碳中和的关键负排放技术,而兼具吸附和催化活性的双功能材料(DFMs)构筑是关键。采用挤压法、挤压滚圆法和压片法构筑了柱状、球形和片状的Ni-CaO DFMs,探究了成型方法对Ni-CaO DFMs的结构和CO_(2)吸附-催化一体化性能的影响。研究发现,成型方法会破坏Ni-CaO DFMs的孔隙结构,对其CO_(2)体相扩散和吸附产生不利影响。在首次循环中,Ni-CaO粉体在650℃和体积分数为10%CO_(2)气氛下的吸附容量高达11.77 mmol CO_(2)/g,在体积分数为5%H2气氛下原位逆水煤气变换的CO产量达4.81 mmol CO/g;而成型Ni-CaO DFMs的CO_(2)吸附容量降至9.67~10.33 mmol CO_(2)/g,CO_(2)催化转化率得到明显提升。成型方法有利于提升Ni-CaO DFMs的CO_(2)吸附循环稳定性。在12次循环后,未成型Ni-CaO粉体的CO_(2)吸附容量循环衰减率达31.35%,而成型Ni-CaO DFMs的循环衰减率为9.36%~24.23%。

吉林油田CCUS-EOR技术攻关与实践新进展

CO_(2)捕集、埋存与提高原油采收率(CCUS-EOR)技术可大幅度提高原油采收率并实现CO_(2)有效埋存,同时兼具减碳、增油两大功能,是落实“双碳”战略和保障能源安全的重要技术手段。中国石油高度关注CO_(2)资源化利用问题,在系统研究原始油藏、中高含水、高含水及特高含水油藏CO_(2)驱油机理与埋存潜力的基础上,研发了关键技术和工艺装备,形成了集CO_(2)捕集、输送、注入、采出、驱油、埋存、防腐等为主体的CCUS-EOR全产业链一体化技术体系,并率先在中国石油吉林油田开展了CO_(2)捕集埋存与提高采收率矿场实践。研究结果表明:①矿场试验证实CO_(2)驱油可提高采收率20%以上,现已累计注入CO_(2)达320×10^(4) t;②矿场实践系统揭示了陆相低渗透油藏CO_(2)驱油与埋存规律,验证了CO_(2)捕集输送、注入采出、驱油埋存与循环利用全流程技术的适应性,实现了CCUS-EOR减排增效一体化。结论认为:①吉林油田建成了国内首个全产业链、全流程CO_(2)捕集、驱油、埋存与循环利用示范工程,实现了陆相沉积低渗透油藏CO_(2)驱油采收率的大幅提高和CO_(2)的安全埋存;②系统总结了吉林油田近年来在CCUS-EOR方面的最新研究进展和矿场实践认识,指明了油气田CCUS-EOR应用前景,并提出了以新质生产力推动相关企业产业化发展的具体建议。

二氧化碳捕集-加氢转化一体化技术研究进展与展望

开发与应用CO_(2)捕集-加氢转化一体化技术是应对当前全球气候变化危机、实现“双碳”目标的重要途径之一。其中具有吸附和催化组分的双功能材料研发与优化是技术核心。系统总结了国内外主要科研机构对应用于CO_(2)捕集原位甲烷化和原位逆水煤气变换这2类主要CO_(2)捕集-加氢转化一体化技术双功能材料的主要工作,包括合成方法、吸附性能、反应动力学、促进机理、失活机理和应用模式等方面,并详细介绍了国内外主要科研机构在CO_(2)捕集-加氢转化一体化方面取得的最新进展。DFM是兼具催化和吸附组分的复合材料,在催化组分选择上,贵金属催化剂虽然活性高,但成本昂贵,Ni基催化剂成本较低,但还原性较差、在含氧气氛下易失活;在吸附组分选择上,金属氧化物(如CaO、MgO)和碱金属碳酸盐(如Na 2 CO 3、K 2 CO 3)是具有潜力的吸附组分,特别是MgO和CaO因其理论吸附量高而被视为最有前景的吸附组分,尽管面临实际吸附量不理想和循环稳定性差的挑战。目前研究主要通过碱金属熔盐掺杂提升MgO实际吸附量,通过掺杂金属助剂(如La、Co、Fe等)提高CaO吸附剂的循环性能和抗烧结能力。动力学研究表明反应速率高度依赖于H 2分压,通过调节吸附和催化的时间可提高CH 4平均产量。ICCU技术展现出广阔的应用前景,尤其是在钢铁、能源、化工等关键领域。然而,全面评估技术的环境影响,特别是从生命周期评估(LCA)角度,对于全面理解ICCU技术的环境可持续性及其在碳减排中的贡献至关重要。未来,通过持续研究和技术创新,解决现有挑战,ICCU技术有望在工业化应用中取得显著成果,为全球碳减排做出重要贡献。

富油煤原位热解开发地下体系封闭方法探讨

我国富油煤资源丰富,采用地下原位热解“取油留碳”是富油煤资源绿色高效开发的主要趋势。富油煤地下原位热解开采尚处于技术研发阶段,需要围绕富油煤原位开发的关键技术开展攻关。地下体系封闭是保障富油煤原位热解开采能量高效利用和生态环保的关键技术之一,亟需研发并构建适于富油煤原位热解开发特点的地下体系封闭技术。根据目前地下体系封闭技术研究与应用现状,系统梳理总结了地下冻结、注浆帷幕、气驱止水、泡沫止水等各类地下体系封闭技术原理与优缺点,深入分析了各类技术的地层适应性。结合富油煤层埋深、层厚、区域构造等地质特点,以及热解开发工艺和规模,讨论了不同体系封闭技术在富油煤热解开发中的适用性。探讨了体系封闭技术研发的发展趋势,即创新现有技术原理、发展复合封闭技术。针对地下体系封闭技术的工程实施,围绕开发前精细设计、开发中严密监测和开发后安全恢复,提出了包括地下体系封闭设计-监测-修复和环境恢复的系统方法。通过整合富油煤原位热解、地下体系封闭、产物驱采、CO_(2)地质封存等关键技术,提出了富油煤地下原位热解开发及CO_(2)地质封存一体化技术构想,为我国富油煤地下原位热解开采技术研发与工业化应用提供参考。

碳中和目标下煤炭变革的技术路径

碳中和目标下传统能源体系面临根本性变革,煤炭作为国家能源安全的压舱石,如何引领绿色发展、实现双碳目标是煤炭行业发展的责任。为此,从碳中和目标的客观要求出发,明确煤炭在未来能源体系下不同情景(可控保底、优化保底、核心保底)弹性安全区间中的重要作用;利用全生命周期评价方法厘清煤炭资源全过程碳足迹,探索不同技术路径下煤炭技术变革和创新发展的可行性;最后,提出顺应碳中和愿景目标要求的未来煤炭行业颠覆式变革技术路径,并探讨2条技术路径的优劣性。结果表明:①煤炭在未来能源体系下仍可发挥重要作用,尤其是作为保底安全能源不可或缺。在核心保底、优化保底和可控保底等3种情景弹性安全区间中分别占61.5%,47.1%,43.5%;②2019年煤炭全生命周期碳足迹为71.3亿t,其中,发电和供热环节占56.1%,钢铁冶炼占26.6%,煤化工环节占8.1%。推行零碳高效发电、终端电气化和煤制绿氢是煤炭行业实现碳中和目标的技术变革之首选;③探讨了UCG-IGCC-CCUS发电技术和UCG-H_(2)-CCUS制绿氢技术变革的可行性,与超超临界燃煤和IGCC发电相比,UCG-IGCC-CCUS虽发电煤耗上升,但可实现零排放。与其他制氢技术相比,UCG-H_(2)-CCUS制绿氢技术具有明显的成本优势,且可实现近零排放。这些技术将成为煤炭安全、高效、绿色、零碳变革的必由之路,为碳中和目标下煤炭行业创新发展和技术变革提供科学理论和技术支撑。

整体煤气化燃料电池联合发电(IGFC)技术研究进展

整体煤气化燃料电池联合发电技术(IGFC)是一种新型煤基洁净高效发电技术,不考虑热电联供的情况下,发电效率达60%以上,可有效控制污染物的排放,为CO_(2)捕集和回收创造了条件,可实现CO_(2)的近零排放。IGFC系统一般由煤气化净化、燃料电池发电、余热回收及CO_(2)捕集和封存等子系统构成,其中燃料电池发电技术是制约IGFC发展的关键技术。固体氧化物燃料电池(SOFC)及熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是适配IGFC系统的2种燃料电池技术,其中SOFC在生产成本及发电效率方面更具优越性。2017年国家能源集团牵头,联合中国矿业大学(北京)、北京低碳清洁能源研究院、华能清洁能源技术研究院、清华大学等,在国家重点研发计划项目支持下承担了开发100 kW级SOFC和MCFC发电单元,建成MW_(th)级CO_(2)近零排放的IGFC示范工程任务,项目成果推动了我国IGFC系统从基础技术研发向产业化迈进的步伐。

“双碳”目标下石化行业关键低碳技术综合评估分析与减排贡献研究

作为主要的温室气体排放部门,石化行业在“双碳”目标下面临着巨大的减排压力,然而目前学术界对于石化行业排放特征、关键技术评估以及减排贡献的研究还不够深入。文章构建了石化低碳技术综合评估优化模型,基于实证数据识别企业排放特征,结合行业特点对关键低碳技术进行综合评估,测算“双碳”目标下低碳技术的减排贡献。结果表明,现阶段新兴低碳技术由于安全性、成本等因素无法在石化行业广泛应用,节能仍是企业短期减排的重要措施;长期来看,能源结构调整将发挥越来越重要的作用。此外不同板块企业的排放构成差异巨大,低碳技术选择也需有所侧重。